第４９卷第４期 ２０１７年８月 西安建筑科技大学学报（自然科学版） Ｊ．Ｘｉ ａｎ Ｕｎｉｖ．ｏｆ Ａｒｃｈ．＆Ｔｅｃｈ．（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ） Ｖｏ１．４９ ＮＯ．４ Ａｕｇ．２０１７ ＤＯＩ：１０．１５９８６／ｊ．１００６—７９３０．２０１７．０４．０２２ 毕机沟露天矿台阶坡面角取值范围及最终边坡角研究 李俊平，伟，张 浩 （西安建筑科技大学材料与矿资学院，陕西西安７１００５５） 摘要：毕机沟露天矿南北剖面山坡与凹陷露天并存，且山坡露天高达２７０ ｍ，设计中台阶坡面角都取６５～６８。、最终边坡角 都取４５。可能不合理．应用快速拉格朗日有限差分法（ＦＬＡＣ－３Ｄ）专门研究该剖面的台阶坡面角取值范围，据此建立边坡台 阶构成方案，并确定最终边坡角及局部边坡的加固方案．研究表明：台阶坡面角及最终边坡角取值均与边坡类型、开采深 度及岩性有关；按岩质边坡上出现的拉应力值及其区域大小确定是否加陡或减缓边坡，并确定边坡局部的加固方案，经济 合理、技术可行、简便实用．该方法适用于岩质露天边坡设计中安全合理地确定台阶坡面角及最终边坡角． 关键词：露天开采；边坡稳定性；台阶坡面角；最终边坡角；ＦＬＡＣ一３Ｄ；边坡加固 中图分类号：ＴＤ３２４ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００６—７９３０（２０１７）０４—０５９８—０５ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｂｅｎｃｈ ａｎｇｌｅ ｒａｎｇｅ ｖａｌｕｅ＆ｆｉｎａｌ ｓｌｏｐｅ ａｎｇｌｅ ｉｎ Ｂｉｊ ｉｇｏｕ ｏｐｅｎ—ｐｉｔ ＬＩ Ｊｕｎｐｉｎｇ，Ｌｊ Ｐｅｎｇｗｅｉ，ＺＨＡＮＧ Ｈａｏ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｍｉｎｅｒａｌ ＲｅｓｏｕｒｃｅＳ．Ｘｉｔａｎ Ｕｎｉ ｖ．ｏｆ Ａｒｃｈ ８Ｌ Ｔｅｃｈ．，Ｘｉ ａｎ ７１００５５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎ ｏｐｅｎ ｐｉｔ ｎｏｒｔｈ—ｓｏｕｔｈ ｃｒｏｓｓ—ｓｅｃｔｉｏｎａｌ ｈａｓ ｂｏｔｈ ｈｉｌｌｓｉｄｅ ｏｐｅｎ ｐｉｔ ａｎｄ ｈｏｌｌｏｗ ｏｐｅｎ ｐｉｔ，ａｎｄ ｔｈｅ ｈｉｌｌｓｉｄｅ ｏｐｅｎ ｐｉｔ ｉｓ ｕｐ ｔｏ ２７０ ｍ ｈｉｇｈ．Ｂｕｔ ｔｈｅ ｓｔｅｐ ｓｌｏｐｅ ａｎｇｌｅｓ ｂｙ ｄｅｓｉｇｎ ａｒｅ ｔａｋｉｎｇ ６５～６８。，ｔｈｅ ｆｉｎａｌ ｓｌｏｐｅ ａｎｇｌｅｓ ａｒｅ ａｌｌ ４ ５。，ｗｈｉｃｈ ｓｅｅｍｓ ｔｏ ｕｎｒｅａｓｏｎａｂｌｅ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｃａｐａｃｉｔｙ，ｔｈｅ ｓｔｅｐ ｈｅｉｇｈｔ ｉｓ ｓｅｔ ｂｙ １ ５ ｍ．Ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｆａｓｔ Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ Ｆｉｎｉｔｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｍｅｔｈｏｄ（ＦＬＡＣ一３Ｄ）ｓｐｅｃｉａｌｉｚｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｌａｗ ｏｆ ｖａｌｕｉｎｇ ｔｈｅ ｓｔｅｐ ｓｌｏｐｅ ａｎｇｌｅ．