为研究断层对露天矿边坡稳定性的影响,以国内某露天矿为例,通过对矿区地质条件的分析,确定岩土体物理力学指标,建立含断层的典型数值模拟剖面。根据建立的典型剖面,利用数值模拟软件FLAC3D进行边坡变形破坏数值模拟。

白音华四号露天矿首采区西端帮为逆倾层状边坡,受坡体内顺倾断层及弱层双重影响,开采过程中存在滑坡风险。为保障采剥作业安全,开展了西端帮边坡稳定性研究工作。选取西端帮断层区的典型工程地质剖面作为研究对象,基于数值模拟,分析研究边坡变形破坏机制及潜在滑坡模式;基于刚体极限平衡法,对边坡稳定性进行定量分析。研究结果表明:边坡的滑移模式为圆弧、断层为侧界面,弱层为底界面的切层顺层滑动;边坡形态优化设计结果:三系底板弱层以上边坡角为18°,优化后的整体边坡角为23°。

针对露天矿在开采到界过程中边坡含有断层,到界边坡上部存在外排土场,边坡在到界过程中存在的边坡稳定性具有复杂性问题,结合乌兰图嘎露天矿一采区西帮边坡的工程实际,基于极限平衡理论和数值模拟手段,研究了断层位置对露天矿采场以及采场-排土场复合边坡的滑坡模式及稳定性的影响规律,确保了西帮到界过程中煤炭资源的安全回采.结果表明:断层的存在导致西帮到界边坡的稳定性明显降低,但断层与到界边坡的相对距离对采场边坡稳定性的影响并不明显;当断层存在时,复合边坡的稳定性随着煤柱留设长度的增加,呈现先减小后增加的趋势,

布沼坝露天矿西帮边坡受到各种因素的影响,变形不断加剧,严重威胁矿区生产。2010年开始实施边坡清方减载工程,截止目前,西帮边坡1 170 m水平已清帮到界。通过对布沼坝露天矿西帮现状边坡进行数值模拟、极限平衡、监测数据等方面的分析,得出了边坡主煤段变形主要以F7断层为界,F7断层以下主煤段仍处于低速蠕变状态中,但不会发生急速滑坡,F7断层以上边坡处于稳定状态。