探讨露天矿边坡稳定性的研究

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｇｅｏｌｏｇｙ　工程地质学报　１００４—９６６５／２０１０／１８（３）．０３３３．０７　

井工开采对露天矿高边坡稳定性影响的研究　

徐杨青吴西臣　

（中煤国际工程集团武汉设计研究院武汉４３００６４）　

摘要以山西平朔安太堡矿露井联合开采为例，通过数值模拟及现场位移监测资料对比分析，探讨了露天矿高边坡在顺　坡、逆坡及侧向切坡开采３种情况下的复合应力场和位移场的分布特征及规律。研究表明，边坡内井工开采不利于边坡稳定　性，但由于工作面推进方向不同，边坡受采动影响部位的顺序不同，因而对边坡稳定性的影响存在一定的差异。逆坡开采时，　随着工作面向坡内推进，边坡前、后期表现出两种完全不同类型的变形位移，前期以倾倒型崩塌破坏为主，后期稳定性有所增　强；顺坡开采时，边坡保安煤柱宽度不断减小，在侧向偏压作用下，边坡将产生沿软弱结构面的推动式剪切滑动；边坡下切坡　开采时，边坡除发生沿软弱结构面的推动式剪切滑动外，还可能发生后缘沿采空裂隙、下部沿软弱层面的张拉滑动变形。　关键词　露井联合开采顺坡开采逆坡开采侧向切坡开采边坡稳定性　中图分类号：ＴＤ８２４．７　１　文献标识码：Ａ　

ＥＦＦＥＣＴ　ｏＦ　ＵＮＤＥＲＧＲｏＵＮＤ　ＴＵＮＮＥＬ　ＣｏＡＬ　ＭＩＮＩＮＧ　Ｔｏ　ＳＴＡＢＩＬＩＴＹ　ｏＦ　

ＨＩＧＨ　ｏＰＥＮ．ＰＩＴ　ＣｏＡＬ　Ｍ　ＩＮＧ　ＳＬｏＰＥ　

ＸＵ　Ｙａｎｇｑｉｎｇ　ＷＵ　Ｘｉｃｈｅｎ　

（Ｗｕｈａｎ　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｓｉｎｏｃｏａｌ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｇｒｏｕｐ，Ｗｕｈａｎ　４３００６４）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｅ　ｈｉｇｈ　ｍａｎ－ｍａｄｅ　ｓｌｏｐｅ　ｉｓ　ａｔ　ｔｈｅ　Ａｎｔａｉｂａｏ　ｃｏａｌ　ｍｉｎｅ，ｗｈｅｒｅ　ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　ｔｕｎｎｅｌ　ｍｉｎｉｎｇ　ａｎｄ　ｇｒｏｕｎｄ　

露天采矿学露天矿边坡稳定性分析与维护

概述露天矿边坡与其他岩土工程边坡相比具有如下特点：）露天矿边坡的规模较大边坡高度一般为～m最高可达～m边坡走向延伸可达数公里因而边坡揭露地层多边坡各部分的地质条件差异大变化复杂。

）露天矿边坡一般不维护故易受风化作用的影响。

）露天矿场频繁的爆破作业和车辆运行使边坡经常受到动荷载的作用。

同时随着采掘、运输及其他设备日益大型化边坡台阶的负荷有日益增大的趋势。

）露天矿的最终边坡由上至下逐渐形成上部边坡服务期长下部边坡服务期则相对较短。

）露天矿边坡的不同地段要求有不同的稳定程度。

边坡上部地表有重要建筑物不允许变形时要求的稳定程度高。

边坡上有站场、运输线路下部有采矿作业时要求的稳定程度较高。

对生产影响不大的地段稳定程度可要求低一些。

露天矿边坡稳定性分析与维护涉及岩体工程地质、岩体力学性质试验、边坡稳定性分析与计算、边坡治理和监测、维护等工作。

影响露天矿边坡稳定性的主要因素和边坡破坏形式影响露天矿边坡稳定性的主要因素影响露天矿边坡稳定的因素较多其中岩体的岩石组成、岩体构造和地下水是最主要的因素此外爆破和地震、边坡形状等也有一定影响。 现将其主要影响因素介绍如下：）岩石的组成岩石的矿物成分和结构构造对岩石的工程地质性质起主要作用通常强度高的岩石边坡稳定性也高片理、层理发育的岩石边坡稳定性相对较差。

