东山铁矿露天采场改建尾矿库边坡稳定性研究
露天矿开采中边坡的稳定性研究
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边坡破坏类型露天矿边坡稳定性分析是一项复杂的工程，其影响因素复杂多变。
露天矿山边坡施工稳定性的研究
d o i :10.3963/j .i s s n .1674-6066.2021.03.023露天矿山边坡施工稳定性的研究闫永平,尹 超,姜 南(兖州中材建设有限公司,济南250100)摘 要: 针对新桥硫铁矿及萧县牛头山两个矿山出现的边坡滑坡,分析了影响边坡稳定性的因素㊂由于地质结构㊁岩石性质的不同,其构造极其复杂,加上人为和自然界的因素,就会导致边坡失稳,出现山体垮塌㊁滑坡㊁塌方等灾害的发生㊂通过分析,总结出了制度管理㊁技术管理㊁人员管理㊁水的防治及边坡的防治等措施㊂在露天矿山施工过程中,根据地质结构㊁岩石情况等,制定出合理的爆破方案,将边坡稳定性控制到最佳效果㊂关键词: 露天矿山; 边坡; 稳定性S l o p e S t a b i l i t y S t u d y i nO p e n -pi tM i n e s Y A N Y o n g -p i n g ,Y I N C h a o ,J I A N GN a n (S i n o m aC o n s t r u c t i o n Y a n z h o uC oL t d ,J i n a n250100,C h i n a )A b s t r a c t : I n r e g a r d t o t h e s l o p e l a n d s l i d e i n c u r r e d a t P y r i t eM i n eX i n q i a o a n dM o u n t a i nN i u t o u s i t e s ,t h i s a r t i c l e d e -v e l o p e d t h e a n a l y s i s o n s t a b i l i t y f a c t o r s o no p e n -p i tm i n e s .S l o p e l a n d s l i d e c a u s e sm o u n t a i nc o l l a p s e .T h e r e a r e s e v e r a l f a c t o r sw h i c ha t t r i b u t e t o t h e o c c u r r e n c e o f s l o p e l a n d s l i d e d i s a s t e r s ,s u c h a s g e o l o gi c a l s t r u c t u r e s ,r o c km a s s ,a sw e l l a s m a n -m a d e a n dn a t u r e f a c t o r s .T h es t u d y s u mm a r i z e d m e a s u r e ss u c ha ss y s t e m m a n a g e m e n t ,t e c h n i c a lm a n a g e m e n t ,p e r s o n n e lm a n a g e m e n t ,w a t e r c o n t r o l a n d s l o p e c o n t r o l .T h eb l a s t i n gp l a nw i l l b em a d eb a s e do n g e o l o g i c a l s t r u c t u r e s a n d r o c km e s s a n a l y s i s i no r d e r t oo p t i m i z e t h e s l o p e s t a b i l i t y c o n t r o l .K e y w o r d s : o p e n -p i tm i n i n g ; s l o p e ; s t a b i l i t y 收稿日期:2021-01-20.