基于极限平衡理论的最终边坡角稳定性分析.pdf

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1、第8卷第1期矿业工程2010年2月MiningEngineering11·岩土工程·基于极限平衡理论的最终边坡角稳定性分析张新建国利民杨国华康志强。(1．河北省武安市冶金矿山集团有限公司，河北武安056300；2．河北省矾山磷矿，河北张家口075641；3．河北理工大学资源与环境学院，河北唐山063009)摘要：文中在工程地质调查的基础上完成了矿山边坡工程地质岩组的划分及各岩组的工程地质性质的调查，并利用极限平衡分析法优化确定该矿露天境界最终边坡角。结果表明，该铁矿两采场各边坡最终边坡角都有提高的潜力。关键词：最终边坡角；极限平衡法；边坡稳定；楔体破坏中图分类号：TD854．6文献标识码：A文

2、章编号：1671—8550(2010)01—0011—03倾向北西，倾角7O。～8O。。0引言图矿区内断裂构造发育，可分为三组，一组为北东向断在露天开采过程中，边坡岩体的稳定性问题是整个矿裂，有F1、F2、F3、F8、F9、F10；一组为北西向断裂，第山开采过程中的核心问题，而合理边坡角度的确定是问题有F5、F6；一组为东西向断裂，有F14。其中F6将整个的关键，它不仅涉及到工程预算和经济投资，还涉及到工矿体错开，分为两个采场。上述褶皱和断裂构造使岩石和程安全问题。目前，岩体结构分析法、有限单元法、离散矿体支离破碎，稳定性变差。单元法、可靠度分析法、专家系统分析法、模糊数学分析1．2边坡工程地

3、质分区法和人工神经网络分析法等『1均已广泛应用于岩石边坡为详细评价岩体不同区段的工程地质条件及边坡变形稳定性分析中。破坏特点，便于进行边坡稳定性计算，需对全测区进行边在露天矿开采过程中，边坡的稳定与否直接制约和影响坡工程地质分区。根据露天采场不同区段的工程地质条件，着开采的安全和矿山的顺利经营，是矿山进行边坡维护以及并结合边坡的几何形状，将第一采场分成两个边坡工程地优化开采设计的主要依据。本文的研究工程背景是年生产能质分区见图1；将第二采场分成3个工程地质分区见图2。力为100万t的铁矿，针对该矿边坡角优化问题进行探讨，各边坡分区位置及主要工程地质特点见表1。着重分析边坡的稳定性及边坡角的优化

4、可行性，确定最终边坡角。1工程地质概述区示意图1．1矿区地质概述——地层与岩石。矿区地层主要是太古界迁西群三屯营组上段，可分为3个层位。下层为基性火山岩变质岩系，混合岩化作用强烈，主要为混合花岗岩，其次为斜长角闪岩和斜长片麻岩；中层为矿区的主要含矿层位，以黑云斜图2第二采场边坡工程地质分区示意图长片麻岩为主，其中夹四层磁铁矿层；上层以条痕状混合1．2．1第一采场各边坡分区工程地质特征花岗岩为主，局部见斜长角闪岩残留体。————矿区构造该铁矿矿体呈一个不完整的倒转向斜。I区工程地质特征。位于边坡南帮0线至$4O0线倒转翼为北西翼，正常翼为南东翼，轴面总体走向北东，南西15oITI，东西长700m

5、，南北宽200m，边坡最高点135nl，最低点95nl，现已形成126In台阶。工程地质岩组主要为混合花岗岩，有少量混合岩化斜长片麻岩和蛇纹岩，基金项目：河北省自然科学基金项目支助(编号：E2009000782)。河北省教育厅计划项目支助(编号：2007454)。混合花岗岩抗压强度为98．5MPa。主要结构面类型及特征收稿日期：2009—08—24见表2。作者简介：张新建(1965一)，男(汉族)，河北武安人，河北省武安市冶金矿山集团有限公司总经理，工程师。——Ⅱ区工程地质特征。位于边坡北帮0线至$400线12矿业工程第8卷第1期以西150m，东西长600m，南北宽100～200m，最高点——

6、Ⅱ区边坡稳定工程地质特征。位于边坡北东帮N130m，最低点105m，现已形成120、108m两个台阶。工120O～N600线之间，北东一南西向长600m，北西一南东程地质岩组主要是混合岩化斜长片麻岩，岩石抗压强度为向宽200~350IT1。北窄南宽，地势标高67~96nl，现已形72．62MPa0主要结构面类型及特征见表3。成6O、48m两个台阶。工程地质岩组主要由混合岩组成，表1各边坡分区位置及主要工程地质特征局部有混合花岗岩，混合岩抗压强度为91．64MPa。主要结构面类型及特征见表5。委蓦釜岩石类型岩构体类结型鎏冀表5第二采场Ⅱ区结构面类型及特征代号产延伸情况及其它边坡南帮斜弃喜麦少量碎

7、裂结构。s