Ｏｎ ｔｈｉｓ ｂａｓｉｓ，ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａ１ ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ ｓｌｏｐｅ ｓｔｅｐｓ ｗｅｒｅ ｂｕｉｌｔ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｆｉｎａｌ ｓｌｏｐｅ ａｎｇｌｅ，ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｅｐｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｌｏｃａｌ ｓｌｏｐｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｓｃｈｅｍｅ．Ａｎｄ ｆｉｎａｌｌｙ ｔｈｅ ｓｔｅｐ ｓｌｏｐｅ ａｎｇｌｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｉｎａｌ ｓｌｏｐｅ ａｎｇｌｅ ａｒｅ ｆｏｕｎｄ ｔｏ ｂｅ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｓｌｏｐｅ ｔｙｐｅ，ｍｉｎｉｎｇ ｄｅｐｔｈ ａｎｄ ｌｉｔｈｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｓｓ ｚｏｎｅ ｓｉｚｅ ａｐｐｅａｒｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｒｏｃｋ ｓｌｏｐｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｓ ｅｉｔｈｅｒ ｔｏ ｒａｉｓｅ ｏｒ ｓｌｏｗ ｄｏｗｎ ｔｈｅ ｓｔｅｐ ｓｌｏｐｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｌｏｃａ１ ｓｌｏｐｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｓｃｈｅｍｅ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｉｎ ｔｅｒｍｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｓｓ ｚｏｎｅ ｓｉｚｅ．Ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌｌｙ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ，ｔｅｃｈｎｉｃａｌｌｙ ｆｅａｓｉｂｌｅ，ｓｉｍｐｌｅ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃａｌ，ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｅｐ ｓｌｏｐｅ ａｎｇｌｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｉｎａｌ ｓｌｏｐｅ ａｎｇｌｅ ｗｈｅｎ ｂｏｔｈ ｔｅｃｈｎｉｃａｌｌｙ ｓａｆｅ ａｎｄ ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌｌｙ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ａｒｅ ａｓｋｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｏｐｅｎ ｐｉｔ ｍｉｎｉｎｇ；ｓｌｏｐｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ｓｔｅｐ ｓｌｏｐｅ ａｎｇｌｅ；ｔｈｅ ｆｉｎａｌ ｓｌｏｐｅ ａｎｇｌｅ；ＦＬＡＣ一３ Ｄ；ｓｌｏｐｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ 露天边坡稳定性研究的实质就是确定经济合 取值过大而发生滑坡的现象 ］，因此，有必要研究 台阶坡面角的取值范围． 