作者简介:闫永平(1966-),高级工程师.E -m a i l :694202084@q q.c o m 1 影响露天矿山边坡稳定性的因素分析1.1 新桥矿边坡不稳定因素分析矿山为下盘单斜地层的山坡,岩层为顺层边坡,岩性为石英砂岩,同时岩层间赋存有泥灰岩等软弱结构面,岩层倾角在30ʎ~40ʎ之间㊂台阶坡面角为47ʎ和50ʎ,大于岩层倾角,将坡脚切断㊂因该矿地处长江南岸,常年雨水多,地下水丰富,大气降水和地下水都对边坡的稳定形成了危害㊂20世纪70年代,该矿进行过一次较大的硐室爆破,造成了矿山边坡不稳定,同时形成了4个滑坡体的存在,比较大的滑坡体就是2#滑坡体㊂滑坡体存在对下部采矿生产造成了极大的安全隐患㊂下部采坑㊁上盘采场㊁下盘剥离时频频的爆破震动,对边坡的稳定影响也很大㊂1.2 萧县牛头山滑坡体不稳定因素岩层结构西北东南向层状发育(每层厚约5~6m ),地层产状角约46ʎ,边坡角60ʎ,且岩层中含有软弱夹层,边坡角切断㊂下部台阶频繁爆破,爆破震动对边坡有一定的影响㊂夏季雨水较多,大气降水浸蚀了岩层内部的夹土层,导致边坡失稳,出现滑坡㊂68建材世界 2021年 第42卷 第3期1.3自然因素影响1.3.1地质构造矿山的地质构造复杂,岩性多,如含有软弱夹层,节理㊁层理㊁裂隙㊁断层等都比较发育时,边坡稳定性较差;如矿山岩体单一,完整性较好,软弱夹层㊁节理㊁层理㊁裂隙㊁断层等很少或不发育,边坡稳定较好㊂当岩体结构面与边坡面呈现逆层时,边坡比较稳定;当岩体结构面与边坡面呈现顺层时,边坡稳定较差,尤其是含有软弱夹层时,其内部本身就是一个滑坡面,极易出现边坡失稳㊂正如经常遇见的土夹层,边坡稳定性较差,出现滑坡㊁塌落或倾倒的概率较大㊂1.3.2水文地质当矿山地下水丰富时,经过长时间的侵蚀,边坡就会有落石,出现小面积滑坡或塌落;如果岩体内含有软弱夹层时,经过地下水长期的浸蚀,易出现边坡滑移㊂在南方的一些矿山,大多属此类状况;而在北方的一些矿山,由于雨水较少,对软弱夹层的影响较小;只有连续的强降水过程,会使软弱夹层边坡面出现滑坡现象,例如萧县牛头山滑坡体就和这类情况有关[1,2]㊂1.3.3风化作用长时间的风化作用会使一些抗风化性能较差的松软岩石自身强度降低,整体性较差,易出现滑坡㊁塌方㊂在同一个露天矿山,同样的岩性,上部边坡因开采时间较早㊁暴露时间长,比下部边坡风化程度大,稳定条件也相应降低㊂1.4人为的因素影响1.4.1爆破震动的影响矿山日常爆破对坡的持续扰动,增加了边坡的不稳定性㊂尽管已采用毫秒爆破技术,有时也采用逐孔起爆或两孔起爆,或尽可能地降低单位炸药消耗量,但对边坡形成的震动影响仍然较大,导致边坡表面岩体进一步破碎,诱发边坡滑动,坡面岩石滚落,台阶局部崩塌等㊂1.4.2施工的影响不按设计施工开采,台阶坡面角大于设计,或平台的开采不按设计推进,导致边坡不规整,坡脚被破坏,边坡形成伞檐状,造成边坡失稳,形成滑坡㊁塌方等㊂当操作人员不遵守爆破设计,穿孔质量不高,爆破作业后造成坡脚破坏,引起边坡失稳㊂当操作人员不听从指挥,挖装过程中,随意挖装,都将引起边坡不稳定㊂2露天矿山边坡稳定安全的措施在露天矿山的施工过程中,边坡稳定性随着穿孔㊁爆破㊁挖装㊁运输等作业的进行而变化㊂即使矿山规模并不相同,但是边坡稳定的防范措施都是一样的㊂为防止边坡事故,减少或控制边坡破坏所产生的严重后果,可采用以下措施:2.1制度管理加强矿山的安全生产监督管理与安全教育工作,加大矿山安全技术与管理人员的安全培训力度,建立专门边坡维护队伍,建立安全规章制度,实行安全生产责任制㊂对边坡应进行定点定期观测,对重点部位和潜在滑坡危险的地段,发现险情应及时处理㊂2.2技术管理首先要加强水文㊁地质调查;其次,确定合理的矿山开采要素㊁开采顺序和推进方向,做到科学合理地开采;第三,在施工开采中选择合理爆破方法㊁孔网参数,减少坡脚超挖;第四,要运用数码雷管,可以大幅降低爆破对边坡的扰动;最后,在施工过程中综合运用预裂爆破等措施,减少爆破震动对边坡的影响[3]㊂2.3人员管理加强矿山安全教育与业务培训,加强技术人员的专业培训与指导,以提高技术管理人员的专业素质㊂加强对操作人员的技术交底和质量管理,以保证施工质量㊂2.4水的防治对于露天矿山特别是凹陷露天矿,水的防治尤为关键㊂可在最终边界外修筑截洪沟或排水沟,防止地表泾流进入矿体,将水尽可能地排出矿界以外地带,减少水对边坡的危害[4]㊂782.5边坡结构面防治措施对已形成的边坡,视情况,可采取挂网㊁喷锚㊁边坡种植權木或爬山虎等绿植进行边坡加固和绿化㊂2.6新桥矿边坡技术措施针对新桥矿边坡的施工,根据马鞍山矿山研究院的研究设计,采取预裂爆破,将一次爆破药量控制在400k