中国矿业大学陈彦龙研究员团队相关成果以“Stability analysis of a slope containing water-sensitive mudstone considering different rainfall conditions at an open-pit mine”为题发表在IJCST(International Journal of Coal Science & Technology，
https://link.springer.com/article/10.1007/s40789-023-00619-z或点击文末“阅读原文”)。
截至2022年，我国露天煤矿产能与产量首次双双突破10亿吨，产量高达10.57亿吨，以占比约8%的煤矿数量贡献了全国约23%的煤炭产量，对于发挥煤炭在能源中的基础和兜底保障作用意义重大。露天开采的本质是在“实体上构造空间”和在“空间上构造实体”的复杂动态过程，这就势必会导致大量的人工边坡产生。而相较于其它自然或人工边坡，露天矿边坡具有高度高，走向长，一般不加以维护的自身特点，一旦突发滑坡，往往会造成造成严重的人员伤亡和财产损失。引起滑坡的因素众多，其中降雨入渗是诱发滑坡的主要外因。泥岩作为在我国露天煤矿广泛分布的水敏性软岩，在雨水入渗过程中其强度会显著劣化并伴随着变形大幅增加，破坏边坡平衡状态，进而造成边坡滑坡等地质灾害。因此，全面认识露天煤矿泥岩的水敏性特征，揭示其对边坡稳定性的影响机制，对露天煤矿边坡滑坡灾害防治具有重要的意义。
本文以胜利一号露天煤矿含水敏性泥岩的边坡为研究对象，通过GDS三轴试验分析了饱和泥岩的应力-应变关系及孔隙水压力-应变关系，获取了泥岩的有效抗剪强度参数；采用滤纸法量测了非饱和泥岩的基质吸力并拟合了泥岩的土—水特征曲线；借助压汞试验研究了不同含水率泥岩的孔隙结构并基于分形维数理论分析了含水率对泥岩孔隙结构的影响；最后根据饱和-非饱和泥岩的抗剪强度特性采用数值模拟方法分析了不同降雨条件下工作帮的稳定性。
图1 饱和-非饱和泥岩抗剪强度特性
图2 不同含水率泥岩的孔隙结构分析
我国超80%露天煤矿分布于北纬38°以北的寒区，外界环境条件复杂。干湿循环、冻融循环等变化引起水敏性泥岩膨胀收缩、裂隙扩展，进而导致水敏性泥岩发生崩解、强度劣化。目前，水-热-力耦合作用下水敏性泥岩的崩解特性、变形特性尚不明晰，以及如何结合水敏性泥岩的崩解、变形进行边坡多场耦合数值分析仍有待研究。
陈彦龙，中国矿业大学研究员，博导，江苏省“333人才培养工程”中青年科学技术带头人，中国矿业大学青年学术带头人、优秀青年骨干教师。长期从事采动岩体力学、边坡稳定、矿山智能开采等方面的研究工作。近年来主持国家重点研发计划子课题、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、企业重大科技攻关项目20余项。获江苏省科学技术奖三等奖1项，煤炭工业协会一等奖1项、二等奖2项、三等奖1项，中国职业安全健康协会科学技术奖一等奖1项、二等奖1项。授权国际、国内发明专利12项。第一作者、通讯作者发表高水平SCI、EI论文40余篇，出版英文专著1部，参与制定国家能源行业标准2项。中国岩石力学与工程学会软岩工程与深部灾害控制分会理事，中国岩石力学与工程学会露天开采与边坡工程专业委员会委员，江苏省力学学会能源机构力学专业委员会委员，山西省煤炭学会千人智库技能专家，担任International Journal of Coal Science & Technology科学编辑、《煤炭学报》青年编委。
引用格式：Yang, G., Chen, Y., Liu, X. et al. Stability analysis of a slope containing water-sensitive mudstone considering different rainfall conditions at an open-pit mine. Int J Coal Sci Technol 10, 64 (2023). https://doi.org/10.1007/s40789-023-00619-z
