吴顺川等：非煤露天矿山岩质边坡稳定性评价标准探讨 3 (2)边坡稳定性认识的阶段性：露天矿山边坡 Bench surface Bench face angle 开挖是动态过程，边坡自上而下划分为多台阶的 水平，组合形成的不同尺度边坡稳定性存在差异， Ramp/ 随矿山开采过程不断变化且贯穿服务年限的始终. (3)边坡的可变形性：露天矿山边坡存在服务 年限，与矿床的工业储量和开采设计有关，非永久 Ramp. Inter-ramp angle 性边坡.在不影响安全生产的基础上，允许服务年 限内边坡产生一定的变形和局部失稳， Floor /Overall angle (4)边坡的深部延伸性：随着大型采掘设备的 图1露天矿岩质边坡结构参数与台阶分类示意图 发展和资源的不断开发利用，深凹露天矿成为发 Fig.I Diagram of the structural parameters and step classification of a 展趋势)，边坡不断向深部延伸，高度是动态的， rock slope in an open-pit mine 且始终受到爆破振动的影响 阶所组成的边坡，也称多台阶边坡或组合台阶边坡； (⑤)边坡工程的经济性：露天矿山边坡更加注 (3)台阶边坡：按一定厚度分层由上向下逐层 重安全性与经济性的平衡，边坡角不仅影响矿山 采掘时形成的单个台阶，包括平台和平台之间的 边坡稳定程度，同时影响矿山剥采比，提高边坡角 坡面 可有效降低剥采比，增加矿山效益 1.3矿山岩质边坡破坏模式 1.2矿山岩质边坡的分类 岩质边坡失稳的破坏模式复杂，坚硬岩体的 《非煤露天矿边坡工程技术规范》GB51016一 强度较高，结构面为主要控制因素：对于软弱岩 2014阿按矿山边坡高度将其划分为四级：(1)超高 体，岩体强度为主要控制因素.岩质边坡失稳的破 边坡：高度>500m;(2)高边坡：300m<高度≤500m: (3)中边坡：100m<高度≤300m:(4)低边坡：高度≤ 坏模式可分为结构控制的边坡失稳、部分结构控 100m. 制的边坡失稳和岩体强度控制的边坡失稳.由于 吴顺川等剧按边坡岩体结构类型将边坡划分 总体边坡、路间边坡和台阶边坡的尺度规模不同 为四类：(1)均质或似均质体边坡：(2)层状体边坡： 可能发生的破坏模式因结构面和岩体强度的力学 (3)块状体边坡：(4)软弱基座体边坡 特性差异而有所不同. 考虑到矿山边坡的特点、岩体结构的复杂性 总体边坡的破坏模式主要包括部分结构控制 等综合因素，仅按照高度和边坡岩体结构类型划 失稳和岩体强度控制失稳二类.部分结构控制的 分是不够的，还需在尺度规模、实际功能等方面作 失稳破坏，滑动面一部分沿结构面滑动，一部分位 进一步细化分类，更好地为矿山边坡稳定性评价 于岩体中，可发生平面破坏、楔形破坏或组合滑面 提供支撑，可从以下三个方面进行考虑： 破坏；岩体强度控制的失稳破坏，一般不受优势结 首先，在露天矿山设计和规划中，根据矿石开 构面控制.滑动面主要位于岩体中，以弧形破坏为 采运输需求和生产工艺特点，在开采过程中不同 主，也可呈现崩塌、扩离等破坏形式.总体边坡的 水平的台阶功能不同 安全性要求最高，一旦发生破坏，潜在人员伤亡和 其次，矿山岩质边坡的不同尺度台阶，破坏后 经济损失较大，甚至可造成摧毁矿山的严重后果， 果是不同的，开采时期内总体边坡应保持稳定，而 路间边坡的破坏模式主要包括结构控制失 台阶边坡允许一定的破坏. 稳、部分结构控制失稳和岩体强度控制失稳.结 最后，矿山岩质边坡岩体的尺度规模不同，其 构控制的失稳破坏，滑动面沿着结构面或结构面 稳定性控制要素也不同，岩体与结构面的抗剪强 组滑动，可发生平面破坏和楔形破坏：部分结构面 度参数差异较大. 强度控制失稳、岩体强度控制失稳与总体边坡类 综上，按边坡与生产工艺的关系，可将边坡划 似.路间边坡的尺度规模和安全要求适中，受坡 分为总体边坡、路间边坡和台阶边坡三类，如图1 高、坡角和各平台宽度等多因素影响，常在台阶边 所示： 坡的交界处发生破坏 (I)总体边坡：最上部台阶的坡顶到最下部台 台阶边坡破坏模式多为结构控制失稳，可发 阶的坡底所构成的完整边坡： 生平面破坏、楔形破坏和倾倒破坏.台阶边坡尺 (2)路间边坡：同一个剖面上运输道路间的台 度规模较小，允许有一定的变形甚至破坏，常结合(2) 边坡稳定性认识的阶段性: 露天矿山边坡 开挖是动态过程，边坡自上而下划分为多台阶的 水平，组合形成的不同尺度边坡稳定性存在差异， 随矿山开采过程不断变化且贯穿服务年限的始终. (3) 边坡的可变形性: 露天矿山边坡存在服务 年限，与矿床的工业储量和开采设计有关，非永久 性边坡. 