g以内㊁每次爆破总药量控制在4000k g以内,减少爆破震动,尽可能地减少对边坡的扰动㊂2.7萧县矿山滑坡体处理措施借鉴新桥矿预裂爆破施工方法和经验数据,对萧县牛头山滑坡体进行处理㊂3对边坡施工的建议1)矿山施工前,一定要进行详致的地质调查,充分了解水文地质条件;2)在未进行大范围施工开采时,针对矿山不同地质结构等,先进行爆破参数的试爆,选择出不同岩体结构㊁不同岩性合理的爆破参数;3)企业要加强制度建设,强化人员管理和技术交底,加强边坡的稳定性监测;4)施工单位㊁建设单位㊁地质勘探单位及设计单位等四方要紧密联系,发现边坡失稳,要及时整改㊁处理㊂4结语通过对露天矿山边坡稳定性分析,明确了边坡失稳的影响因素㊂在以后的露天矿山施工中,针对影响边坡稳定性的因素采取相应的技术和管理措施,不断探索确保边坡稳定的新方法㊁新工艺,以确保矿山边坡稳定,安全生产㊂参考文献[1]王运敏.现代采矿手册(中册)[M].北京:冶金工业出版社,2012.[2]于庭安,戴兴国.露天矿边坡稳定性的安全因素分析[J].矿业安全与环保,2008,35(1):73-76.[3]汪旭光.爆破设计与施工[M].北京:冶金工业出版社,2011.[4]徐九华.地质学[M].4版.北京:冶金工业出版社,2008.88。
露天矿山边坡稳定性影响因素及分析方法研究
露天矿山边坡稳定性影响因素及分析方法研究摘要：本文分析了露天矿山边坡特点及露天矿山边坡稳定性的影响因素，研究了边坡的稳定性情况，最终得到了新设计露采边坡合理坡型设计参数，并对现有边坡提出了有效的安全稳定性治理措施，确保该矿露天边坡的安全，为该矿安全稳定生产奠定了基础。
关键词：露天矿山；边坡稳定性；影响因素；分析方法一、露天矿山边坡稳定性影响因素1岩体特征及结构影响在岩体特征因素中，岩性特征的内容一般包括岩体本身的自重、孔隙度、岩体的内聚力、抗压强度和抗剪强度。
此类特征的存在，都会在一定层面上影响到露天矿山边坡的稳定性，尤其是岩体自身的抗剪强度的大小，能够直接决定了露天矿山边坡的是否会产生滑动，发生事故。
一般而言，露天矿山中的岩体本身具备的抗剪强度越高，对于露天矿山边坡的稳定性越有正面的帮助[2]。
在岩体结构方面，当岩体自身在结构上足够稳定，一定会影响露天矿山边坡的稳定。
当露天矿山边坡出现滑动时，滑动的轨迹具有一定的规律，即会伴随着露天矿山岩体的结构构造顺溜下滑。
此时，如果露天矿山的边坡坡向和山体的结构面之间的交线倾斜角度一直，那么滑动事故就会发生，此时作为采矿管理人员就需要针对该项问题进行关注和解决。
反之，当岩体结构面中的黏粒含量比较少，表面的颗粒之间十分粗糙，泥质物质的填充物料越单薄，此时的露天矿山边坡稳定性更高。
2人类采矿活动影响在人类采矿活动影响因素中，主要包括三点，分别是爆破震动荷载、附加荷载以及开采顺序和推进方向。
其一，在开展露天矿山爆破施工时，会使边坡岩体本身的应力受到一定的影响，如果应力集中区在不断扩大至一定程度后，就会造成露天矿山边坡滑动事故。
对于爆破振动而言，其主要是由边坡所受到的振动频率以及速度快慢决定，而影响此类结果的因素包括岩石本身性质、地质、炸药量等。
其二，附加荷载为露天矿山施工团队在边坡顶部堆积机械、废弃石材、矿山钻车、挖掘机等矿山开采设备自带的重量，都会对露天矿山山体形成附加性的荷载，继而降低边坡的稳定性。
露天矿山边坡稳定性研究
158 军民两用技术与产品 2018·4（下）引言随着社会经济的快速发展，对资源的需求也越来越大，露天矿山的开采规模也随之不断扩大，开采深度也在不断增加，为保障露天矿山的安全稳定运行，保证开采时形成的高陡边坡的稳定性已显得越来越重要。
因此，对露天矿山边坡进行稳定性分析，及早发现潜在的危险，能够及时采取相应的安全预防措施，符合矿山企业“安全第一、预防为主、综合治理”方针政策，是十分必要的。
1 露天矿山边坡特点由于矿山在现有的岩层中进行采矿作业，从而确定了采场边坡的工程地质条件的唯一性；采场工作台阶在空间和时间上是不断变化的，因此采场边坡处于动态变化过程中。
