臺階坡面角

確定最終邊坡角的常用方法有經(jīng)驗類比法、極限平衡法、數(shù)值分析法等。其中，經(jīng)驗類比法叫僅通過對比分析相似條件下的邊坡工程，主觀選取相應的邊坡構成參數(shù)，缺少對邊坡的系統(tǒng)性分析，誤差較大，設計中往往偏保守，極限平衡法用需要事先假定滑動面的位置和形狀，對巖質邊坡的適用性不強；數(shù)值分析法一般應用三維有限單元法(ANSYS)、二維或三維彈塑性有限元法(PHASE2)及有限差分法(FLAC）。有限元和有限差分法考慮了邊坡體的應力應變關系，都可較真實的仿真露天開挖的全過程，克服了各類極限平衡方法必須事先查清是否存在或假定存在滑動面的弱點，但除ABAQUS外一般有限元程序不能直接計算安全系數(shù)。ANSYS軟件建模較為方便、快捷叫，但求解速度慢，且不適用于求解大變形和位移不連續(xù)問題，而有限差分法(FLAG-3D)考慮邊界靈活，彌補了有限元法的上述不足，還可借助ANSYS建模及輸出計算結果，且可驗算安全系數(shù) 。

隨著臺階坡面角的增大和平臺寬度的減小最終邊坡角逐步增大.最終邊坡角過陡會使露天邊坡處于受拉狀態(tài)的臺階坡面過多，在長期重力及爆破震動作用下受拉區(qū)易發(fā)生拉伸疲勞破壞，從而增加了邊坡維護費用；反之，會增大剝離量。應用FLAG-3D研究確定了各部位臺階坡面角的取值范圍及最終邊坡角，得出如下主要結論：

(1)該露天礦南北剖面附近凹陷露天臺階坡面角宜取60°~64°，山坡露天臺階坡面角宜取60°~63°；

(2)該露天礦南北剖面附件經(jīng)濟合理的山坡露天、凹陷露天頂幫、底幫最終邊坡角分別取45°16′、44°37′、46°8′；

(3)錨索、錨桿加固可降低拉應力值，減小甚至消除局部拉應力區(qū)，改善邊坡受力狀態(tài).錨索加固網(wǎng)度一般按3m×3m，錨桿加固網(wǎng)度一般取1m×1m~1.5m×1.5m。其中，錨索長度取9m，錨桿長度取約2.5m 。2100433B

露天邊坡穩(wěn)定性研究的實質就是確定經(jīng)濟合理的最終邊坡角。最終邊坡角由臺階高度、臺階寬度及臺階坡面角組合而成，其中產能確定了穿爆設備選型及臺階高度。

臺階坡面角的大小，直接影響最終邊坡角的大小及邊坡穩(wěn)定性。應用關鍵詞“臺階坡面角”及“邊坡穩(wěn)定性”檢索了近20年發(fā)表的有關論文，并未發(fā)現(xiàn)臺階坡面角取值范圍的相關研究。過去通常根據(jù)設計規(guī)范或主觀經(jīng)驗定性地確定臺階坡面角，常常發(fā)生盡管最終邊坡角較緩，但因臺階坡面角取值過大而發(fā)生滑坡的現(xiàn)象，因此，有必要研究臺階坡面角的取值范圍 。

銀山礦是江西銅業(yè)公司所屬的一座中型礦山,位于德興市境內, 主要產出銅、鉛、鋅、銀、金等金屬。礦山為露坑聯(lián)合開采, 目前正在實施九區(qū)銅金礦5 000 t/d采選技術改造工程建設, 露天采場工程將產生倒立臺體狀人工邊坡, 邊坡的最大高度達434 m, 最終邊坡角為45°, 臺階高度為12 m, 最小工作平臺寬度為40 m, 工作臺階坡面角為70°, 臺階坡面角為65°, 安全平臺寬度為5.6 m。

根據(jù)現(xiàn)開采邊坡穩(wěn)定性及巖體結構特性, 其最終邊坡角局部有提高的可能, 為提高礦山經(jīng)濟效益,本文通過FLAC3D對其最終邊坡角進行優(yōu)化計算, 運用Minesight軟件建立計算模型, 并在模型建立與導入計算方面進行了有益的探索 。