基于形態(tài)與支擋效應(yīng)的露天礦到界邊坡形態(tài)優(yōu)化

張 禹 ，劉 宇 ，楊 洋 ，楊國(guó)華 ，呂文偉 ，李廣賀

（1.國(guó)家能源集團(tuán)中國(guó)神華哈爾烏素露天煤礦 , 內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300；2.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 礦業(yè)學(xué)院, 遼寧 阜新 123000）

0 引 言

露天礦到界邊坡由礦區(qū)生產(chǎn)作業(yè)范圍內(nèi)不再開展采剝工程的臺(tái)階組成，是露天礦最終境界經(jīng)濟(jì)性與安全性的重要體現(xiàn)。到界邊坡的形態(tài)緊密關(guān)聯(lián)露天礦生產(chǎn)剝采比、邊坡穩(wěn)定性量化數(shù)據(jù)等礦山運(yùn)營(yíng)指標(biāo)，其形態(tài)優(yōu)化研究一直是露天礦開采與邊坡安全工程領(lǐng)域重點(diǎn)關(guān)注的問題之一。露天礦邊坡安全評(píng)價(jià)工程創(chuàng)立至今取得了快速的發(fā)展，由傳統(tǒng)條分法理論[1-3]的不斷豐富，到計(jì)算機(jī)技術(shù)與數(shù)值分析法[4-5]的創(chuàng)新與突破，已經(jīng)形成了相對(duì)系統(tǒng)的邊坡安全評(píng)價(jià)方法體系，而邊坡形態(tài)優(yōu)化問題作為近年來該領(lǐng)域研究熱點(diǎn)，也積累了一定的研究基礎(chǔ)。如Hoek 等[6]從世界各地的邊坡設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)中得出普遍結(jié)論：當(dāng)凹形邊坡的曲率半徑小于邊坡的高度時(shí)，邊坡角可以在常規(guī)的穩(wěn)定性分析確定的角度基礎(chǔ)上提高10°。而對(duì)于平面曲率半徑小于坡高的凸形邊坡而言，其邊坡角應(yīng)當(dāng)比穩(wěn)定性分析預(yù)測(cè)的角度減小10°；盧坤林等[7]采用嚴(yán)格極限平衡法，獲得了圓形凸坡和凹坡的安全系數(shù)解答；馬力等[8]基于露天礦的基礎(chǔ)模型，借助力學(xué)分析和數(shù)值模擬手段對(duì)平直和水平凹形邊坡的力學(xué)、穩(wěn)定性差異進(jìn)行對(duì)比研究，揭示平直與水平凹形邊坡的力學(xué)特性及穩(wěn)定性變化規(guī)律；王東等[9]基于極限平衡理論，從定量認(rèn)識(shí)土體環(huán)向側(cè)壓力角度出發(fā)，提出新的凹邊坡穩(wěn)定性三維計(jì)算方法，并與經(jīng)典三維極限平衡法進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證該方法的準(zhǔn)確度?！?br>