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山坡堆积型排土场设计技术与评价方法的研究

阚生雷  
【摘要】:露天矿排土场占地面积是其矿山面积的30~50%,为提高土地利用率,减少排土场占地,需增加排土场堆高。而排土场作为一种特殊的岩土工程,随着堆排物料的增高,其自重荷载增大,再加之降水对其力学性质的影响,排土场易产生滑坡及泥石流灾害。不同排土场堆料组成成分的差异性较大,所处环境、地质条件及排土方式不同,其破坏模式及控制措施也不相同。因此,本论文以中钢集团赤峰鸡冠山金鑫铜钼矿3#排土场为工程背景,针对该排土场存在剧烈变形等问题,结合工程实际进行了排土场设计及稳定性评价,在此基础上进行了重新优化设计。主要研究成果如下: 1、根据已有的排土场工程地质条件及目前的堆排概况:补充地质雷达勘探和局部钻孔勘察,完善和补充勘察资料的不足,确定岩石力学参数及地层分布等地质信息。 2、应用FLAC3D数值模拟方法对整体坡角30°单台阶排土边坡、整体坡角24°单台阶排土边坡及整体坡角24°多台阶排土边坡分别进行模拟研究,分析其变形与破坏模式,并对比分析各种方案的安全性及可靠性,最终确定采用多台阶分步堆载排土方案。 3、对3#排土场边坡进行设计,应用滑移场理论和极限平衡方法对其稳定性进行评价,确定坡角、平台宽度及极限堆高等参数,并计算其堆载量。提出现有边界存在的不足,并对其堆排进行重新优化设计。 4、分析排土场滑坡、泥石流的形成机理,根据水沙混合物二维流动模式建立的运移方程、分析含有细颗粒水石流的起动条件和判别方法;分析排土场细粒对排土场滑坡泥石流的影响,并得出在相同沟道纵坡下,对于一定浓度的水、沙混合物,含有细颗粒时更容易起动的结论。因此,为了避免排土场产生滑坡及泥石流灾害,提出改变现有排土工艺的方法。 5、设计了3#排土场排水系统,坡面采用渡槽及截洪沟进行排水;排土场底部及其后侧采用暗涵进行排水。


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