目前确定最终边坡角的常用方法有经验类比 法、极限平衡法、数值分析法等．其中，经验类比 法 仅通过对比分析相似条件下的边坡工程，主观 理的最终边坡角．最终边坡角由台阶高度、台阶宽 度及台阶坡面角组合而成，其中产能确定了穿爆 设备选型及台阶高度． 台阶坡面角的大小，直接影响最终边坡角的 大小及边坡稳定性．应用关键词“台阶坡面角”及 “边坡稳定性”检索了近２ｏ年发表的有关论文，并 选取相应的边坡构成参数，缺少对边坡的系统性 分析，误差较大，设计中往往偏保守；极限平衡 法口 需要事先假定滑动面的位置和形状，对岩质边 坡的适用性不强；数值分析法一般应用三维有限 单元法（ＡＮＳＹＳ）、二维或三维弹塑性有限元法 未发现台阶坡面角取值范围的相关研究．过去通常 根据设计规范或主观经验定性地确定台阶坡面角， 常常发生尽管最终边坡角较缓，但因台阶坡面角 收稿日期：２０１６—０３—０１ 修改稿日期：２０１７－０７—１５ 第一作者：李俊平（１９６９一），男，博士，教授，博士生导师，主要从事矿山岩石力学的教学与科研工作．Ｅ—ｍａｉｌ：２５３８４７９１６４＠ｑｑ．ｃｏｍ 第４期 李俊平，等：毕机沟露天矿台阶坡面角取值范围及最终边坡角研究 ５９９ （ＰＨＡＳＥ２）［－４－５３及有限差分法（ＦＬＡＣ）［６＿８＿．有限元 工方便性，确定台阶坡面角的取值范围及最终边 坡角，并提出局部边坡的加固方案． 和有限差分法考虑了边坡体的应力应变关系，都 可较真实的仿真露天开挖的全过程，克服了各类 极限平衡方法必须事先查清是否存在或假定存在 １矿区地质概况及计算建模 矿体１ ｋｍ之内的直接围岩为辉长岩，１ ｋｍ之 滑动面的弱点，但除ＡＢＡＱＵＳ外一般有限元程序 不能直接计算安全系数．ＡＮＳＹＳ软件建模较为方 便、快捷［９］，但求解速度慢，且不适用于求解大变 形和位移不连续问题，而有限差分法（ＦＬＡＣ一３Ｄ） 外的间接围岩为花岗岩．花岗岩脉极其破碎，并垂 直矿体走向侵入到直接围岩中．为了避免或减小花 岗岩脉出露，平行矿体走向布置边坡．矿区结构面 考虑边界灵活，弥补了有限元法的上述不足，还 基本分布在露天境界内，随露天开挖将会被挖掘． 可借助ＡＮＳＹＳ建模及输出计算结果，且可验算安 不受结构面影响的露天边坡，降雨对其影响微弱． 全系数［１。。． 矿区地震活动较弱．露天境界内，南北剖面山坡露 本文借助ＡＮＳＹＳ建模，应用ＦＬＡＣ一３Ｄ计算 天（顶帮）高２７０ ｍ，凹陷露天最大采深达１５０ ｍ． 各方案的边坡应力分布，根据岩质边坡上出现的 沿露天境界在该剖面的顶、底帮及矿体中不 拉应力值及其区域大小，对比增陡１。最终边坡角 同位置、不同深度现场取样试验，并多因素正交 节省的剥离费及其局部加固所耗费的加固费及施 数值模拟反演确定岩体的力学参数口 （见表１）． 表１岩体物理、力学参数 Ｔａｂ．１ Ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｒｏｃｋ ｍａｓｓ 岩体名称 密度 单 抗压 抗拉强度 弹性模量 内聚力 内摩擦角 泊松比 ｇ·ｃｍ 强度／ＭＰａ ／ＭＰａ ／ＧＰａ ／ＭＰａ ／ｏｏ ｛ 铁矿 ３．１１ ４３．３８ ２．Ｏ３ ２３．１４ ２．１５ ３Ｏ．１３ Ｏ．２４５ 花岗岩脉 ２．５８ １２．１Ｏ Ｏ．８８ ７．７６ Ｏ．８６ ２８．３６ Ｏ．２６Ｏ 下盘辉长岩 ２．９５ ４３．３５ １．４３ １６．６６ １．２６ ２７．８４ Ｏ．２５０ 上盘辉长岩 ２．８Ｏ ４２．９４ ２．４６ １３．５Ｏ １．５９ ２８．