采场边坡由安全平台、清扫平台、运输平台及台阶坡面等组成，并且各数据由于开采情况的不同而随之变化，使边坡工程系统变得复杂化和多变性，采场边坡的稳定性允许矿山边坡岩体有符合规范的变形。
露天采场边坡的这些特性决定了边坡稳定性研究是一项难度较大、涉及领域较广、综合性较强的工作。
2 露天矿山边坡稳定性的影响因素2.1 地质因素的影响地质构造是指地壳中的岩层地壳运动的作用发生变形与变位而遗留下来的形态，而正是这种形态（褶皱、节理、断层）使岩体内形成具有一定方向特性的面、缝、层的结构面。
在边坡发生坍塌、滑坡破坏时，往往都是沿岩体的结构面发生的，这是因为结构面力学强度相对较低（抗压、抗剪切等），尤其是沉积岩矿层中各岩层间充斥着柔弱的次生矿物，在降水及地下水的作用下，使得岩体的抗剪强度降低，易发生边坡事故。
此外，地质构造对滑体的控制决定了边坡破坏的类型。
2.2 自然因素的影响大气降水及地下水的影响主要表现为大气降水在平台和坡面上形成面流，冲刷边坡，由于岩体节理、裂隙的存在，对边坡岩体的软化和泥化，改变了岩体抗压、抗剪切的物理特性，破坏岩体稳定性；地下水的溶蚀，破坏了岩体内部结构，改变岩体抗压、抗剪切的物理特性，对边坡产生破坏作用。
地震对边坡稳定性的影响是无法预测和控制的。
露天开采边坡稳定性分析及滑坡防治措施
机|械|工|程—科教导刊（电子版）·2019年第06期/2月（下）—284露天开采边坡稳定性分析及滑坡防治措施张浩洋（承德市五洲地质测绘有限公司河北·承德067000）摘要露天开采边坡工程和其他工程相比，其具有一定的特殊性，本文首先分析了露天矿边坡的特点、破坏形式以及影响边坡稳定的因素，对边坡稳定性进行了分析，最后提出几点安全防治措施。
关键词边坡稳定性露天矿边坡特点、破坏形式防治措施中图分类号：TU45文献标识码：A 0引言露天开采边坡安全问题是现在矿山面临的主要问题之一，边坡的岩土物质性质、设计参数、生产工艺、生产技术、露天矿周边环境以及管理员管理等因素，随着社会经济水平的不断提高，露天矿山的开采规模也越来越大，开采深度也在不断增加，然后会形成凹陷采场或深凹采场，这就造成了边坡的又高又陡，会很容易造成滑坡事故，所以要及时采取相关措施避免该类事故的发生。
1露天矿边坡的特点、破坏形式以及影响边坡稳定的因素1.1露天矿边坡的特点露天矿山开采过程决定了边坡的工程地质条件，随着露天矿山的不断开采，边坡也总是处于动态变化的过程，在开采过程中，各种工作平台、出入坑线以及堑沟等复杂的结构群体会使边坡工程系统更加复杂，而边坡稳定性只在矿山服务年限内有要求，可以允许岩体有一定程度的破坏和变形。
1.2露天矿边坡破坏的形式露天矿边坡破坏形式主要受工程地质条件来控制，根据破坏机理的划分，露天矿边坡破坏的主要形式有四种：平面破坏、楔体破坏、圆弧形破坏。
平面破坏主要指某一主要结构面发生的直线型滑动。
楔体破坏指在边坡岩体中有两组或两组以上的结构面和边坡相交，然后在岩体相互交切处呈现楔形体发生的破坏。
圆弧形破坏主要指边坡在破坏时呈现出圆弧状的下滑破坏。
1.3影响露天矿边坡稳定性的因素影响露天矿边坡稳定性的主要因素有内在因素和外在因素，内在因素主要指组成边坡岩土的性质、地质构造、岩体风化、岩体结构、岩体初始应力以及边坡的坡度等；外在因素主要指外界水的影响、工程载荷条件、震动以及人为因素等。
探讨露天矿边坡稳定性的研究
探讨露天矿边坡稳定性的研究1. 引言1.1 研究背景露天矿是一种广泛应用于矿业开采中的开采方式，其主要特点是矿体露天暴露在地表，设备和人员直接在露天作业台面上进行开采作业。
随着矿山深度的逐渐加大和开采规模的不断扩大，露天矿边坡稳定性成为矿山安全和生产的重要问题。
矿山边坡稳定性不仅关系到矿山生产的安全和稳定，还直接影响着矿山的经济效益和环境保护。
矿山边坡稳定性问题主要表现为边坡塌方、滑坡、岩爆、滚落、崩塌等现象，这些问题严重威胁着矿山的安全生产和周边环境的安宁。
对露天矿边坡稳定性进行深入研究，探讨引起边坡稳定性问题的原因以及如何有效地预防和治理这些问题，对于提高矿山开采的安全性、高效性和可持续性具有重要意义。
本文将就露天矿边坡稳定性进行系统分析和研究，以期为相关领域的研究和实践提供一定的参考和指导。
1.2 研究意义露天矿边坡稳定性是露天矿工程中的重要问题，对于保障矿山生产和人员安全具有重要意义。
