大孤山高陡边坡稳定性关键技术研究

此 外 ， 场边 坡 中 尚有 岩脉 ， 采 随着 采场 向深 部开
鞍 钢 集 团大 孤 山铁 矿 床 位 于 华 北 地 台北 缘 东
段， 辽东 台隆西部 ， 子 河 一浑 江 凹 陷 西端 ， 鞍 山 太 西
拓， 揭露 的各 种岩 脉不 断 出现 ， 已发现 大小 不等 的各 种 岩脉 几 十条 ， 它们 的分 布 与采 场 断裂 构 造 有 一定
泛分 布 ， 大多成 组 出 现 ， 分别 有 走 向断 层 ， 角 断 层 斜 和横 向断层 ， 它们影 响着 采场 局部 的边 坡稳 定 。 （ ）Ⅳ级 断裂 构造 。Ⅳ级断裂 构 造在边 坡 中大 ４
１ 矿 区边 坡 工 程 现 状
１ １ 矿 区地 质概 况 ．
量存在 ， 破坏 了边坡岩体的完整性 ， 控制着边坡岩体 的物理力 学性 质 ， 影 响到岩 体 的破坏 形式 Ｌ 。 还 ５ ］
边坡 ） 的岩 移监 测实 现遥 控全 天候 监 测 。 ２ １ Ｇ Ｓ智 能监 测 系统 ． Ｐ 在 露 天矿外 围稳定 地段 设置 不少 于 两个 的基 准
而定 ， 至少 两 个 ， 两 两 之 间 要 通 视 ） 精 确 测 定 其 且 ，
坐标 ， 在相应的观测点设置照准标志， 然后将全站仪 精 确地 架设 在 观测 台上 ， 动 自动 观测 系统 ， 启 全站 仪
第 ３期
张文钦等 ： 大孤山高陡边坡稳定性关键技术研 究
ｌ ３
场 中存 在 大量 的不 利地 质结 构 面 ， 部分 为 Ⅳ级 结 大 构面 ， Ⅲ级 结 构面 的 少 数 断 层对 附 近 的滑 体 也 有 一 定 的影 响 。 Ⅱ级 断裂 构造 Ｆ７的空 间展 布严 重影 响 １ 西 北部 的边坡 ， 目前 还 未 发 现西 北 部 整 体 边 坡 破 但
实 际
大孤 山露 天矿 采 场边坡 设 计 与 现状 参 数 如 表 １
所示。
表 １ 露 天 矿 采 场 边 坡 设 计 与 现 状 参 数 统 计 表
采 区名 称 单位
设计
大 孤 山矿
析， 时时 给出变 形监 测结 果 ， 过精 密处 理采 点坐 标 通
精 度 可达 １ Ｏ一３ ｍ 以 内。 ０ｍ ２ ３ 三维 激光 扫描 数据 处理 系统 ． 该 方法 是 在露 天矿 滑动边 坡 的对 面稳定 处每 隔
第２ ８卷 第 ３期 ２１ ０ ２年 ６月
有
色
矿
冶
Ｖ０ ＿ ８． ３ ｌ２ №
Ｎ０Ｎ —ＦＥＲＲ０ＵＳ Ｍ Ⅱ Ｇ Ｂ ＡＮＤ Ｉ ＥＴＡＬＬＵＲＧＹ
Ｊ ｎ ０ ２ ｕ ｅ２ １
文 章 编 号 ： ０ ９７ ２ １ ）３— ０ ２一 ４ １ ７— ６ Ｘ（０ ２ ０ ０ １ ｏ ０
目前 ， 国的一 些 露 天矿 开 采 已经 进 人 开采 高 我 潮 阶段 ， 边坡 稳定作 为露天 开采 中 的重 要安 全 因素 ， 其 稳定 控制 技术 就显 得尤 为重要 。露 天矿 边坡 变形 和 失稳 受本 身地 质条 件和外 部 环境等 多方 面 因素 的 影响 ， 由于 这些 因素 的复 杂性 、 多样性 及其 变化 的 随 机 性 导致不 同的边坡 的位 移和 变形 趋势 有可能 存在 较 大 的差异 。因此 ， 好 露 天 矿边 坡 破 坏 特 点 及成 搞 因 和稳定性 分 析研 究 工 作 ， 于 指 导全 国露 天 矿 边 对 坡 稳定 技术 研 究工作 ， 有重 要 的意义 … 。 具
存的断裂侵入 的 ３ Ｏ多条岩脉。根据发育规模及其
对 边 坡稳 定 的 影 响 程 度 ， 这 些 断 裂 划 分 为 ＩＩ、 将 、Ｉ
收 稿 日期 ：０ ２— ４— ７ ２ １ ０ ２
作者简介 ： 张文钦（ ９ ２ ） 男 ， １７ 一 ， 专科 ， 采矿工程师 ， 主要从事采矿生产及设备管理工作 。
