[發(fā)明專利]一種傾斜基底排土場周邊地表沉降定量確定方法

在審

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• 申請日: 2022-08-23
• 公開（公告）號: CN115374639A
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李廣賀;呼子桓;陳應(yīng)顯;王東;王來貴;楊國華;董瑞榮;孫有剛;繆占偉;李運(yùn)廣;趙廷峰;李新宇
• 申請（專利權(quán)）人: 遼寧工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/13;G06F17/13;G06F119/14
• 代理公司: 沈陽東大知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 李在川

本發(fā)明提供一種傾斜基底排土場周邊地表沉降定量確定方法，包括建立實(shí)際露天礦傾斜基底排土場的理論模型，對傾斜基底排土場的理論模型進(jìn)行區(qū)域劃分并計(jì)算各區(qū)域中排棄物料的自重應(yīng)力函數(shù)，然后計(jì)算出各區(qū)域?qū)ε磐翀鲋苓叺乇淼脚磐翀銎履_處某一點(diǎn)產(chǎn)生的法向變形量和沉降量，最后通過繪制沉降量函數(shù)圖像確定傾斜基底排土場周邊地表面任一點(diǎn)的絕對沉降量。本發(fā)明可以得到傾斜基底排土場周邊地表的絕對變形，并且計(jì)算出傾斜基底排土場周邊地表沉降量，有效避免對排土場周邊結(jié)構(gòu)建筑物和設(shè)施造嚴(yán)重影響，在一定程度上保證排土場的穩(wěn)定性，避免因排土場周邊地表沉降而引起礦山安全事故的發(fā)生，保證礦山的正常運(yùn)營。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于露天開采技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種傾斜基底排土場周邊地表沉降定量確定方法。

背景技術(shù)

排土場是影響露天礦安全生產(chǎn)的重要部分，在露天礦排土場周邊分布著很多重要的結(jié)構(gòu)建筑物和設(shè)施設(shè)備，例如有的露天煤礦排土場附近存在鐵路干線，有的露天煤礦排土場附近存在大量供電電線等。隨著排土場堆積高度的增大，其周邊地表的穩(wěn)定性成為露天礦最為關(guān)注的問題。如果排土場中排棄物料在堆積的過程中，引起其周邊一定范圍內(nèi)地表變形過大，則這種現(xiàn)象直接影響這些周邊結(jié)構(gòu)建筑物和設(shè)施設(shè)備的安全，以及危害排土場的穩(wěn)定性。排土場的失穩(wěn)將進(jìn)一步導(dǎo)致礦山土場災(zāi)害和重大工程事故，直接影響到礦山的正常生產(chǎn)。在傳統(tǒng)的排土場周邊地表變形計(jì)算方法中只能計(jì)算出水平基底排土場周邊地表的相對變形值，并不能求解出傾斜基底下排土場周邊地表的絕對變形值。在實(shí)際露天礦中，排土場多建造在傾斜基底上，且排土場周邊地表的絕對變形值直接影響到排土場周邊結(jié)構(gòu)建筑物的穩(wěn)定性。

因此，迫切需要研發(fā)一種確定傾斜基底排土場周邊地表沉降量的方法，為露天礦排土場設(shè)計(jì)提供理論支承與技術(shù)指導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供的一種傾斜基底排土場周邊地表沉降定量確定方法，包括：

步驟1：確定露天礦傾斜基底排土場的形態(tài)參數(shù)及物理力學(xué)參數(shù)，包括：邊坡角α、高度h、頂寬a、基底傾角θ、排棄物料容重γ、基底彈性模量E₀、泊松比μ₀；

步驟2：建立實(shí)際露天礦傾斜基底排土場的理論模型，該理論模型需要滿足如下所示的適用條件：

步驟3：對傾斜基底排土場的理論模型進(jìn)行區(qū)域劃分并計(jì)算各區(qū)域中排棄物料的自重應(yīng)力函數(shù)；具體表述為：

步驟3.1：以排土場坡頂點(diǎn)向下做垂線將理論模型分為梯形區(qū)域(記為I區(qū))和三角形區(qū)域(記為Ⅱ區(qū))；

步驟3.2：以排土場坡腳處向梯形區(qū)域做水平線分別與坡頂點(diǎn)垂線、梯形區(qū)域另一邊界延長線交于兩點(diǎn)，記為C、O，以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn)，以O(shè)C方向?yàn)閄軸正方向，過O點(diǎn)豎直向上為Z軸正方向，取微元段長度為dx，微元段到直角坐標(biāo)系Z軸的距離為x，分別計(jì)算梯形區(qū)域排棄物料的自重應(yīng)力函數(shù)表達(dá)式P₁(x)、三角形區(qū)域排棄物料的自重應(yīng)力函數(shù)表達(dá)式P₂(x)；

步驟4：根據(jù)排棄物料的自重應(yīng)力函數(shù)P_i(x)，i＝1,2，分別計(jì)算梯形區(qū)域中作用在排土場傾斜基底的法向力的函數(shù)表達(dá)式P₁′(x)、三角形區(qū)域中作用在排土場傾斜基底的法向力的函數(shù)表達(dá)式P₂′(x)；

步驟5：計(jì)算排土場周邊地表面任一點(diǎn)A沿基底傾斜方向到微元段dx的距離函數(shù)R(x)；

式中，b為傾斜基底排土場周邊地表任一點(diǎn)A到排土場坡腳的水平距離。