露天矿边坡稳定总结

第一章

概论

1.1概述

一、边坡的重要性

1、节省成本

2、安全生产

二、国内外露天矿边坡概述

1、露天矿开采现状及发展趋势

2、列举优化边坡的实例

1.2基本概念

一、采场边坡

（一）露天矿边坡

1、山坡露天矿

2、凹陷露天矿

（二）、边坡

1、底帮边坡

2、顶帮边坡

3、端帮边坡

三）边坡角

1、工作帮坡角

2、非工作帮坡角（废正角）

二、排土场边坡

1、外排土场建立条件

2、内排土场建立条件

3、排土场台阶高度、坡面角

4、排土排弃物的性质

5、稳定性分析

1.3滑坡概论及研究意义

一、边坡变形种类

1、剥离（振动、风化）

2、崩落（陡立柱状岩体突然倒塌滚动）

3、滑动（沿一定的面或带缓慢移动）→滑坡

4、流动（指饱和水的松软岩体沿4度－6度甚至更缓的斜面流动）

5、沉陷变形、垂直下沉

排土场管理主因

所以规范规定排土场到边坡一定距离范围内有2－5％的反坡

如图2所示

三、滑坡危害

1、阻断运输线路（铁道、公路、胶带）

2、推倒、掩埋采掘运输设备

3、破坏地面工业民用建筑物

总体规划不合格

地面建筑物安全距离采场

0－200m，>200m即按200米设置。

排土场造成周边地面地形变形滑坡危害较大。如神华准能黑岱沟储煤仓、铁路地面、胶带走廊等案例。

四、优化边坡角

同时考虑两个问题

1、剥离费

2、边坡维护费

1.4露天矿边坡的特点

与水库岸坡、坝肩、引水渠道、铁路、公路路堑和路堤、山区挖方工程的的边坡相比有以下特点：

一、边坡较高

几米到600米，走向长，揭露的岩层多，岩体结构复杂

二、煤矿边坡岩体主要是沉积岩：层理明显，弱夹层较多，岩石强度低。稳定边坡

角大约40度以下。

金属矿主要是岩浆岩、变质岩，强度高，但断层、节理发育，不利于边坡稳定。稳定边坡

角大约50度以下。

三、主要是滑动变形

四、露天矿边坡是人工机械开挖边坡,边坡岩体较破碎，边坡一般不加维护，易受风化作用影响。

五、露天矿场每日受爆破、机车行走等因素，边坡受振动影响大，受到的设备自身载荷及冲击载荷较大。

六、露天矿服务年限长。

陡帮开采配合内排效果较好，如平装西露天煤矿。

七、不同地段边坡稳定程度是不同的。

1.5

研究内容及步骤

一、研究内容

1、边坡岩体中各种结构面

如断层、层面、节理、裂隙分布状态

2、结构面的物理力学性质

3、水

4、开采工艺、河流、爆破、构造应力

5、设计边坡

6、提出防滑措施

7、边坡监测

二、研究步骤

1、矿山勘探，设计阶段必须开始边坡工作；

2、矿山投产后，做大量的边坡实验研究，校核边坡稳定角；

3、长期性工作，直到露天矿寿命结束

4、最后评价

第二章

影响边坡稳定性的因素

引言：因素分类

1、内因：岩石的矿物组成及地质结构

2、外因：水、震动、构造应力、采矿活动、风化及温差

2.1

岩石矿物组成的影响

1、不同矿物的强度不同

（1）、Na、K、Ca、Mg等化合物易溶于水，为不稳定矿物

（2）、蒙脱石[(OH)4Al4SiO8O20]吸水性强而透水性差，易导致滑坡

2、岩石是矿物的集合体

3、岩石有晶质>非晶质>碎屑质

硅质胶结>钙质胶结>泥质胶结

粒度<0.005mm时，粒度增加时，内摩擦角减小

4、岩石的构造有定向与非定向之别

2.2岩体结构面、结构体、岩体结构