研究露天矿边坡稳定性的意义主要体现在以下几个方面：露天矿边坡稳定性直接关系到矿山生产的顺利进行。
如果边坡不稳定，容易导致边坡滑坡、坍塌等灾害，影响矿山设备和生产线的正常运转，进而影响矿山的生产效率和经济效益。
研究露天矿边坡稳定性可以为矿山的规划和设计提供科学依据。
通过对边坡稳定性的分析和评估，可以确定边坡的最佳设计参数，提高边坡的稳定性和安全性，从而减少工程施工和维护成本，提高矿山的投资回报率。
研究露天矿边坡稳定性还可以为地质灾害的预防和治理提供参考。
通过深入研究露天矿边坡稳定性的影响因素和机理，可以制定相应的治理措施，减少地质灾害发生的概率，保障矿山和周边环境的安全。
研究露天矿边坡稳定性对于提高矿山生产效率、保障人员安全、降低地质灾害风险具有重要意义，具有广阔的应用前景和重要的社会意义。
1.3 研究目的研究目的是为了探讨露天矿边坡的稳定性问题，进一步完善现有的矿山工程设计理论，提高矿山工程施工的安全性和效率。
研山铁矿边坡稳定性影响因素分析及控制技术
研山铁矿边坡稳定性影响因素分析及控制技术张树东【摘要】The stability of open pit slope is the key factor affecting the mine production security. Based on the results of field investigation,it shows that slope lithology,water,and mining disturbance are the main three factors affecting the stability of Mine. The slope is divided to three areas by comprehensively considering the slope stability of rock and earth mass and the re-inforcement measures of whole-length bonding bolt,anchor wire technology,steel mesh+spray anchor net are taken to strengthen the slope stability. Based on the actual situation of the slope,some treatment measures are taken,such as full-length grouted bolt,pre-stressedcable,hanging shotcrete. Based on the pre-blasting technology theory,the pre-blasting parameter of the Yans-han Iron Mine was designed and brought into the field operations. The results show that the parameters greatly reduced blasting vibration and damage to the slope step,and then significantly improve the slope stability. The research lays a good foundation for the safety production of the mine.%露天边坡的稳定是决定矿山安全生产的关键因素。
露天矿山边坡稳定性研究
露天矿山边坡稳定性研究摘要：随着我国基础建设的大力发展，水泥及砂石料的需求量一路攀升，市场竞争日趋激烈的今天，为实现资源的充分利用，矿山边坡问题日益突出。
边坡稳定性不仅影响矿山的自身稳定和安全，而且直接影响开采成本。
因此，对边坡稳定性的分析就显得格外重要，它为矿山的安全开采、资源充分利用提供科学的依据。
关键词：露天；矿山；稳定性；分析前言石灰石矿山普遍为露天矿开采，共性的问题是随着深度的加深和开采范围的扩大，加上复杂的工程地质条件、水文地质条件及爆破的影响，必然引起边坡的位移，位移的大小直接反映了边坡的稳定程度。
露天矿边坡在其服务年限内的稳定性，-直是矿业生产部门及地质人员最为关心的课题。