）岩体结构边坡岩体的破坏主要受岩体中不连续面（结构面）的控制。

影响边坡稳定的岩体结构因素主要包括下列几方面：结构面的倾向和倾角一般来说同向缓倾边坡（结构面倾向和边坡坡面倾向一致倾角小于坡角）的稳定性较反向坡差。

同向缓倾坡中岩层倾角愈陡稳定性愈差水平岩层稳定性较好。

结构面的走向当倾向不利的结构面走向和坡面平行时整个坡面都具有临空自由滑动的条件对边坡的稳定不利。

露天矿开采中边坡的稳定性研究

摘要：近年来，科学技术的发展迅速，我国的采矿工程建设的发展也有了相应的进步。露天矿的开采设计工作中最为关键的环节就是边坡的设计工作，其中露天边坡角的择取工作更是重点工作中的关键内容。如果边坡角太大便会极易出现边坡失稳等不良情况；而如果边坡角太小的话，虽说能够充分确保边坡的稳固性，但是会大程度降低可露天开采资源的面积，不利于矿产企业的经济效益。在地下开采转变成露天开采的过程中，极易受到多方面因素的干扰，在露天采掘环境中通常会潜存着大量形状各异、成因不详的采空区域。地下改露天采掘属于非常繁杂且多变的工作项目，在各种因素共同影响的情况下，露天开采边坡的位移改变与应力情况和单一情况下的采掘工作相比，属于更为复杂的体系。

关键词：露天矿开采；边坡；稳定性研究

引言

在露天矿山生产中，露天采场开采境界参数的合理选择对矿山企业的安全具有重要意义。因此，选择经济合理的剥采比尤为重要。在露天开采境界众多参数中，最终边坡角的影响最直接，而最终边坡角对边坡最大影响是其安全稳定性。因此，判断边坡参数设计是否合理的重要手段是进行边坡稳定性分析，优选出既能保证边坡安全又能取得更多经济效益的露天边坡参数。

1重要性

边坡体的变形以及稳定状况是实际施工过程中的重要监测指标，其对于工程的安全有着极其重要的作用，因此影响边坡稳定状况的因素分析则成了相关研究领域中不容忽视的课题。经相关学者所做的研究发现：内摩擦角、黏聚力、台阶高度、台阶宽度、坡度、卸载平台宽度、原地基处理是否合格、填筑体的压实程度、地面水位等对边坡稳定状况均存在着不同程度的影响，其中原地基处理是否合格更是直接对边坡稳定状况起着决定性的作用，其余因素也对边坡稳定状况有着显著影响。因此，施工过程中以及竣工后都应该加强对边坡土体竖向以及水平向位移的监测，以便及时采取相应措施以规避严重安全事故的发生。

