露天矿边坡稳定总结1

第一章概論
1.1概述
一、邊坡的重要性
1、節省成本
2、安全生產
二、國內外露天礦邊坡概述
1、露天礦開采現狀及發展趨勢
2、列舉優化邊坡的實例
1.2基本概念
一、采場邊坡
（一）露天礦邊坡
1、山坡露天礦
2、凹陷露天礦
（二）、邊坡
1、底幫邊坡
2、頂幫邊坡
3、端幫邊坡
三）邊坡角
1、工作幫坡角
2、非工作幫坡角（廢正角）
二、排土場邊坡
1、外排土場建立條件
2、內排土場建立條件
3、排土場臺階高度、坡面角
4、排土排棄物的性質
5、穩定性分析
1.3滑坡概論及研究意義
一、邊坡變形種類
1、剝離（振動、風化）
2、崩落（陡立柱狀巖體突然倒塌滾動）
3、滑動（沿一定的面或帶緩慢移動）→滑坡
4、流動（指飽和水的松軟巖體沿4度－6度甚至更緩的斜面流動）
5、沉陷變形、垂直下沉
排土場管理主因
所以規范規定排土場到邊坡一定距離范圍內有2－5％的反坡
如圖2所示
三、滑坡危害
1、阻斷運輸線路（鐵道、公路、膠帶）
2、推倒、掩埋采掘運輸設備
3、破壞地面工業民用建筑物
總體規劃不合格
地面建筑物安全距離采場0－200m，>200m即按200米設置。

排土場造成周邊地面地形變形滑坡危害較大。

如神華準能黑岱溝儲煤倉、鐵路地面、膠帶走廊等案例。

四、優化邊坡角
同時考慮兩個問題
1、剝離費
2、邊坡維護費
1.4露天礦邊坡的特點
與水庫岸坡、壩肩、引水渠道、鐵路、公路路塹和路堤、山區挖方工程的的邊坡相比有以下特點：
一、邊坡較高
幾米到600米，走向長，揭露的巖層多，巖體結構復雜
二、煤礦邊坡巖體主要是沉積巖：層理明顯，弱夾層較多，巖石強度低。

穩定邊坡角大約40度以下。

金屬礦主要是巖漿巖、變質巖，強度高，但斷層、節理發育，不利于邊坡穩定。

穩定邊坡角大約50度以下。

三、主要是滑動變形
四、露天礦邊坡是人工機械開挖邊坡,邊坡巖體較破碎，邊坡一般不加維護，易受風化作用影響。

五、露天礦場每日受爆破、機車行走等因素，邊坡受振動影響大，受到的設備自身載荷及沖擊載荷較大。

六、露天礦服務年限長。

內排有利于防治邊坡滑坡；
陡幫開采配合內排效果較好，如平裝西露天煤礦。

七、不同地段邊坡穩定程度是不同的。

重要的建（構）筑物、高壓線和鐵路等一級建筑物要求穩定性高
1.5 研究內容及步驟
一、研究內容
1、邊坡巖體中各種結構面
如斷層、層面、節理、裂隙分布狀態
2、結構面的物理力學性質
3、水
4、開采工藝、河流、爆破、構造應力
5、設計邊坡
6、提出防滑措施
7、邊坡監測
二、研究步驟
1、礦山勘探，設計階段必須開始邊坡工作；
2、礦山投產后，做大量的邊坡實驗研究，校核邊坡穩定角；
3、長期性工作，直到露天礦壽命結束
4、最后評價
第二章影響邊坡穩定性的因素
引言：因素分類
1、內因：巖石的礦物組成及地質結構
2、外因：水、震動、構造應力、采礦活動、風化及溫差
2.1 巖石礦物組成的影響
1、不同礦物的強度不同
（1）、Na、K、Ca、Mg等化合物易溶于水，為不穩定礦物
（2）、蒙脱石[(OH)4Al4SiO8O20]吸水性强而透水性差，易导致滑坡
2、巖石是礦物的集合體
3、巖石有晶質>非晶質>碎屑質
硅質膠結>鈣質膠結>泥質膠結
粒度<0.005mm時，粒度增加時，內摩擦角減小
4、巖石的構造有定向與非定向之別
2.2巖體結構面、結構體、巖體結構
定義：結構面：巖體中這些自然生成的強度減弱面統稱為結構面
結構體：這些結構面將巖體切割成不同規模和幾何形態的塊體
工程巖體：有結構面和結構體組成的具有一定結構的地質體的一部分一、結構面（I－V級）
煤礦中主要5種面：
1、軟弱夾層：粘土層、碳質頁巖層、泥巖、薄煤層、頁巖層
2、巖層面、節理
3、斷層
4、節理、裂隙
節理是構造裂隙
裂隙是原生裂隙
5、片理、頁理：壓應力作用下動力變質的結果
二、結構體
I－V級
三、巖體、結構
2.3水的影響
露天礦采場及排土場邊坡防水便等于防滑。