１５ Ｏ．２５５ 地表松土层 ２．５４ １．１Ｏ ６．０Ｏ Ｏ．５Ｏ １５．ＯＯ Ｏ．１５Ｏ 注：地表松土层查相关手册取值 以露天边坡的南北剖面为对象，在重力应力 计规范内变化安全和清扫平台的宽度，类似图１构 场下建立平面应变模型，并拉伸成假三维模型（见 建各最终边坡角的台阶构成方案． 图１）．建模时不计结构面、地震及降雨等影响．台 阶高度取１５ ｍ．地表松土层的台阶坡面角统一取 ２台阶坡面角取值范围研究 ４５。．山顶及开采临空面均取自由边界，其它的边 按表１的岩体物理力学参数，分别模拟５９～ 界均取位移约束．研究台阶坡面角的取值范围时， ６９。范围内逐度增加台阶坡面角时边坡的应力分布 每间隔２个安全平台布置１个清扫平台，安全平台 状态．仿真结果见表２，部分应力云图见图２． 的宽度取７ ｍ，清扫平台的宽度取１４ ｒｒｌ，分别研 究台阶坡面角为５９～６９。时所构建边坡的拉应力大 小及其分布，从而确定各部位台阶坡面角的取值 范围． 计算中都采纳摩尔一库伦屈服准则．图中压应 力为“一，拉应力为“＋”，单位为Ｐａ． 研究最终边坡角时，依据不同部位研究确定 图１数值计算模型 Ｆｉｇ．１ Ｎｕｍｅｒｉｃ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ 的台阶坡面角的取值范围取台阶坡面角值，在设 阿安建筑科技 人 ’ 第１ ）卷 表２南北剖面不同台阶坡面角的应力分布统计 ＿ｒａＩ】．２ ｌ＇ｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｔｅｐ ｓｌｏｐｅ ａｎｇｌｅｓ 钧：农｝ＪＩ】：从总体来看．随着台阶坡面角的 ，，Ｉ（｛，Ｊ ５ １ 增陡．边坡的稳定性逐渐降低．受拉台阶的数【Ｊ Ｉ 及拉 ＪｆＡ鄙逐渐增大；凹陷露天顶帮台阶坡而 ｍ超过 多． 时．拉应力最大值明显增火；凹陷露人 台阶坡 Ｊ１１超过 。时拉应力最大值明 ｌ ＿ 蕾 腻帮台阶坡面『ｆｊ超过６８。时受拉台阶数目明显增 增人；Ｉ ＪＩ坡露天 台阶坡而角超过６３。时．受拉台 阶数Ｈ Ｊ 增多． 顶、底帮台阶坡而角阶坡 此．在该洲面附近凹陷露人 ·般取６（）。～６４。。…坡露天台 ｌ ｔ‘｛ｎ≮ｆＩｉ ·般取６０ ～６ ＿ Ｉ：１ Ｉｆ ，Ｊ ，，／ ｊ Ｉ。 《镕 — ‘ －－－ ｌ 霸 ： 喾 ： １竹 圾＿ｌ１】ｆｆｉ（￣ 。 图２南北剖面不同台阶坡面角的应力分布 Ｆｉｇ．２ Ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｔｅｐ ■■■ｌ’’一 ｓｌｏｐｅ ａｎ￣ｌｅｓ ｉｎ ｎｏｒｔｈ—ｓｏｕｔｈ ｓｅｃｔｉｏｎ ，Ｉ Ｉｌ ，） ，，／ ３ 最终边坡角确定及局部加固方案 研究 Ｉ ｌ ‘ 镒 ■■■●－’’一 按台阶坡而『ｆＩ的取值范 １．变化安全、清扫 俞宽度．分圳卡勾建１ＩＪ坡、Ｉ—ＪＪ陷露天顶、底帮的 行皱终边坡饥方案．应川ｌ Ａ（ ３Ｉ）分别模拟锌部 值备方案的边坡 力分， ．比较受拉台阶的数ｉ：ｌ、 受拉区人小及其变化脱ｉ｝！＝．对比增陡１。最终边坡 台Ｉ瑜Ｊ皮 ｍｎ 第４期 李俊平．等：毕机沟露天矿台阶坡面角取值范围及最终边坡角研究 角节省的剥离费及其局部加固所耗费的加崮费及 施工方便性，初步确定各部位经济合理的最终边 坡角．再验算安全系数１．２５时的边坡稳定性 ， 从而最终确定各部位的经济合理、安全可靠的最 终边坡角，并汁算其局部加固方案． ３．１ 最终边坡角确定 依据确定出的各部位台阶坡面角的取值范围， 山坡露天台阶坡面角取６２。．凹陷露天顶、底帮台 阶坡面角分别取６Ｏ。、６２。，间隔２个安全平台布置 １个清扫平台．初步构建露天矿各部位的各种最终 边坡角方案，计算边坡应力分布．计算结果见 图３． （ｅ）安全平台５ ｍ清十一ｔ平台８ ｍ 汁算表明（见图３）：随着山坡露天安全平台、 清扫平台宽度的减小，山坡露天的受拉台阶数目 逐步增多．