算 软件 采用 美 国麻 省 理 工 的 Ｇ ＭＩ Ｐ Ａ Ｔ Ｇ Ｓ精 密 软 件 进行 解算 和 网平 差 ， 测 位 移 精 度 可 以达 到 ４ｍｍ 监
以内 。
山西侧 边 帮 进 行 了岩 体 的岩 性 和 节 理 裂 隙地 质 调
查 。调 查 的范 围主要 集 中在 三 期 井 的平 台 一１ ３ ｍ １
理 软件 系统 对 扫描 的结 果进 行 数 字 处 理 ， 确 量 测 精 并 提取 变形 监测 点 的三 维 坐标 ， 据分 析 中心 对 数 数
２ 露 天矿边坡监 测新技术
在 露 天 采 矿 技 术 较 先 进 的 国 家 ， 坡 角 已 达 边 ４。 右， ５左 而在 我 国是 ４ 。 右 。为 了生 产 安 全 和 避 Ｏ左
坏 的迹 象 。 １４ 大孤 山高陡边 坡 稳定 性现 状 ．
２ ２ 智 能精 密数 字摄 影智 能处理 系统 ． 该方 法是 在露 天矿 滑动 边坡 的对 面稳定 处 每隔
５ ０ｍ设一个摄影 台， 精确测定其 坐标 ， 在相应 的观 测点 设置 便 于识别 的又 明显 地 的标 志 ， 然后 将 专 业
１ ２ 矿 区构 造 特征 ．
边坡失稳是指在采矿过程 中边坡的土体在 自身 重力 和外 界作 用力下 失 去原有 平衡 ， 出现滑坡 、 塌 坍 等现象。根据边坡失稳后的破坏表现形式 ， 边坡失 稳破坏类型主要有 ４ ：１ 类 （ ）平面破坏 ；２ （ ）圆弧形 破坏 ；３ 倾倒破坏 ；４ 楔体破坏¨ 。调查结果表 （） （） Ｊ 明， 大孤 山铁矿边坡滑落 的方式有平面形 、 圆弧形 、
点， 精确 测 得他 们相 对 于地 心 的位置 ， 露天 矿体 滑 在 坡部 位设 置 滑坡 变 形 监 测 点 ， 有 这 些 点 都 可 以 与 所
智 能监 测 系统 的总 控室 用光 纤有 线 网络 或无线 的 网
络方 式 连接 ， 系统 分 为数据 采集 系 统 、 该 数据传 输 系 统（ 这是 实 现 系统智 能 控制 的关 键 ）数 据 处 理 系 统 、
３ 大孤 山铁矿高 陡边坡稳定性研究 内 容 及 成 果
３ １ 地质 调查 的研 究 内容及成 果 ． （ ）于 ２ ０ １ ０ ８年 ３月 １ 日至 ３月 ２ ｔ 大 孤 ７ ３ Ｅ对
（ 这是确保精度 的关键 ） 数据分 析系统、 、 系统 智能 控制中心五部分组成。数据传输可以采用局域网的 方式建立数据传输系统 ， 数据解算采用精密行李 ， 解
一
定距 离设 置 一个观 测 扫描 台 ， 确测 定其 坐标 ， 精 在
相 应 的观测 点设 置 便 于 识别 又 明确 的标 志 ， 后将 然 三 维激 光 扫描仪 架 设 在 观测 扫描 台上 ， 观 测 目标 对
进 行 三维激 光数 字 扫 描 ， 描 仪 实 时将 扫 描 结 果传 扫 输 到 系统控 制 中心 ， 制 中心 用相 应 的数 字 图 像 处 控
的 对 应 性 ， 边 坡 岩 体 的 稳 定 有 支 撑 和 保 护 作 对
大孤 山 一眼前 山东 西 向铁 矿带 的中部 。区域 主要 构 造为 轴 向 北 西 、 向 西倾 斜 的复 式 向 斜 构 造 。 并 ］
一
用［。
１ ３ 边坡 滑落 、 ． 变形 和 台阶坡 面角
大孤山铁矿床有 ３个 矿体 ， 中以 １ 矿体 为主矿 其 ＃ 体 ，＃３ 两 个矿 体规模 很小 。大孤 山铁 矿床矿 石 的 ２ 、＃ 化 学组 分 比较稳 定 ， 矿体 走 向和倾 向 ， 沿 矿石化 学 组 分 变化 不 明显 Ｊ 。
定距 离设 置一 个 观 测 台 （ 观 测 距 离 与精 度 要求 视
小型化 、 能化 、 智 高精度 、 多功能 、 多层次方面发展 ， 例 如全 站 型测 量 仪 、 发 射 仪 。尤 其 是 近 年 发 展 起 声
来的“ｓ技术 ， 使 金属矿山 （ ３” 将 特别 是 大 型 露 天 矿