定义：结构面：岩体中这些自然生成的强度减弱面统称为结构面

结构体：这些结构面将岩体切割成不同规模和几何形态的块体

工程岩体：有结构面和结构体组成的具有一定结构的地质体的一部分

一、结构面（I－V级）

煤矿中主要5种面：

1、软弱夹层：粘土层、碳质页岩层、泥岩、薄煤层、页岩层

2、岩层面、节理

3、断层

4、节理、裂隙

节理是构造裂隙

裂隙是原生裂隙

5、片理、页理：压应力作用下动力变质的结果

二、结构体

I－V级

三、岩体、结构

2.3水的影响

露天矿采场及排土场边坡防水便等于防滑。雨后、雨季、解冻时期

现场防治水办法介绍。

一、水在岩石中存在的的形态

（一）、气态水

是结晶水及化学水，对岩体稳定性影响不大

（二）、结合水

1、吸附水（或强结合水）强结合水，70000倍重力加速度不能使其分离。

2、薄膜水（或弱结合水）弱结合水，长期荷载可能被挤出

结合水是在岩石中颗粒表面与水分子的吸引力（静电引力）而结合的水

吸附水：是颗粒表层或离子的吸附层内的水分子，在分子力作用下，不能移动。

薄膜水：是离子扩散层内的水分子，若在分子力作用下可能移动，在长期荷载作用下可能部分被挤出

（三）、自由水：是土岩颗粒水化膜以外的水，受重力影响，分毛细水和重力水

1、毛细水

①、孔隙角水

②、悬浮水

③、毛细孔水

毛细孔水是岩石毛细孔内的水（结合水除外）

它与重力水相同，可以传递静压力

2、重力水

①、渗流水

②、地下水

（四）、固态水（冰）

体积增大、扩大裂隙、减弱岩体强度（融冰期边坡易滑原因）。

总之，边坡岩体内的水主要是结合水和自由水

二、水对边坡的不利影响主要表现

1、软化岩体，降低其强度；

2、静水压力

3、动水压力：自由水在重力作用下流动，对岩石产生动水压力

三、地下水在边坡内的分布

1、在松软土岩中水位变化

2、坚硬岩石中裂隙水无定向

坚硬岩石的水文地质条件不易掌握全貌，水位差异很大

四、静水压力作用

露天矿上部风化带岩层受水浸润后容重增加

岩石饱和水容重

γ0:干容重

n:空隙比

γw:水容重

d:岩石比重

饱水重量：

干重量

孔隙水重量

浮重量：

则岩柱所受浮力：

静水压力就是水压三角形乘积：

中点水压强度：

实践中，当坡底处断裂面无渗流时，则该处的水的压强不等于零，并可达到高峰值。

五、动水压力作用：动水压力是指渗流水

在流通过程中作用于岩石颗粒上的渗流力，它是体积力

实验表明：多孔隙（或裂隙）水相互贯通，因而产生渗流水，动水压力

圆管内的水流运动时需要克服阻力

1、与管径大小成反比

2、与两端压差成正比

3、岩石介质中水的渗流阻力与孔隙率成反比

动水压力：

计入

P浮力，静动压力为矢量和

滑面上切向法向分力

N（指向滑面）

结论：稳定渗流边坡的水压，包括静压与动压，可近似按滑面上各点水的压强乘以该处滑面面积计算即近似等于滑面上的静水压力值

2.4爆破作业、振动影响

一、影响因素

1、爆破震动增加了边坡的滑动力

2、爆破作用破坏边坡岩体

降低了岩体强度，使雨水地下水易于沿爆破后岩石裂隙渗透，加速岩体风化

3、穿、采、运设备作业时，使饱和水岩土液化

二、破坏主因

震波在岩石中传播有纵波，横波，主要是纵波

三、减震措施

1、控制一次爆破药量

2、微差爆破最佳时间，不使各次震波峰值叠

加而达到最高值

3、采用预裂爆破、缓冲爆破

2.5构造应力影响