因为它不仅直接关系到作业人员及设备的安全，同时也影响着生产的顺利进行。
为此，对边坡进行破坏模式和边坡稳定性计算分析，确定边坡角的推荐值成为矿山开采工作的首要任务。
云南永保特种水泥有限责任公司金山分公司石灰石矿山，许可开采标高介于2500~2916m，高差为416m，为高边坡，边坡的危害等级为Ⅲ级，边坡安全等级为Ⅱ级。
稳定性分析采用收集资料、工程地质测绘、工程地质钻探、原位测试、三维地形测量等手段，通过不平衡推力传递系数法校核萨尔玛法得到的边坡稳定系数，按正交试验法进行边坡最优边坡角的选取。
1项目概况矿山位于丽江古城西南水泥有限公司厂区北侧，地理坐标北纬26°58′02″～26°58′34″、东经100°20′32″～100°21′01″。
开采方式为露天开采，采矿方法采用浅孔爆破。
依据设计，台阶高度15m，最小工作平盘宽度45m、最小工作线长度90m、台阶坡面角50°、55°、60°、采场内运输平台宽度9.5m、安全平台宽度4.0m，清扫平台宽度6m。
2勘察方法及手段云南永保特种水泥有限责任公司金山分公司石灰石矿山边坡勘察工作主要采取了如下的勘察方法及勘察手段：2.1收集资料搜集和研究了场地区域地质、地震资料及场地已有的工程勘察、设计技术资料。
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东山铁矿露天采场改建尾矿库边坡稳定性研究徐嘉辰;寿震宇;曾霄祥;曹其光;刘涛【摘要】以东山铁矿露天采场地质环境治理为背景，针对该采坑现状边坡及改造成尾矿库后终期边坡稳定性问题，通过矿山现状实测地形图及现场实地踏勘选取典型边坡剖面，利用Geo－studio软件中的SLOPE／W模块，对露天采场的边坡稳定性进行分析。
通过数值模拟分析，得出所选典型剖面的边坡最危险滑裂面的位置以及在各种工况条件下的边坡安全系数，通过对比采用各种极限平衡分析方法所得的结果，东山露天采场边坡的最小安全系数为1．201，满足相关规范要求。
研究结果表明：在拟定工况条件下采坑边坡大部分边坡剖面处于稳定状态，个别部位处于基本稳定状态，即总体安全稳定性有保障，但局部部位存在小规模崩塌、落石的可能性。
总体而言，该露天采坑在改建成为尾矿库的过程中边坡安全性是有保障的。
%With the geological environment management in Dongshan Open Pit as the background,and in view of the slope stability problems at the present open pit and the tailings pond that are changed from the pit,the measured topographic maps of the mine status and the field reconnaissance were adopted to select a typical slope section.Geo-studio software slope /W module were adopted to analyze the slope stability of the opencast stope.Through the numerical simulation analysis,the most dangerous sliding surface position of the selected typical section and the slope safety factor under various working conditions areparing with the results from the limit equilibrium analysis,the minimum safety factor of slope in Dongshan open pit is 1.201,which meets the specification.The research results indicated that most of slope sectionsare in stable state under a certain