大 孤 山 高 陡 边 坡 稳 定 性 关 键 技 术 研 究
张 文钦 金 锡 古 ，
（． １招金矿业股份有限公司 ， 山东 招远 ２ ５ ０ ； ． ６ ４０ ２ 阿特拉斯 ・ 科普柯公司 ， 辽宁 沈 阳 １０４ ） １１ １
摘
要： 根据大孤山铁矿矿区地质概况 、 造特征 、 构 边坡 稳定性 现状等 因素 ， 分析 了露 天矿边 坡监
便 能 自动旋 转并 按编 辑好 的程 序 寻找 目标及 实时 自
动 连续 观测 ， 自动储 存或 实时 发送 观测 数据 ， 系统 控
制 中心根据 传 回的观 测 数 据 ， 利用 精 密 网平 差 数 据 处 理 软件对 观测 数 据 进 行处 理 与 分 析 ， 系统 实 时 给 出分析 处理 结果 ， 统能 给 出 ２～ ０ｍ 的精度 。 系 ２ ｍ
关键词 ： 大孤 山铁矿 ； 高陡边坡 ； 边坡稳定性 ； 边坡监测
中图分类号 ： Ｄ ５ ． Ｔ ８４ ６ 文献标识码 ： Ｂ
Hale Waihona Puke Ｉ、 ＩＩ Ｉ Ｖ级 ‘ 。 ５ ＿
Ｕ 刖 吾
（ ） Ｉ 断 裂 构 造 。为 区 域性 大 断 层 ， 贯 露 １ 级 横
天采场 ， 矿 区构 造 和 采 场 边 坡 稳 定 有 重 要 影 响 。 对 矿 区 内的 Ｆ （ １ 包括 Ｆ 断 层属 Ｉ 断裂构 造 。 １） 级
（ ）Ⅱ级 断裂构 造 。是 纵 贯 或 横 贯 露 天 采 场 ， ２ 有较 大规模 破碎 带 的 断层 ， 它们 对 边 坡 稳 定 性 有 直
接影 响 。Ｆ ４ Ｆ ５，１ 层属 于 Ⅱ级断裂 构 造 。 １ ， １ Ｆ ７断 （ ）Ⅲ级 断裂 构造 。 Ⅲ级 断裂 构 造在采 场 内广 ３
数码 摄影 相机 安放 在 摄 影 台上 ， 滑 动边 坡 进 行 拍 对
摄 ， 码相 机 实时将 拍摄 结果 传输 到数 据处 理 中心 ， 数 中心 对传 回的拍摄 的底 片用精 密 数字摄 影测 量 系统 进 行 相关处 理 ， 并测 量变 形监 测点 的立 体坐标 象 对 ， 然 后 采集各 变 形监测 点 的三维 坐标 。通 过 系统控 制 中心 用精 密 数 字 摄 影 测 量 系 统 对 数 据 进 行 处 理 分
水 平 一 ３ｍ水 平 ， 立 了 ６ ９ 建 ０个标 注 点 ， 清该 区域 弄
１ ４
有
色
矿
冶
第２ ８卷
内岩 体 的岩性 分布 ， 台阶易滑 坡 区段 ， 特别 是断层 带
和破 碎带 的分 布 和性质 。
楔 形和 复合类 型 。
引起 大孤 山铁 矿边 坡 破 坏 的 主要 原 因有 ： 利 不 地 质结 构面 的影 响 、 的作 用 和 爆破 震 动 。因 为采 水
矿 区经 历 过 多次 构 造 运动 和 岩浆 活动 等 ， 矿 使 区构 造复 杂 化 。矿 区 断 裂 构 造 发 育 ， 调 查 ， 经 采 场 内有 ５ ０多条 断 层 ， 理 纵 横交 错 ， 节 另外 还 有 沿 先
测新技术 ， 包括 Ｇ Ｓ智能监测系统 、 Ｐ 智能精密数字摄 影智能处 理系统 、 三维 激光扫 描数据 处理系统 以及全站仪智能测绘系统 等先进技 术 ， 出简单 易行 的研究 区域 边坡位 移的监 提
测 系统 ， 对大孤山铁矿高陡边坡稳定性 的监测 与研究 ， 取得 满意 的研 究成果 ， 为矿 山的安 全开采提供科学依据 。
据进行相关处理 ， 给出变形监测点的数据分析资料 。 通 过数 字 图像 的精密 分析 处 理采 点 坐标 精 度 可达 ５
～
２ ｍ 以 内。 ０ｍ
２ ４ 全站 仪智 能测 绘 系统 ． 该 方法 是在 露天 矿滑 动边 坡 的对面 稳定处 每 隔
一
免 损失 ， 须 搞 好 岩 移 监 测 预 报 。２ 必 ０世 纪 ９ ０年 代 随着集 成 电子技 术 的发 展 ， 用 监 测 仪 器 向便 携 式 矿