当清扫平台为８ ｍ，安全平台由７ ｍ减 Ｆ１．Ａｔ ３ｌ’ｓ．ＯＩ （ｒ】安全ｆ仃５ｍ清¨１ 台０ｍ 图３ 各部位最终边坡角初选方案及边坡应力分布 Ｆｉｇ．３ Ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｄｉｓｔｒｉｈｕｔｉｏｎ ｏｆ ｅａｃｈ ｆｉｎａｌ ｓｌｏｐｅ ａｎｇｌｅ ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ ｔｈｅ ｈｉｌｌｓｉｄｅ ｏｐｅｎ ｐｉｔ 釜 … Ｉ：篓鎏 ｌ 至６ ｍ时，即最终边坡角从４５。１６ （见图３（ｃ））增 ， Ｉ 蠹 陡到４６。３３ （见图３（ｄ））时．受拉台阶由４个增至７ 个，且最终边坡角不大于４５。１ ６ 时．边坡受拉台阶 ａ）安全平台７ｍ清扫平台Ｉ２ＩＴＩ Ｆ Ｌ．４ｔ ３Ｄ ｓ．ＯＩ 数目及拉应力值均较小．考虑剥离费用的节省及加 固等安全管理费用的增加。并简化后期边坡维护 工作。初步确定山坡露天的最终边坡角为４ ５。１ ６ ． ～ ／： ｉ ／ ， ． 当凹陷露天顶帮最终边坡角从４５。３９ （见 ３ （ｄ））增陡到４６。５１ （见图３（ｅ））时，凹陷露天顶帮 篓莲 ｌ 篷遘 １… —＼ 受拉台阶明显增多．且超过了凹陷露天顶帮总台 阶数目的一半．增陡边坡节省的剥离费用可能超 过边坡维护增加的加固费用．凶此．初步确定凹 ｂ）安全平台７ｍ清｝｛平台１０ｍ 陷露天顶帮的最终边坡角为４５。３９ ．类似地确定凹 陷露天底帮的最终边坡角为４６￣８ ． ３．２边坡安全系数验算 按照上述研究所得的山坡露天、凹陷露天顶、 底帮的最终边坡构成参数．构建露天境界方案Ｉ。计 算安全系数为１．２５时的边坡应力分布，见图４（ａ）． 发现其凹陷露天顶帮受拉区偏多，且上部台阶存在 ｃ）安全平台７ｍ清扫平台８ｍ 连片受拉．拉应力高达０．８２ ＭＰａ．凶此．将凹陷露 天顶帮的最终边坡角从４５。３９ （见图３（ｄ））减缓至４４。 ３７ （见图３（ｃ））．即仅凹陷露天顶帮安全平台增宽 至７ ｍ．其它台阶构成参数不变，如此构成南北剖 面的露天境界方案【【。计算表明安全系数为１．２５ 时边坡受力状态良好（见图４（Ｉ】））．因此．南北剖 面经济合理的山坡露天、凹陷露天顶帮、底帮最 ｄ）安全平台６ｍ清｝１平台８ｍ 终边坡角分别为４５。１ ６ 、４４。３７ 、４６。８ ． 安Ｉ＿Ｉ ｔｔ ３ｌ１ ．ｆｌ１ 建筑科技 大学学报（ｆｊ然科学版） 第，∞卷 术手段．其作 机理主要有悬 或防滑作＿｝｝ｊ、挤 ｌ ： ０菇曩 ｊ 压ＪＪ【 作 、组合梁作 及预先ＪＪＪＩＪ 作用等 ． 根据台阶拉应力区的厚度．在最终确定的露天境 方案ＩＩ中．除凹陷露天顶帮｝个台阶、底帮２个 台阶、【ＪｌＪ坡露天１个台阶需要锚索ＪＪＵ 外，其它台 ｊ０ ，，Ｉｆ ，’ ， 。．．：｜ ≯ ａ１疗棠 ■ 阶局部锚杆支护即可．其中，根掂拉应力区的厚度 取９ ｎ、长的锚索．锚杆长度ＪＪｕ ∥ ｌ·般取约２．５ ｎ ．锚索 度一般按３ ｎ ×３ ｍ．锚杆ＪＪＩＪ【占ｊ 度一般取 一 ／ 一一 一 一 ／ 一一 ／ 一 １ ｎ１×１ ＵＩ１～１． ＩＴＩ×１．５ ｎ１．丈献［１ ０］指出．锚同 ● ‘ ≯ 力取受拉区岩体自重的１］５ 比较经济合理．根据台 阶受拉区大小，分别汁算出每根锚索所需的锚问力 鍪 ｌ ｈ）』 餐ｌＩ 后．通过ＦＩ Ａ 川）１人］嵌的ＦＩＳｔ｛ 加 命令 Ｉ．进行支护模拟．锚索的参数见表３． 夕 一厂 编 ｃａｂｌｅ，单元 一 锚阎力 小于６． ×１０ Ｎ．『Ｊｕ 位置见 ５（ａ）．从 图４ 安全系数为１．２５时两境界构成方案的边坡应力分布 Ｆｉｇ．