working condition.Some parts are basically in stable.That is,the slopes of the tailing pond are overall in security but the collapse and rock-fall possibly exist in some small parts.In general,the slope security can be guaranteed during the process of the tailing pond changed from open pit.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2016(000)007【总页数】4页(P175-178)【关键词】露天采场;尾矿库;边坡稳定性分析;Geo-studio【作者】徐嘉辰;寿震宇;曾霄祥;曹其光;刘涛【作者单位】中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司，安徽马鞍山243000; 金属矿山安全与健康国家重点实验室，安徽马鞍山243000; 华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司，安徽马鞍山243000;中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司，安徽马鞍山243000; 金属矿山安全与健康国家重点实验室，安徽马鞍山243000; 华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司，安徽马鞍山243000;中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司，安徽马鞍山243000; 金属矿山安全与健康国家重点实验室，安徽马鞍山243000; 华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司，安徽马鞍山243000;中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司，安徽马鞍山243000; 金属矿山安全与健康国家重点实验室，安徽马鞍山243000; 华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司，安徽马鞍山243000;中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司，安徽马鞍山243000; 金属矿山安全与健康国家重点实验室，安徽马鞍山243000; 华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司，安徽马鞍山243000【正文语种】中文【中图分类】TD854目前，我国约有113 000多座矿山，其中约有40%的非煤矿山露天采场边坡存在着不同的稳定性问题，而边坡滑坡也是露天矿山最主要的地质灾害问题之一[1-2]。
因此，露天采场的边坡稳定性问题是关系到整个矿山能否正常运转以及生产能否安全进行的关键性问题。
与此同时，我国每年产出尾矿10亿t以上，不可避免地需要占用大量的土地资源建设尾矿库进行尾矿堆存。
矿山废弃露天采场存在较高的生态敏感性，具有滑坡、水土流失、崩塌等地质灾害隐患，且对矿山周边区域生态环境有一定影响。
因此，将矿山废弃露天采坑改建成尾矿库成为废弃土地资源再利用的一种新思路，不仅可消除露天采坑安全隐患，加速露天采场的填埋，更可将矿山治理与土地开发相结合，实现盘活土地，为企业创造经济效益，一举两得。
因此，该方法已被越来越多的矿山企业考虑使用。
无论是露天采场本身，还是露天采坑改建成的尾矿库，都涉及到一个重要课题，即边坡的稳定性问题。
废弃露天采坑改建尾矿库过程中，随着尾矿的排入，采坑内水位逐渐升高，导致采场边坡内的地下水水位也同步抬升，使得边坡岩土体的力学强度降低，进而影响到采场边坡的稳定性，导致边坡的失稳。
一般来说，对远离坑内工业设施及坑外重要设施的小规模局部滑坡或崩塌是允许的，不会对排洪设施造成威肋，但大规模的滑坡、崩塌对尾矿库的冲击，引起坑内的涌浪等危害会造成相关设施的损失，形成一定程度的安全隐患[3-4]。
