不规则荷载下端帮煤柱稳定性及边坡变形分析
赵锦生1
张凯2
1.国家能源集团国神公司 大南湖二矿,新疆 哈密 8390002.中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司,辽宁 沈阳 110015
摘要：为了研究露天煤矿排土场不规则荷载对露天煤矿端帮开采煤柱及边坡稳定性的影响,以内蒙古鄂尔多斯来叶沟露天矿为背景,基于排土场不规则几何形态,优化Mark-Bieniawski公式,结合岩土体物理力学参数,对煤柱及边坡在有无排土场荷载条件下进行数值模拟研究,运用Rhino软件进行三维建模及网格划分,使用FLAC3D从位移变化、塑性区分布情况和边坡滑移进行计算分析.研究结果表明,有排土场时支撑煤柱宽度为2.9 m,隔离煤柱宽度为8.88 m;无排土场时支撑煤柱宽度为 2.8 m,隔离煤柱宽度为 8.29 m.排土场荷载加剧煤柱变形,掘进至 100 m深度时,顶板沉降达 7.3 mm,底鼓量为 6.98 mm;掘进至 150 m深度时,顶板沉降达 6.79 mm,底鼓量为 7.63 mm.边坡位移在排土场荷载下增至 38.2 mm,无荷载时为 31.9 mm.排土场荷载影响煤柱的受力与变形,特别是在深度较大的开采过程中,上部不规则荷载导致煤柱产生较大的变形和应力集中,增加了煤柱的不稳定风险.在开采深度较大的区域,荷载使边坡的位移增大,对边坡的稳定性产生了影响,增加了滑坡的风险.端帮覆岩开采后边坡内形成采空区,边坡的塑性区面积发生了急剧增加,以拉伸破坏为主.最大剪应变增量集中于采硐顶板区域,形成"坐落推移式"滑坡风险,在该方案稳定性分析中,边坡安全系数均大于 1.5,满足设计规范要求.在存在不规则排土场荷载的端帮开采过程时,应考虑合理的方案,以降低煤柱变形和边坡失稳带来的安全风险.
关键词：端帮采煤煤柱稳定性边坡变形荷载分析数值模拟排土场
分类号：TD824(矿山开采)
资助基金：国家重点研发计划(SQ2023YFF1300285)新疆维吾尔自治区重大科技专项资助项目(2024A01002-4)
论文发表日期：2026-01-20
在线出版日期：2026-02-02（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 159-168 )
英文信息