４ ｌ＇ｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔｗｏ Ｉ－ｉｎａｌ ｓｌｏｐｅ ａｎｇｌｅ 仿真结果可见（ ５（ｂ）～（ｄ））：ＪＪｌＪ删后受拉区的拉应 力大小及分布范 较加吲前有所减小．底帮有１个 台阶的拉应力 消失．最大拉应力值降低约５ ． 管拉应力值降低较小．但锚 措施ｌＪ『增强边坡体的 整体强度，阻止受拉区进一步扩展． ｓｃｈｅｍｅｓ ａｔ ｔｉｌｅ ｓａｆｅｔｙ ｆａｃｔｏｒ １．２５ ３．３边坡局部加固的方案研究 锚朴（索）支护是Ｉ＿ｊ 边坡维护最为常川的技 表３模拟中使用的锚杆（索）参数 Ｔａｂ．３ ｌ＇ｈｅ ｃａｂｌｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ －一 蠡《 。 ０ ．．， ．ｃ｝卜ｆ 朋ｌｌ Ｊｌ 矗Ｊ、 ，ＪｌＸ 者Ｉ；收久【铡 ｆＬＩ】ｌ ｆ 『川ｌｌ州』－ 拉 ，Ｊｉ×ｊ－ ｊ放久【矧 图５ 边坡加固及其应力分布 Ｆｉｇ．５ Ｓｌｏｐｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｉｔｓ ｓｔｒｅｓｓ ｄｉｓｔｒｉｌ）ｕｔｉｏｎ ４结论 随 台阶坡而角的增人和平台宽度的减小． 蒺 萎墨 誓 蓑 爆破震动作川ｒ受拉区易发生拉仲疲劳破坏．从 第４期 李俊平，等：毕机沟露天矿台阶坡面角取值范围及最终边坡角研究 ６０３ 而增加了边坡维护费用；反之，会增大剥离量．应 用ＦＬＡＣ一３Ｄ研究确定了各部位台阶坡面角的取值 范围及最终边坡角，得出如下主要结论： ［７］任强，刘伟韬．覆岩采动裂隙带发育规律的数值模拟 分析［Ｊ］．安全与环境学报，２００６（ｓ１）：７５—７８． ＲＥＮ Ｑｉａｎｇ，ＬＩＵ Ｗｅｉｔａｏ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙ— ｓｉｓ ｏｆ ｏｖｅｒｂｕｒｄｅｎ ｃｒａｃｋ ｂｅｌｔ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｙ （１）该露天矿南北剖面附近凹陷露天台阶坡面 角宜取６Ｏ。～６４。，山坡露天台阶坡面角宜取６Ｏ。 ～［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，２００６（Ｓ１）： ７５—７８． ６３。： ［８］冯锦艳，王金安，蔡美峰．露天高陡边坡角优化设计及 （２）该露天矿南北剖面附件经济合理的山坡露 稳定性分析［Ｊ］．中国矿业，２００５（４）：４５—４８． ＦＥＮＧ Ｊｉｎｙａｎ，ＷＡＮＧ Ｊｉｎ ａｎ。ＣＡＩ Ｍｅｉｆｅｎｇ．Ｏｐｔｉｍｉ— ｚａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｈｉｇｈ ｓｔｅｅｐ ｏｐｅｎ ｐｉｔ ｓｌｏｐｅ 天、凹陷露天顶帮、底帮最终边坡角分别取４５。 １６ 、４４。３７ 、４６。８ ； （３）锚索、锚杆加固可降低拉应力值，减小甚 至消除局部拉应力区，改善边坡受力状态．锚索加 固网度一般按３ １ＴＩ×３ ｍ，锚杆加固网度一般取１ ｉｎ ×１ ｍ～１．５ Ｉｎ×１．５ Ｉｎ．其中，锚索长度取９ １ＴＩ， 锚杆长度取约２．５ １ＴＩ． 参考文献Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ａｎｇｌｅ［Ｊ］．Ｃｈｉｎａ Ｍｉｎｉｎｇ Ｍａｇａｚｉｎｅ，２００５（４）：４５—４８． ［９］孙书伟，林杭，任连伟．ＦＬＡＣ３Ｄ在岩土工程中的应用 ［Ｍ］．北京：中国水利水电出版社，２０１１：１１９—１２０． ＳＵＮ Ｓｈｕｗｅｉ，ＬＩＮ Ｈａｎｇ，ＲＥＮ Ｌｉａｎｗｅｉ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＦＬＡＣ３Ｄ ｉｎ ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ［Ｍ］．