因此，本项目选择典型剖面根据不同水位工况，对露天采坑改建尾矿库工程进行边坡稳定性研究，掌握不同部位、不同状态的采场边坡稳定，确保露天采场改建尾矿库过程中边坡安全性。
东山铁矿为马钢集团矿业有限公司下辖的一座老矿山，于1954年9月1日建矿，由南山矿负责东山采场的日常生产管理。
在采坑安全影响范围内，北侧分布有矿石转运场、南山矿自用铁路线，东侧分布有坳里村和018县道，南侧分布有石马村和村村通道路，西侧分布有南山矿业公司东山采场车间、石马村和南山矿—凹山尾矿库道路，具体位置见图1所示。
该矿山开采方式为露天开采，面积为0.364 km2，开采标高为47～-107 m。
终了边坡最大高差约为154 m，属于高陡边坡。
根据矿区的“十一五”规划，考虑到企业可持续发展的需要，经过统筹优化，合理利用采坑空间资源，提出了利用采坑回填矿山固体废渣，开展地质环境恢复治理工作。
根据相关工程设计[5]，回填至采坑与四周原始地面标高基本一致即结束，最终形成坡比为0.018%、呈东北高、西南低缓坡的平地。
采坑容量约2 340万m3，使用年限为6 a。
回填废渣主要为附近铁矿的尾砂和废石，其中尾砂回填约占64%(1 500万m3)，废石回填约占36%(840万m3)。
先期回填尾砂至+5 m后回填废石，回填尾砂至+5 m标高耗时约3.7 a，平均每年上升约30 m；回填尾砂至+5 m标高后开始回填废石耗时约2.3 a，平均每年上升约11 m；废石回填至与四周原始地面标高一致即结束，然后在表层回填约0.5 m的耕植土进行植树造林，恢复生态环境。
在将东山采坑进行固废充填后，受其影响，原来的矿山水文地质工程地质条件发生变化。
由于东山采坑边坡岩体主要由安山岩、闪长玢岩组成，风化蚀变严重，岩体破碎，遇水易软化，局部发育顺坡向结构面，不利于边坡稳定。
其不利因素主要表现在：边坡岩体强度低、岩体结构类型、地表水的淋滤作用和软化作用、物理力学性质变化差异大。
目前国内有关边坡稳定性的分析方法主要有刚体极限平衡法、极限分析法、滑移线场法、数值分析方法等，其中刚体极限平衡法在工程边坡稳定性分析中广泛使用，该方法主要是以摩尔-库仑准则作为基础，通过给出假想的简单破坏面，并将滑动面以上的滑体分成若干垂直条块，建立静力平衡方程并辅以一定假设条件计算得出结果，能得出符合相关精度要求的稳定性指标[5]。
2.1 计算剖面及工况选取根据东山采坑地形、地质条件特点，按安徽省马鞍山市东山铁矿东山采场矿山地质环境治理工程布置图所示，划分为A-A′、B-B′、C-C′、D-D′、E-E′、F-F′共计6个典型计算剖面(见图2)。
2.2 计算参数选取根据现场勘察结果，影响采场边坡的岩体主要为碎裂结构，局部为碎裂—镶嵌结构、散体结构等，以上结构的滑坡通常与土质边坡的滑坡类似，基本呈圆弧形。
采坑主要结构面为F1断裂和F2断裂。
F1断裂是最大的结构面(产状330°～340°/67°～74°)，该结构面走向与边坡一致，倾向与边坡相反，因此对边坡整体稳定性不会造成影响；F2断裂在东帮-30 m以上边坡台阶上构造痕迹不明显，再加上尾砂的充填，F2断裂也不会对边坡整体稳定性造成影响；采坑结构面不是影响边坡整体稳定的主控因素。
综合考虑各项因素，本次采坑边坡稳定性分析计算边坡破坏模式按圆弧考虑，分别采用Bishop法、Janbu法、瑞典法按有限元进行剖分计算。
本次边坡稳定性计算中剖面分层及物理力学参数的选取是参考该采坑的地质勘查报告[6]中边坡岩体工程地质岩组划分和类似工程中的边坡岩组物理力学性质指标建议值进行综合取值，具体见表1。
2.3 建模及数值分析将采坑分为6个剖面2个工况进行边坡稳定性分析，分别为+14.63 m现状水位(工况一)，露天采坑堆存至+26.0 m终期水位(工况二)。
本次分析选取具有代表性的A-A′剖面进行详细说明，其典型边坡剖面的稳定性计算结果和简图如表2、图3～图4所示。
2.4 计算结果分析本次稳定性分析的校核标准根据《AQ2006—2005 尾矿库安全技术规程》、《GB50021—2009 岩土工程勘察规范》、《GB50330—2002建筑边坡工程技术规范》及《DZ/T0218—2006 滑坡防治工程勘查规范》综合选定，如表3所示。