在不影响安全生产的基础上，允许服务年 限内边坡产生一定的变形和局部失稳. (4) 边坡的深部延伸性: 随着大型采掘设备的 发展和资源的不断开发利用，深凹露天矿成为发 展趋势[17] ，边坡不断向深部延伸，高度是动态的， 且始终受到爆破振动的影响. (5) 边坡工程的经济性: 露天矿山边坡更加注 重安全性与经济性的平衡，边坡角不仅影响矿山 边坡稳定程度，同时影响矿山剥采比，提高边坡角 可有效降低剥采比，增加矿山效益. 1.2    矿山岩质边坡的分类 《非煤露天矿边坡工程技术规范》GB 51016— 2014[6] 按矿山边坡高度将其划分为四级：(1) 超高 边坡: 高度>500 m；(2) 高边坡：300 m<高度≤500 m； (3) 中边坡：100 m<高度≤300 m；(4) 低边坡：高度≤ 100 m. 吴顺川等[18] 按边坡岩体结构类型将边坡划分 为四类：(1) 均质或似均质体边坡；(2) 层状体边坡； (3) 块状体边坡；(4) 软弱基座体边坡. 考虑到矿山边坡的特点、岩体结构的复杂性 等综合因素，仅按照高度和边坡岩体结构类型划 分是不够的，还需在尺度规模、实际功能等方面作 进一步细化分类，更好地为矿山边坡稳定性评价 提供支撑，可从以下三个方面进行考虑: 首先，在露天矿山设计和规划中，根据矿石开 采运输需求和生产工艺特点，在开采过程中不同 水平的台阶功能不同. 其次，矿山岩质边坡的不同尺度台阶，破坏后 果是不同的，开采时期内总体边坡应保持稳定，而 台阶边坡允许一定的破坏. 最后，矿山岩质边坡岩体的尺度规模不同，其 稳定性控制要素也不同，岩体与结构面的抗剪强 度参数差异较大. 综上，按边坡与生产工艺的关系，可将边坡划 分为总体边坡、路间边坡和台阶边坡三类，如图 1 所示: (1) 总体边坡：最上部台阶的坡顶到最下部台 阶的坡底所构成的完整边坡； (2) 路间边坡：同一个剖面上运输道路间的台 阶所组成的边坡，也称多台阶边坡或组合台阶边坡； (3) 台阶边坡：按一定厚度分层由上向下逐层 采掘时形成的单个台阶，包括平台和平台之间的 坡面. 1.3    矿山岩质边坡破坏模式 岩质边坡失稳的破坏模式复杂，坚硬岩体的 强度较高，结构面为主要控制因素；对于软弱岩 体，岩体强度为主要控制因素. 岩质边坡失稳的破 坏模式可分为结构控制的边坡失稳、部分结构控 制的边坡失稳和岩体强度控制的边坡失稳. 由于 总体边坡、路间边坡和台阶边坡的尺度规模不同， 可能发生的破坏模式因结构面和岩体强度的力学 特性差异而有所不同. 总体边坡的破坏模式主要包括部分结构控制 失稳和岩体强度控制失稳二类. 部分结构控制的 失稳破坏，滑动面一部分沿结构面滑动，一部分位 于岩体中，可发生平面破坏、楔形破坏或组合滑面 破坏；岩体强度控制的失稳破坏，一般不受优势结 构面控制，滑动面主要位于岩体中，以弧形破坏为 主，也可呈现崩塌、扩离等破坏形式. 总体边坡的 安全性要求最高，一旦发生破坏，潜在人员伤亡和 经济损失较大，甚至可造成摧毁矿山的严重后果. 路间边坡的破坏模式主要包括结构控制失 稳、部分结构控制失稳和岩体强度控制失稳. 结 构控制的失稳破坏，滑动面沿着结构面或结构面 组滑动，可发生平面破坏和楔形破坏；部分结构面 强度控制失稳、岩体强度控制失稳与总体边坡类 似. 路间边坡的尺度规模和安全要求适中，受坡 高、坡角和各平台宽度等多因素影响，常在台阶边 坡的交界处发生破坏. 台阶边坡破坏模式多为结构控制失稳，可发 生平面破坏、楔形破坏和倾倒破坏. 台阶边坡尺 度规模较小，允许有一定的变形甚至破坏，常结合 Crest Floor Ramp Ramp Overall angle Bench surface Bench face angle Inter ramp height Inter-ramp angle 图 1    露天矿岩质边坡结构参数与台阶分类示意图 Fig.1    Diagram of the structural parameters and step classification of a rock slope in an open-pit mine 吴顺川等： 非煤露天矿山岩质边坡稳定性评价标准探讨 · 3 ·