1布沼坝露天矿工程地质概况
1.1研究区工程概况
布沼坝露天矿位于二?南省红河哈尼勢.族自治州开远市境内。该矿区距离市区约16公里，地理坐标为东经103° 11' 52"，北邦23° 48' 45"。其地貌为山间盆地，盆地南北长度约为7km，东西长度约为3kni，该矿是云南省境内最大的煤矿。小龙潭矿被南盘江分割，江南的井田由布沼坝进行露天幵采。该矿区是云南、境内探明并且已经进行开采的最大褐煤矿区，该矿区的南北长度约为7km，东西长度约为2. 5km的盆地，占地面枳为17km2 ，勘査褐煤储为1099. 59Mt。除了储量丰富以外，该矿区还月、.备幵采条件好、地质构造简单、煤质好的特点。再加之地理位置优越，而且该矿全区均可采取露天开采方法，是极具发展潜力的大型揭煤矿区。小龙潭矿区工程地质、水文地质均较复杂，布沼坝露天矿开采深度大，自20世纪90年代初以来于地质灾害治现费高达3亿元。由此可见布沼坝露天矿地质灾害问题已成为制约生产效率的突出M题，并亟待解决。
1.1. 2露天矿地层概述
布沼坝露天矿属于被南盘江分割的江南井田，井田内的地分布主要有露天开采条件相关，即第四系松散层和新笫三系地层。其巾第四系松散层包括-人工填土层、残坡积层、冲积岩层、冲积层。而新第三系地层由老至新可以分为五段即东升桥粘土g-段、薄煤层粘土^段、主煤段、灰段、河头煤段。
1.1. 3露天矿地质构造特性
小龙潭煤田是新第.二.纪小龙潭煤系地层构成的山问向斜盆地。此盆地为一北东向椭圆形向斜构造，斜长轴方向为北东——两南，全长约5km;短轴方向为北西——南东，宽约2.43km。区内有三条较大的断F2、 F3、 F4，也因此形成了煤田的东、西、南自然边界。
2布沼坝露天矿到界边坡三维数值模拟及稳定分析
2. 1到界边坡滑移机制三维数值模拟
在进行边坡变形模拟时，先利用Midas-GTS模拟软件进行数值模型构建，其次进行网格划分。模型在划分网格后会形成众多的节点和单元，将节点和单元进行格式转换后导入到FLAC3D软件，并进行相应的参数值分析、模型边界约朿界定，然后进行相关边坡本破坏机制研究。
2.1.1西帮342剖面到界边坡位移场数值模拟分析
西帮342剖面到界开采后，坡体表层为粘土岩下层为灰岩，其中粘土岩属于软弱，而且此剖面粘十岩坡度较大。模型几何尺寸以西帮342剖面为主断面宽度取200111， 1度从760m水平至1256m水平，长度为1204m,本模型共划分8861个节点、38390个单元。边坡网格模型、边坡变形移动和应力分布如图2. 1至图2. 7所示。从342剖面模拟结果可以矜出'342剖面在x方向的最大位移为6. 2m,在Z方向的最人位移为3. 9m,说明342剖面有发生滑坡的可能性。
2.1.2西帮344剖面到界边坡位移场数值模拟分析
西帮344剖面到界幵采后，坡体表层为粘土^下层为灰岩，其中粘土^属于软弱层，其中粘土岩顶部坡度很大。模型儿何尺寸以西帮344剖而为±断而宽度取200m，高度从760m水平至1245m水平，长度为1242m，本模型共划分7538 个节点、33300个单元。边坡网格模型、边坡变形移动和应力分布如图2. 8至图2. 14所示。从344剖面模拟结果可以看出344剖面在x方向的最大位移为6. 7m,在Z方向的最大位移为8.1m，位移主要发生在粘土岩顶部位S,可以说明344剖面也有发生滑坡的可能性。
2.1.3西帮346剖面到界边坡位移场数值模拟分析
西帮346剖面到界开采后，坡体表&二为粘土岩下层为灰岩，其中粘土岩属于软弱层。模型几何尺寸以西帮346剖面为主断面宽度取200m，高度从820m水平至1282m水平，长度为1309m，本模型共划分7760个节点、34167个单元。边坡网格模型、边坡变形移动和应力分布如图2. 15至图2. 21所示。从346剖而模拟结果可以看出在X方向和Z方向的变形位移均比较小，后续还要利ffl极限平衡法和滑移场法进行判断发生滑坡的可能性。
3稳定性方案的可行性分析……………………….39-84
3.1 西帮344剖面内排法方案设计………………………39-52
3.2 西帮346剖面内排法方案设计………………………52-66
3.3 西帮348剖面内排法方案设计………………………66-79
3.4 提前实施内排设计方案………………………79-84
4 露天内排土场泥石流的形成条件………………………84-102
4.1 泥石流形成的基本条件……………………… 84-85
4.1.1 流域条件……………………… 84
4.1.2 固体物质的补给条件……………………… 84-85
4.1.3 降水条件……………………… 85
4.2 影响泥石流形成的因素………………………85-86
4.3 泥石流的起动条件……………………… 86-89
4.4 泥石流的流速………………………89-90
4.5 泥石流力学特性……………………… 90-93
4.6露天内排产生泥石流可能性分析……………………… 93-94
4.7 控制汇水量的安全措施………………………94-102
结论
露天矿到界边坡是否稳定直接影响着矿山安全生产，尤其是对于继续深部开采的矿山，到界边坡的安全性尤为重要。本论文结合布沼坝露天矿实际工程，并在前人研究的基础上着重对露天矿到界边坡稳定性、边坡下部内排压脚控制方案及其优化、边坡产生泥石流的防治措施等方面的问题进行了比较全面的研究，并得到以下成果和结论：
(1) 通过应用常规极限平衡法和边坡临界滑移场理论对布沼坝露天矿到界边坡稳定性进行综合评价，确定了到界边坡上各个剖面均为不稳定状态，并探索出了滑面的具体位置。
(2) 以布沼坝露天矿到界边坡上各个剖面为主断面建立模型，并进行数值模拟分析，不但揭示了到界边坡岩体应力场分布特点及其演变规律，而且确定了岩土体在不同方向的变形位移大小和危险区域的具体位置，为边坡下部采取内排压脚加固措施提供了充足可靠的依据。
(3) 针对边坡下部提前实施内排方案进行了设计，内排压脚控制方案坡角分别取10° 、 11 、 12° 、 13° W种不同的设计方案，利用滑面搜寻技术和常规极限平衡方法分别对四种不同的方案进行安全评价，不但确定了坡角为10°的设计方案无法满足边坡稳定要求，在经过进一步计算后得出了各剖面边坡达到临界状态时的坡角。在满足边坡稳^的条件下，经过经济效益对比后最终选用堆排坡角为13.2°的控制方案。