Ｂｅｒｉｎｇ： Ｃｈｉｎａ Ｗａｔｅｒ＆Ｐｏｗｅｒ Ｐｒｅｓｓ，２０１１：１１９—１２０． ［１０１李俊平，程贤根，伟，等．露天矿最终边坡角的快 ［１］连民杰．矿山灾害治理与应急处置技术ｌ－Ｍ］．北京： 气象出版社，２０１２． ＬＩＡＮ Ｍｉｎｊ ｉｅ．Ｍｉｎｅ ｄｉｓａｓｔｅｒ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｅｍｅｒ— 速拉格朗日有限差分法研究［Ｊ］．安全与环境学报， ２０１５（２）：７７－８２． ＬＩ Ｊｕｎｐｉｎｇ，ＣＨＥＮＧ Ｘｉａｎｇｅｎ。ＬＩ Ｐｅｎｇｗｅｉ。ｅｔ ａ１．Ｒｅ— ｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ ｆｉｎａｌ ｓｌｏｐｉｎｇ ａｎｇｌｅ ｏｆ ｏｐｅｎ－ｐｉｔ ｍｉｎｅ ｂｙ ｇｅｎｃｙ ｄｉｓｐｏｓａｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉ— ｃａｌ Ｐｒｅｓｓ．２０１２． ｆａｓｔ Ｌａｇｒａｎｇｅ ｆｉｎｉｔｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，２０１５（２）：７７—８２． ［２］孙玉科．中国露天矿边坡稳定性研究［Ｍ］．北京：中 国科学技术出版社，１９９９． ＳＵＮ Ｙｕｋｅ．Ｃｈｉｎａ ｏｐｅｎ－ｐｉｔ ｍｉｎｅ ｓｌｏｐｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｓｔｕｄｙ ［１１］李俊平，张浩，伟．毕机沟露天矿岩体力学参数折 减系数的数值模拟确定［Ｊ］．安全与环境学报，２０１６ （５）：１４０－１４５． －ＩＭ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｃｈｉｎａ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｐｒｅｓｓ，１９９９． ［３］陈祖煜，弥宏亮，汪小刚．边坡稳定三维分析的极限平 衡方法［Ｊ］．岩土工程学报，２００１，２３（５）：５２５—５２９． ＣＨＥＮ Ｚｕｙｕ，ＭＥＩ Ｈｏｎｇｌｉａｎｇ，ＷＡＮＧ Ｘｉａｏｇａｎｇ．Ｔｈｅ ＬＩ Ｊｕｎｐｉｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｈａｏ，ＬＩ Ｐｅｎｇｗｅｉ．Ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｔｅｒ— ｍｉｎａｔｉｏｎ ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｏｃｋ ｍａｓｓ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ Ｂｉｊｉｇｏｕ ｏｐｅｎ－ｐｉｔ ｍｉｎｅ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉ— ｌｉｍｉｔ ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｒｏｎｍｅｎｔ，２０１６（０５）：１４０－１４５． ｏｆ ｓｌｏｐｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉ— ｎｅｅｒｉｎｇ，２００１，２３（５）：５２５—５２９． ［１２］中华人民共和国住房和城乡建设部．非煤露天矿边坡 ［４］李俊平，范才兵，李占科，等．露天矿最终边坡角的数 值模拟研究Ｉ－Ｊ］．安全与环境学报，２０１１（５）：１７５—１７９． ＬＩ Ｊｕｎｐｉｎｇ，ＦＡＮ Ｃａｉｂｉｎｇ，ＬＩ Ｚｈａｎｋｅ，ｅｔ ａ１．