露天矿的边坡稳定性浅析.pdf

露天矿的边坡稳定性浅析

摘要:本文从露天矿的地质情况、边坡位移监测、滑坡预防与治理几个方面，
分析了其边坡稳定性。

关键词:边坡;稳定性

Abstract:Thisarticleanalyzestheslopestabilityfromthegeologicalsituationof
theopenpit,slopedisplacementmonitoringoflandslidepreventionandtreatmentof
severalaspects.Keywords:slope;stability

1.引言

露天矿山在开挖过程中形成高陡边坡，由于原有的平衡状态被破化，岩体应
力将发生重分布，极易导致边坡变形失稳。露天矿的边坡稳定性不仅对露天矿的
安全有着紧密的联系,而且与露天矿的经济效益密切相关。对于露天矿来说,边坡
稳定性不是越高越好,应根据“既经济又安全”的原则确定合理的边坡角。如果边
坡稳定性过高,虽然可以保证生产的安全,但会使剥采比增大而增加生产成本,影
响矿山的经济效益;相反,如果边坡稳定性过低,边坡将出现失稳现象,为了保证安
全生产,是必要对边坡进行加固或采取其它工程措施,这不仅会影响正常的生产,
而且也会增加投入,使生产成本上升,降低经济效益。只有根据露天矿的工程地质
和水文地质情况确定一个合理的边坡角,才能既保证安全、又不影响生产,而且不
会额外增加生产成本,做到“既经济又安全”。

2．露天矿边坡稳定性研究

露天矿边坡稳定性研究主要包括边坡稳定性计算、边坡位移监测和滑坡预防
与治理等。以新疆伊犁皮里青露天煤矿为例，在生产阶段对边坡稳定性研究分析。

2.1边坡稳定性计算

2.1.1地质情况

皮里青露天煤矿属剥蚀低山丘陵地貌，海拔标高816～960m，相对高差
144m。露天采场东部为梁状地形，接近梁脊；西部为皮里青河床阶地，地形较
平坦；整体呈向西倾斜的斜坡，东高西低，北高南低。皮里青露天矿自1995年
建矿以来，发生1次滑坡，位置在矿坑北侧F9断层破碎带上，经过北帮上部三
个台阶的削坡卸载，现基本保持稳定。

在露天矿生产过程中越来越多的地层被揭露出来，在更大的范围、更多的空
间获取更多、更准确的岩层参数和岩土物理力学参数，对边坡进行稳定性分析，

并根据计算结果对原来设计的边坡角进行适当的调整，使调整后的边坡角满足
“既经济又安全”的原则。

矿田内主要有第四系松散岩类和侏罗系沉积碎屑岩类，前者为松散岩组，后
者为软质岩组(饱和单轴极限抗压强度小于30Mpa为软质岩石，其中饱和单轴极
限抗压强度大于5.0Mpa为次软岩石，小于5.0Mpa为极软岩石)。计算数据的选
取以本报告为主，并参考以往的经验数据综合确定，强度如表2-1-1。

表2-1-1边坡岩体强度表

2.1.2、选择适宜各分区边坡稳定分析的计算方法

1．预想滑动模式及计算方式的选择

皮里青露天矿边坡煤岩互杂，滑坡模式有可能是纯圆弧滑动，也可能是圆弧
直线滑坡，依据该矿煤岩的赋存规律，推测可能的采场边帮滑坡模式：

①圆弧滑坡模式

破裂面贯通所有地层，形成圆弧状的滑坡模式。

②圆弧-折线滑坡模式

破裂面贯通所有地层，上部为圆弧切层，下部沿层面滑出。

不同部位的边坡破坏模式与组成边坡的岩性、强度和产状有关，可能的破坏
模式只能通过具体的计算分析来说明。边坡的稳定性为上述滑坡模式中稳定系数
最小的一种。

2．边坡稳定分析的计算方法

露天矿边坡稳定评价指标采用安全系数法，计算采用毕肖普法和瑞典条分
法，其边坡计算参数见图2-1-2。

图2-1-2边坡计算参数图

计算公式如下：

1．瑞典条分法

式中：

Wi土条i的天然重量；

qi土条i上作用荷载的平均集度；

ci、i土条i底端所在土层的粘聚力和内摩擦角，采用总应力指标。

对上式作变形：

式中：

c为点x,s(x)处的竖向应力，等于坡面上x处的荷载集度q与点x，s(x)处自
重应力之和；

c、为土层中点x,s(x)处的粘聚力和内摩擦角，采用总应力指标。

2．毕肖普法

2.1.3、分析计算结果

1．台阶坡面角

组成本区未来边坡的是以软岩类为主的岩体，结合露天矿的现状和经验，本
区松散层台阶坡面角确定为50°，岩石台阶坡面角确定为65°，煤台阶坡面角确
定为70°左右。

2．边坡稳定计算

按照矿山最终位置，见图2-1-3，设计依据3-3、4-4、纵1-1三个地质剖面，
分别对露天南部、北部、东部、西部边帮进行稳定分析计算。

图2-1-3矿山最终位置图

露天矿南部最终境界以3-3地质剖面为计算剖面，当帮坡角35°时，总边坡
高度为2