钼矿露天开采合理边坡角确定及边坡稳定性研究报告.doc

矿区钼矿露天开采合理边坡角确定及边坡稳定性研究 研 究 报 告 2007 年 3 月 目 录 一 前言 1 1.1 实施步骤 1 1.2 研究内容与技术路线 2 1.2.1研究内容 2 1.2.2研究方法和技术路线 2 1.3主要完成的内容 3 二 矿区工程地质概况 4 2.1工程地质特征 4 2.1.1 岩石力学性质 4 2.1.2结构面特征 5 2.1.3 软弱岩组特征 11 2.2水文地质条件 11 2.2.1矿区地表水 11 2.2.2矿区地下水 12 2.2.3矿坑涌水量预测 16 三 矿岩物理力学性质试验 18 3.1 岩石试件的取样 18 3.2 试样加工规格、数量及精度要求 18 3.3 试验仪器及设备 19 3.4 试验内容与试验过程 19 3.4.1 块体密度测定 19 3.4.2 抗拉强度试验 20 3.4.3 单轴抗压试验 22 3.5 岩石力学参数的工程处理 23 3.6 附件 25 3.6.1 相关实验照片 25 3.6.2 实验结果计算的相关曲线 26 四 边坡稳定性自动搜索条分法分析 33 4.1自动搜索条分法原理 33 4.2 简化Bishop法 35 4.3 计算结果 37 五 边坡稳定性弹塑性分析 60 5.1　引言 60 5.1.1 稳定性判据 61 5.1.2 安全系数 61 5.2 Flac3D原理简介 62 5.2.1 空间导数的有限差分近似 62 5.2.2 运动方程 63 5.2.3 应变、应力及节点不平衡力 64 5.2.4 阻尼力 64 5.2.5 计算循环 65 5.3 计算方法与模型 66 5.3.1 计算方法 66 5.3.2模型 68 5.3.3监测点布置 69 5.4 计算结果 70 5.4.1原岩竖直应力 70 5.4.2最大不平衡力 71 5.4.3竖向应力 71 5.4.4水平应力 73 5.4.5最大主应力 75 5.4.6竖向位移 77 5.4.7动态监测位移 79 5.4.8 潜在滑移面 80 5.4.9 小结 80 一 前言 河南省商城县矿区钼矿为一斑岩型单钼矿床，矿体规整厚大。由于矿体大部分裸露地表，剥采比小，工程、水文地质条件较简单，适合于大规模露天开采。钼矿露天开采规模大，最终开采境界形成的边坡高度达到500米左右，最终开采境界边坡角的大小和边坡稳定性状态对矿山开采的经济效益和生产安全关系十分密切。开展合理边坡角确定和边坡稳定性研究,实现在确保安全的条件下，以最大的边坡角进行开采并保持边坡长期稳定，具有重大的经济和社会效益。因此，十分必要对钼矿露天开采边坡进行边坡角的确定以及开挖稳定性分析，以指导施工和设计工作。为科学确定合理边坡角、更充分进行开采可行性研究和开采设计，需清楚认识钼矿露天开采区域的岩层分布、岩性、结构面、软弱夹层、断层的空间分布产状、规模和充填情况以及可能存在的岩溶构造和地表地下水状态等工程地质和水文地质条件，十分必要在地表布置一定数量的工程和水文地质钻孔进行工程和水文地质勘察。 目前河南省第三地调队已完成矿区钼矿地质勘探工程，该勘探工程主要为钼矿探矿服务，钻探时第三地调队同时对大多数钻孔专门进行了工程和水文地质编录，已取得了一手的工程和水文地质资料。考虑到时间紧及工程资料实际情况，建议本工程与水文地质勘察不另外安排专门的地质钻孔，通过对已有钻孔工程水文地质编录进行系统的整理和分析，提出工程和水文地质勘探报告，同时绘制岩性和软弱构造分布图、工程和水文地质钻孔柱状图、工程和水文地质剖面图及工程和水文地质平面图。 1.1 实施步骤 钼矿露天开采合理边坡角确定及边坡稳定性研究是一个十分重大的研究项目。钼矿目前正处于勘探和开发设计阶段，地表基本没有工程揭露，已经取得的地质钻探岩芯几乎全部被劈开进行矿物成分化验。根据目前的实际情况，双方商定钼矿露天开采合理边坡角确定及边坡稳定性研究项目分为两个阶段实施，第一阶段主要是对部分已具备条件的岩石力学试验项目进行室内试验，在此基础上，研究和初步确定钼矿露天开采合理边坡角，为开采设计提供基本依据。第二阶段是在地表有一定工程揭露时，展开详细的工程地质调查和准确测量统计岩体结构面产状和分布，进行全部必需的岩石力学性质试验，特别是进行岩体弱面剪切和摩擦试验，从而分区确定边坡的稳定性和分区确定边坡的合理边坡角,提出边坡岩层稳定性控制措施，为开采详细设计和安全生产提供必需的技术支撑。 1.2 研究内容与技术路线 1.2.1研究内容 （1）边坡场地工程和水文地质条件调查； （2）进行典型岩石的取样和运输，试样加工； （3）结合工程地质条件对岩石力学实验参数进行工程折减，取得可应用于工程实际的分析计算参数； （4）截取边坡剖面，研究和确定钼矿露天开采不同区域边坡的滑动模式； （5