第三章--露天矿合理帮坡角的确定

第三章露天矿合理帮坡角的确定
第一节组成露天边坡岩石赋存情况
(1)地层
矿区及周边区域所见地层主要有：古生界的石炭系、二迭系，中生界的侏罗系、白垩系，新生界的第三系、第四系。

(2)构造
矿区位于北山煤矿向斜东北角的边缘一带，区内的侏罗系地层呈向南倾的单斜构造，地层产状南倾，倾角3°～5°不等。

矿田内没有发现断层，构造属简单类型。

(3)煤层顶、底板岩性
煤层底板为灰～灰白色中厚层状，块状构造粉砂质泥岩、细砂岩夹薄层泥质粉砂岩、泥岩。

煤层顶板为灰～灰白色、灰黄色泥岩、泥质粉砂岩、细砂岩、中厚层状、块状构造、质较坚硬、含铁锰质结核，含大量植物叶片化石及硅化木碎片，
第二节岩石、结构面、岩石物理力学性质
说明煤层顶、板岩性特征，结构面岩性发育情况，附表说明岩石物理力学性质。

表3-1 岩石物理力学实验成果
第三节影响边坡稳定性因素
采场边坡稳定
1、计算指标的选取
由于煤层顶板岩层软化系数小，虽然本地区大气降雨稀少、风沙大，但在冬季有一定的降雪，背阳边坡的积雪可以保留到来年的三月底，冰雪融化时也可形成积水，从而软化岩层、降低力学强度指标。

岩石物理力学性质指标见表6—2—1
根据剥离岩层的岩性和物理力学性质，剥离物为第二类中硬一型，露天边坡为第二类半坚硬岩石类一型。

根据岩石物理力学性质，经综合加权后的平均值如下：
天然容重 2.16t／m3
比重 2.46t／m3
内摩擦角32.17°
凝聚力 2.40Mpa
2、边坡稳定性分析
对露天边坡的稳定性的定性分析：
采场南帮、西帮、东帮为稳定性边帮。

由于北帮是顺层边坡，相对于其它边帮而言，为稳定性较薄弱边帮；
3、最终边坡角的确定
根据煤矿的岩石物理力学指标，矿山最终边坡角确定见表6—2—2。

表6—2—2 最终边坡角
4、边帮稳定性验算
凯源煤矿采场各帮的稳定性，经过验算，各帮的稳定系数都在1．3以上。

可行性研究报告所依据的工程地质资料较少，建议在生产中补充工程地质勘探，有针对性的查明各个帮的工程地质情况。

(三)排土场边坡稳定
露天矿外排土场基底岩石是第四系，基底强度相对较低，滑坡模式可能为圆弧式滑坡或圆弧折线式滑坡。

外排上场的排弃物料为煤层顶板以上的砂岩、砂质泥岩、泥岩及第四系层砂、土等混合物料。

根据计算结果，露天矿外排土场排弃高度为60m、排土边坡角为：35°。

时，稳定系数为1：50基本保持稳定。

排土场的物料排弃顺序和物料的含水量对排土场边坡的稳定非常重要。

排土场边坡的稳定。

很大程度上取决于物料排弃的顺序和物料的含水率．不同的排弃顺序会导致排土场稳定性的不一致。

坚硬物料在边坡的上部和在边坡的下部，对边坡的稳定性所起的作用是截然不同的。

在下部就有利于边坡的稳定，在上部就不利于边坡的稳定。

物料含水量大，会导致基底上层中的弱层强度下降，影响整体边坡的稳定性。

整个排土场边坡的稳定由两种因素构成，一种是基底的岩层，一种是排弃物料。

基底的岩层是固有的，无法对其进行人工处理，只有排弃物料是可处理的。

在排土场中部，可适当排弃一些强度低的物料，而周边对边坡稳定性要求较高的地区，则必须排弃一些强度较高的物料。

在排土场未建立之前，地面所形成的天然排水体系是最合理的。

应尽量维持原状。

不改变固有的排泄路径。

若排士场改变了其原有的排泄路径，会引起基底岩土力学强度降低，影响排土场边坡的稳定性。

因此，排上场建立之前，必须尽早建成周边的排水系统；在排弃时，基底应尽量排弃大块的、坚硬的、见水不易泥化的物料。

在外排土场边坡形成期间和形成之后，应定期监测外排土场边坡的位移变形情况，以免造成人员伤亡、设备损失。

当采掘工程发展到第2年时。

矿山可以全部实现部分内排。

内排土场的高度约60m，最终排土边坡角度为22°时，稳定系数为1. 30，可基本保持稳定。

为保障汽车排土卸载时的安全，应在卸载处台阶坡预留置高0.6～1.0m宽1.5m～2.0m的车挡。

为防止雨水冲刷和减少台阶下沉平垫量，保证汽车安全生产，排土场应保持向内倾斜的不小于3％的坡度。

汽车进入排土场，应保证20m～40m的间隔距离。

(四)内排土场
当露天采场坑底有足够的采掘空间时，考虑建立内部排土场进行内部排土，以获更好地经济效益。

内排土场参数：排土台阶高度20m，最终排土平盘宽度30m，总排弃高度60m，排台阶坡面角35°，最终排土边坡角22°。

根据岩性进行边坡类型及软弱层面赋存规律性分析：
1、圆弧形滑坡破坏模式分析
2、构造裂隙及风化卸荷裂隙分析
3、地表水、大气降水冲蚀坡脚分析
4、人工爆破震动分析
5、顶帮就岩石本身的组成、致密程度、力学强度等因素分析。

第四节边坡稳定计算及合理帮坡角的确定
预想边坡滑坡模式，选择计算公式，确定最终帮坡角。

附图：模拟边坡滑坡形状，计算图形。

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