深凹露天矿高陡边坡稳定性研究

深凹露天开采是目前世界露天采矿的发展趋势，随着边坡的加高加陡，高应力累积及诱发的岩体损伤机理更加复杂，露天矿山生产经济性与安全性之间的矛盾愈发突出，迫切需要发展能够反映高陡边坡特点的稳定性理论和失稳控制方法，为边坡优化设计提供理论支撑。 本项目基于摄影测量手段，结合损伤理论和微震监测技术，建立了基于微震监测数据、节理岩体数字图像数据和岩体流变损伤时效特征的边坡岩体强度损伤时变模型，通过室内物理模拟实验，借助多种数字化设备对边坡变形破坏过程进行监测，得出了高陡边坡的变形破坏规律。通过现场测试、理论分析，建立了考虑岩体强度损伤时效性和在水平构造应力主导的地应力作用下高陡边坡稳定性分析理论，开发出考虑水平地应力作用的三维极限平衡分析模型与程序，发展并完善了基于三维数值模拟和三维极限平衡分析相结合的边坡稳定性分析与优化设计方法，建立了基于GIS数据平台和多源信息融合的边坡时空四维稳定性动态实时评估系统，为高陡边坡失稳预测预报提供了新的方法。突破单纯依据表象监测信息判断边坡变形破坏的传统思路，提出了实时、准确地获取高陡边坡稳定性信息的实用高新技术系统，为边坡时空四维稳定性分析提供了可靠依据。建立了基于岩体流变损伤和边坡潜在破坏模式识别的高陡边坡智能化失稳预测与加固决策系统，为矿山高陡边坡工程的整体安全稳定提供了保障，形成了深凹露天矿高陡边坡稳定性评价、预测和控制的系列化实用理论和技术，并在水厂铁矿、凹山铁矿、石人沟铁矿、黑山铁矿露天转地下边坡、庙沟铁矿扩帮加陡边坡以及抚顺西露天矿得到应用和检验。 2100433B

本项目突破以往边坡变形破坏依据表象监测信息判断的传统思路，以三维数字图像扫描技术、微震监测技术等为手段，揭示考虑岩体损伤时效性和在水平构造应力主导的地应力场作用下的高陡边坡变形破坏机理，建立准确、实时获取高陡边坡稳定性信息的实用高新技术系统；建立考虑岩体强度时效特性及水平地应力的三维极限平衡分析方法，发展并完善基于三维数值模拟和三维极限平衡分析相结合的边坡优化设计方法；采用信息边坡工程学的理论和方法，建立基于GIS数据平台和多源信息耦合的时空四维边坡态势评估系统和滑坡预警系统，实现传统力学分析方法向信息化、可视化和时空四维化的转换，为复杂条件下矿山边坡动态稳定性分析及滑坡预测预报提供新的方法；建立基于岩体流变损伤和边坡潜在破坏模式识别的高陡边坡智能化失稳预测与加固决策系统，为矿山高陡边坡工程整体安全稳定提供保障。研究成果将形成深凹露天矿高陡边坡稳定性分析、预测和控制的系列化实用理论和技术。

迄今为止，国内外矿床露天开采工艺中的废石剥离、废石运输与排放、边坡维护、废石场的复垦与绿化等几个重要环节的内在规律与关联性研究缺乏深度挖掘。倾斜矿体露天开采所形成的直线形边坡稳定性差，废石剥离量大，矿石生产成本高企。从空间与时间的角度出发，运用弹塑性理论深入研究深凹露天边坡岩体应力分布规律，推导不同情况下凸曲线形边坡自稳的数学与力学表达式。运用工业与系统工程的方法，开展深凹露天矿、浅埋露天矿精细化开采理论与方法研究，基于相关数字矿山软件，建立露天开采信息系统。在保证露天边坡临空时间最短、边坡稳定的前提下，以整个露天采场废石运输功最小为原则，用就近剥离的废石对完成回采分段处边坡进行快速回填护坡，降低边坡维护与治理费用，从而把条件合适的深凹露天最终边坡角提高5～8 ，减少巨大的废石剥离量，发展矿山岩石力学边坡维护理论，初步建立我国露天矿山精细化开采理论体系，实现露天矿安全、低成本、环保开采。

《渗流作用下露天矿边坡动态稳定性及控制技术》系统总结作者在抚顺西露天矿北帮边坡稳定性研究方面的科研成果和工程实践。书中结合我国露天煤矿边坡稳定性研究的现状和发展趋势，以抚顺西露天矿北帮边坡稳定性工程实践为例，系统揭示了降雨渗流下露天矿边坡蠕动变形发展规律，建立了蠕动边坡稳定性动态控制技术体系，提出了“根据弱层的蠕变特性掌握动态变形发展规律、疏干排水控制雨季水压动态变化减缓加速变形、以采矿方案的调整和内排跟进为主并适当的加固措施为辅的”动态控制技术方法进行边坡稳定性动态评价，同时介绍了治理工程及效果。

《渗流作用下露天矿边坡动态稳定性及控制技术》可供地质、水利、交通、采矿、国防等从事岩土工程的生产、科研人员参考，亦可作为高等院校工程地质、水利工程、采矿工程、岩土工程等专业研究生的教学参考书。

邵安林编著的《露天矿深部开采运输系统实践与研究》以鞍钢集团矿业公司作为研究基地，总结了目前深凹露天矿运输系统存在的种种不足，并针对目前的难题，对近年来业内所关注的研究方向，即双能源汽车和整车提升进行了深入探讨。在综合了国内外研究成果和鞍钢集团矿业公司多年的实践经验之后，本书作者提出了一个大胆的设想，即轻质气体(氦气、氢气)平台低空运搬系统，利用轻质气体气球提供的巨大升力将矿岩提至空中并进行运输，变矿岩的地面运输为空中运输。《露天矿深部开采运输系统实践与研究》可供各大矿山管理人员、技术人员、高等院校相关专业的师生参考。