Ｎｕｍｅｒｉ— ｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ｆｉｎａｌ ｓｌｏｐｉｎｇ 工程技术规范：ＧＢ５１０１６－２０１４［ｓ］．北京：中国计划出 版社，２０１４． Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｈｏｕｓｉｎｇ ａｎｄ Ｕｒｂａｎ－Ｒｕｒａｌ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｐｅｏｐｌｅ ｓ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｃｈｉｎａ．Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｃｏｄｅ ｆｏｒ ｎｏｎ－ｃｏａｌ ｏｐｅｎ－ｐｉｔ ｍｉｎｅ ｓｌｏｐｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ：ＧＢ５１０１６— ａｎｇｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｏｐｅｎ－ｃａｓｔ ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ ｍｉｎｅ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，２０１１（５）：１７５—１７９ ２０１４［Ｓ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｃｈｉｎａ Ｐｌａｎｎｉｎｇ Ｐｒｅｓｓ，２０１４． ［１３］李俊平，连民杰．矿山岩石力学［Ｍ］．北京：冶金工业 出版社，２０１１． ［５］范才兵，李占科，王学明．露天矿最终边坡角的简易数 值模拟方法［Ｊ１．金属矿山，２０１２（７）：５９—６３． ＦＡＮ Ｃａｉｂｉｎｇ，ＬＩ Ｚｈａｎｋｅ。ＷＡＮＧ Ｘｕｅｍｉｎｇ．Ｎｕｍｅｒｉ— ＬＩ Ｊｕｎｐｉｎｇ，ＬＩＡＮ Ｍｉｎｊｉｅ．Ｍｉｎｅ ｒｏｃｋ ｍｅｃｈａｎｉｃｓ Ｉ－Ｍ］． Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｐｒｅｓｓ，２０１１． ｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｆｉｎａｌ ｓｌｏｐｉｎｇ ａｎｇｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｏｐｅｎ— ｃａｓｔ ｍｉｎｅ［Ｊ］．Ｍｅｔａｌ Ｍｉｎｅ，２０１２（７）：５９—６３． ［６］梁元贵，刘关锋．易门铜厂铜矿露天开采最终边坡角 ［１４］彭文斌．ＦＬＡＣ３Ｄ实用教程［Ｍ］．北京：机械工业出 版，２００７：３０４—３１５． ＰＥＮＧ Ｗｅｎｂｉｎ，ＦＬＡＣ３Ｄ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｔｕｔｏｒｉａｌ ｒ Ｍ］．Ｂｅｉ— ｊｉｎｇ：Ｃｈｉｎａ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｐｒｅｓｓ，２００７：３０４－３１５． 分析［Ｊ］．采矿技术，２０１０（１）：３１—３２． ＬＩＡＮＧ Ｙｕａｎｇｕｉ．ＬＩＵ Ｇｕａｎｆｅｎｇ．Ｔｈｅ Ｙｉｍｅｎ ｃｏｐｐｅｒ ｍｉｎｅ ｃｏｐｐｅｒ ｏｐｅｎ－ｐｉｔ ｍｉｎｉｎｇ ｆｉｎａｌ ｓｌｏｐｅ ａｎｇｌｅ ａｎａｌｙｓｉｓ （编辑桂智刚） ［Ｊ］．Ｍｉｎｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１０（１）：３１—３２．