雨后、雨季、解凍時期
現場防治水辦法介紹。

一、水在巖石中存在的的形態
（一）、氣態水 是結晶水及化學水，對巖體穩定性影響不大
（二）、結合水
1、吸附水（或強結合水）強結合水，70000倍重力加速度不能使其分離。

2、薄膜水（或弱結合水）弱結合水，長期荷載可能被擠出
結合水是在巖石中顆粒表面與水分子的吸引力（靜電引力）而結合的水 吸附水：是顆粒表層或離子的吸附層內的水分子，在分子力作用下，不能移動。

薄膜水：是離子擴散層內的水分子，若在分子力作用下可能移動，在長期荷載作用下可能部分被擠出
（三）、自由水：是土巖顆粒水化膜以外的水，受重力影響，分毛細水和重力水
1、毛細水 ①、孔隙角水 ②、懸浮水 ③、毛細孔水
毛細孔水是巖石毛細孔內的水（結合水除外）
它與重力水相同，可以傳遞靜壓力
2、重力水
①、滲流水
②、地下水
（四）、固態水（冰）
體積增大、擴大裂隙、減弱巖體強度（融冰期邊坡易滑原因）。

總之，邊坡巖體內的水主要是結合水和自由水
二、水對邊坡的不利影響主要表現
1、軟化巖體，降低其強度；
2、靜水壓力
3、動水壓力：自由水在重力作用下流動，對巖石產生動水壓力 三、地下水在邊坡內的分布
1、在松軟土巖中水位變化
2、堅硬巖石中裂隙水無定向
堅硬巖石的水文地質條件不易掌握全貌，水位差異很大
四、靜水壓力作用
露天礦上部風化帶巖層受水浸潤后容重增加
巖石飽和水容重 γ0:干容重
n:空隙比
γw:水容重 d:巖石比重 飽水重量：
干重量 孔隙水重量
浮重量： w n γγγ+=0
w nv d n v P γ+-=)1(w
v n d n v P γ)1()1(1---=)
)(1(w d n v γ--=
則巖柱所受浮力：
靜水壓力就是水壓三角形乘積：
中點水壓強度：
實踐中，當坡底處斷裂面無滲流時，則該處的水
的壓強不等于零，并可達到高峰值。

五、動水壓力作用：動水壓力是指滲流水 在流通過程中作用于巖石顆粒上的滲流力，它是體積力 實驗表明：多孔隙（或裂隙）水相互貫通，因而產生滲流水，動水壓力 圓管內的水流運動時需要克服阻力 1、與管徑大小成反比 2、與兩端壓差成正比
3、巖石介質中水的滲流阻力與孔隙率成反比
動水壓力：
計入 P 浮力，靜動壓力為矢量和
滑面上切向法向分力 N （指向滑面）
結論：穩定滲流邊坡的水壓，包括靜壓與動壓，可近似按滑面上各點水的壓強乘以該處滑面面積計算即近似等于滑面上的靜水壓力值
2.4爆破作業、振動影響
一、影響因素
1、爆破震動增加了邊坡的滑動力
2、爆破作用破壞邊坡巖體
降低了巖體強度，使雨水地下水易于沿爆破后巖石裂隙滲透，加速巖體風化
3、穿、采、運設備作業時，使飽和水巖土液化
二、破壞主因
震波在巖石中傳播有縱波，橫波，主要是縱波
三、減震措施
1、控制一次爆破藥量
2、微差爆破最佳時間，不使各次震波峰值疊 加而達到最高值
3、采用預裂爆破、緩沖爆破 2.5構造應力影響
1P P P -=∆)
)(1()1(w w d n v nv d n v γγ---+-=)1(n v nv w w -+=γ
γw v γ=βsin H AB =w H γ21βγcsc 412w H =
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