2露天采场边坡稳定性分析

2.1边坡破坏类型

217浅谈露天金属矿山边坡稳定性的影响及分析柏文华，印󰀁根，孟󰀁浩（中国水利水电第十工程局有限公司，四川　成都　６１００３７）摘 要：随着我国经济的快速发展，边坡治理设计越来越受到社会的重视，边坡稳定性分析和治理设计研究具有重要现实意义。塞吉罗拉金矿滑坡区地形总体呈南高北低的斜坡地形，从初步勘察来看，边坡有滑塌的趋势，因此亟需对边坡进行稳定性分析。本文对露天金属矿山边坡稳定性的影响及分析进行研究，总结目前常用的岩质边坡稳定性分析方法，包括简单平面滑动稳定分析方法、复杂平面滑动稳定分析方法、三维楔形体稳定分析方法。采用理正边坡稳定性分析软件计算露天金属矿山边坡稳定性。研究结果表明：楔体安全系数都大于１．２，达到边坡稳定要求。关键词：露天金属矿山；边坡稳定性；三维楔形体分析；安全系数；治理设计中图分类号：ＴＤ８５４．６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２３）２１－０２１７－３Discussion on the influence and analysis of slope stability in open-pit metal minesBAI󰀁Wen-hua,󰀁YIN󰀁Gen,󰀁MENG󰀁Hao（Ｃｈｉｎａ　Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ　１０ｔｈ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｂｕｒｅａｕ　Ｃｏ．，　Ｌｔｄ．，　Ｃｈｅｎｇｄｕ　６１００３７，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｒａｐｉｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ＇ｓ　ｅｃｏｎｏｍｙ，　ｓｌｏｐｅ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｄｅｓｉｇｎ　ｉｓ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙ　ｖａｌｕｅｄ　ｂｙ　ｓｏｃｉｅｔｙ，　ａｎｄ　ｓｌｏｐｅ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｄｅｓｉｇｎ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｈａｖｅ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ．　Ｔｈｅ　ｏｖｅｒａｌｌ　ｔｅｒｒａｉｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓｅｊｉｒｏｌａ　ｇｏｌｄ　ｍｉｎｅ　ｌａｎｄｓｌｉｄｅ　ａｒｅａ　ｉｓ　ａ　ｓｌｏｐｉｎｇ　ｔｅｒｒａｉｎ　ｗｉｔｈ　ｈｉｇｈ　ｔｅｒｒａｉｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｏｕｔｈ　ａｎｄ　ｌｏｗ　ｔｅｒｒａｉｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｎｏｒｔｈ．　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ　ｓｕｒｖｅｙｓ，　ｔｈｅｒｅ　ｉｓ　ａ　ｔｒｅｎｄ　ｏｆ　ｓｌｏｐｅ　ｃｏｌｌａｐｓｅ，　ｓｏ　ｉｔ　ｉｓ　ｕｒｇｅｎｔ　ｔｏ　ｃｏｎｄｕｃｔ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｌｏｐｅ．　Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｓｔｕｄｉｅｓ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｓｌｏｐｅ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｉｎ　ｏｐｅｎ－ｐｉｔ　ｍｅｔａｌ　ｍｉｎｅｓ，　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ　ｔｈｅ　ｃｏｍｍｏｎｌｙ　ｕｓｅｄ　ｒｏｃｋ　ｓｌｏｐｅ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｍｅｔｈｏｄｓ，　ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｓｉｍｐｌｅ　ｐｌａｎｅ　ｓｌｉｄｉｎｇ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ，　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｐｌａｎｅ　ｓｌｉｄｉｎｇ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ，　ａｎｄ　ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｗｅｄｇｅ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ．　Ｃａｌｃｕｌａｔｅ　ｔｈｅ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｏｐｅｎ－ｐｉｔ　ｍｅｔａｌ　ｍｉｎｅ　ｓｌｏｐｅｓ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　Ｌｉｚｈｅｎｇ　ｓｌｏｐｅ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｓｏｆｔｗａｒｅ．　Ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｗｅｄｇｅｓ　ａｒｅ　ａｌｌ　ｇｒｅａｔｅｒ　ｔｈａｎ　１．２，　ｍｅｅｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ｆｏｒ　ｓｌｏｐｅ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Keywords: ｏｐｅｎ－ｐｉｔ　ｍｅｔａｌ　ｍｉｎｅｓ；　Ｓｌｏｐｅ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ；　３Ｄ　ｗｅｄｇｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ；　Ｓａｆｅｔｙ　ｆａｃｔｏｒ；　Ｇｏｖｅｒｎａｎｃｅ　ｄｅｓｉｇｎ