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为了解决扩帮剥岩大量落后、矿石生产能力逐年下降,难以实现稳产过渡等难题,鞍钢矿山公司于1993年对眼前山铁矿加陡固定帮坡角的可行性进行了研究,1993年11月审查通过了可行性研究报告,于1994年6月完成了“眼前山铁矿采用加陡固定帮坡角初步设计”,并于当年开始实施固定帮三并段开采工艺。
眼前山铁矿实施三并段开采工艺取得了显著经济效益,但同时因固定帮加陡而带来的滑坡风险也随之加大。几年来,共发生了六处边坡滑落及破坏,对矿山的安全生产带来一定影响。因此,研究三并段固定帮边坡的稳定性、分析破坏风险、破坏机理等对下部开采过程中的边坡组成、边坡管理以及安全生产都具有重要意义。
本文对眼前山铁矿高陡边坡的稳定性进行了分析与研究,并得出如下结论:
1、南帮边坡东部和中部的安全系数较小,但均大于临界安全系数1.25。三并段的局部台阶滑动的安全系数小于全高边坡整体滑动的安全系数。说明今后边坡防治重点是南帮边坡东部和中部的局部台阶滑落。
2、南帮边坡岩体中含有大量的节理裂隙,且已将边坡岩体切割成破碎状结构。对边坡岩体强度有一定影响,并容易诱发边坡表面滑落、岩块滚塌等。
3、通过对工作帮边坡台阶上节理的系统调查和分析,得到了工作帮边坡各个区段的节理分布情况,每个区域内节理的分布均有明显的优势方位,其主要倾向平行台阶坡面或与台阶坡面斜交,且优势节理的倾角介于50.44°~68.45°之间。其与台阶坡面的交线倾角小于台阶坡面的原设计倾角65°,不利于台阶边坡的稳定。
4、运用地质统计学原理对岩石强度的空间变异性进行了研究,建立了理论模型,并用于边坡可靠性计算中。边坡的可靠指标与安全系数没有线性关系,可靠指标除与安全系数均值有关外,还取决于岩体强度的分布状况,因此在岩体强度不均匀区域,低强度的岩层或结构面对滑坡往往起控制作用,发生破坏的概率也大。
5、到界边坡采用三并段工艺是一种加陡边坡角的有效途径,但由于岩体中固有的裂隙分布等,以60°阶段坡面角靠帮更加合理。
6、项目研究中进行了现执行的设计方案(阶段坡面角65°,坑底标高-195m)与调整方案(阶段坡面角60°,坑底标高-183m)的详细对比分析。调整方案在全高边坡和局部台阶的稳定性上,均好于设计方案,推荐调整方案作为今后南帮边坡的开采执行方案。