D0L:10.13374/.issn1001-053x.2012.03.005 第34卷第3期 北京科技大学学报 Vol.34 No.3 2012年3月 Journal of University of Science and Technology Beijing Mar.2012 大顶铁矿露天采场边坡稳定性分析与优化设计 蔡美峰回朱青山乔兰李长洪王金安 谭文辉 北京科技大学土木与环境工程学院，北京，100083 ☒通信作者，E-mail:caimeifeng@(usth.edu.cm 摘要针对大顶铁矿露天采场边坡岩体强度低、稳定性差的特点，在系统的现场工程地质、水文地质、岩体结构与岩性分布 调查和岩石物理力学性质试验基础上，采用符合现代岩石力学原理的数值模拟和极限平衡相结合的方法，进行边坡稳定性和 设计优化研究，并推荐了该矿的边坡设计方案。总体边坡角比原设计平均提高3°以上. 关键词铁矿：露天采场：边坡稳定性：优化设计 分类号TD214*.1 Slope stability analysis and optimum design in Dading open-pit iron mine CAI Mei-feng,ZHU Qing-shan,QIAO Lan,LI Chang-hong,WANG Jin-an,TAN Wen-hui School of Civil and Environmental Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:caimeifeng@ustb.edu.cn ABSTRACT The slope of Dading open-pit iron mine in south China has the characteristic of low rock strength and bad stability.Its basic information on engineering-geological conditions,hydro-geological conditions and rock mass structures together with physical and mechanical properties of rock mass was derived from systematical field and laboratory investigations,experiments and tests.Stability analysis and optimum design were done for the slope by using a combined method of numerical modeling and limit equilibrium analysis. The slope angle increases more than 3 compared with the original design. KEY WORDS iron mines;open-pit mining:slope stability:optimum design 大顶铁矿位于广东省河源市东源县境内，东南 二期扩建工程，实现年产矿石300万t的规模 距河源市73km,西北距广州一梅州一汕头铁路 大顶铁矿自建矿以来，没有进行过专门的露天 57km,西距京九铁路70km,均有高等级公路相连， 采场边坡稳定性研究，严重缺乏开采设计所必需的 交通便利. 边坡地质和岩石力学基础资料.为了保证二期开采 该矿是一座大型含锡、锌的磁铁矿床，具有矿石 设计的合理性和可靠性，该矿委托北京科技大学进 储量大、品位高、埋藏浅以及便于露天开采的特征. 行了“广东大顶铁矿露天采场边坡稳定性分析及设 但是，由于该铁矿属高温热液接触交代（矽卡岩）型 计优化”的试验研究. 矿床，铁矿体赋存于接触带或接触带附近的镁质矽 卡岩中，严格受外围蚀变带的控制，导致边坡岩体结 1边坡稳定性分析与优化设计方法 构疏松，强度较低，稳定性较差 露天矿采场边坡设计是一个两难的问题：边坡角 矿山于1989年完成一期露天开采设计，设计规 太大，边坡过陡，将引起边坡的失稳破坏，严重影响矿 模为原矿100万t"a-.进入21世纪后，随着外部 山正常生产；边坡角太小，边坡过缓，将增加边坡剥岩 运输条件的全面改善，广东及周边省份对大顶铁矿 量，显著增加生产成本.为了解决这一难题，必须进行 的铁矿产品需求不断增加.为了满足用户不断增长 边坡设计优化的研究，在保证开采安全的前提下，尽可 的对大顶铁矿产品的需求，大顶铁矿集团决定开展 能提高边坡角，减少剥岩量，降低生产成本习 收稿日期：2011-02-10 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51034001)第 34 卷 第 3 期 2012 年 3 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 34 No． 3 Mar． 2012 大顶铁矿露天采场边坡稳定性分析与优化设计 蔡美峰 朱青山 乔 兰 李长洪 王金安 谭文辉 北京科技大学土木与环境工程学院，北京，100083 通信作者，E-mail: caimeifeng@ ustb． edu． cn 摘 要 针对大顶铁矿露天采场边坡岩体强度低、稳定性差的特点，在系统的现场工程地质、水文地质、岩体结构与岩性分布 调查和岩石物理力学性质试验基础上，采用符合现代岩石力学原理的数值模拟和极限平衡相结合的方法，进行边坡稳定性和 设计优化研究，并推荐了该矿的边坡设计方案． 总体边坡角比原设计平均提高 3°以上． 关键词 铁矿; 露天采场; 边坡稳定性; 优化设计 分类号 TD214 + . 1 Slope stability analysis and optimum design in Dading open-pit iron mine CAI Mei-feng ，ZHU Qing-shan，QIAO Lan，LI Chang-hong，WANG Jin-an，TAN Wen-hui School of Civil and Environmental Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China Corresponding author，E-mail: caimeifeng@ ustb． edu． cn ABSTRACT The slope of Dading open-pit iron mine in south China has the characteristic of low rock strength and bad stability． Its basic information on engineering-geological conditions，hydro-geological conditions and rock mass structures together with physical and mechanical properties of rock mass was derived from systematical field and laboratory investigations，experiments and tests． Stability analysis and optimum design were done for the slope by using a combined method of numerical modeling and limit equilibrium analysis． The slope angle increases more than 3° compared with the original design． KEY WORDS iron mines; open-pit mining; slope stability; optimum design 收稿日期: 2011--02--10 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 51034001) 大顶铁矿位于广东省河源市东源县境内，东南 距河 源 市 73 km，西 北 距 广 州—梅 州—汕 头 铁 路 57 km，西距京九铁路 70 km，均有高等级公路相连， 交通便利． 该矿是一座大型含锡、锌的磁铁矿床，具有矿石 储量大、品位高、埋藏浅以及便于露天开采的特征． 但是，由于该铁矿属高温热液接触交代( 矽卡岩) 型 矿床，铁矿体赋存于接触带或接触带附近的镁质矽 卡岩中，严格受外围蚀变带的控制，导致边坡岩体结 构疏松，强度较低，稳定性较差． 矿山于 1989 年完成一期露天开采设计，设计规 模为原矿 100 万 t·a － 1 ． 进入 21 世纪后，随着外部 运输条件的全面改善，广东及周边省份对大顶铁矿 的铁矿产品需求不断增加． 为了满足用户不断增长 的对大顶铁矿产品的需求，大顶铁矿集团决定开展 二期扩建工程，实现年产矿石 300 万 t 的规模． 大顶铁矿自建矿以来，没有进行过专门的露天 采场边坡稳定性研究，严重缺乏开采设计所必需的 边坡地质和岩石力学基础资料． 为了保证二期开采 设计的合理性和可靠性，该矿委托北京科技大学进 行了“广东大顶铁矿露天采场边坡稳定性分析及设 计优化”的试验研究． 1 边坡稳定性分析与优化设计方法 露天矿采场边坡设计是一个两难的问题: 边坡角 太大，边坡过陡，将引起边坡的失稳破坏，严重影响矿 山正常生产; 边坡角太小，边坡过缓，将增加边坡剥岩 量，显著增加生产成本． 为了解决这一难题，必须进行 边坡设计优化的研究，在保证开采安全的前提下，尽可 能提高边坡角，减少剥岩量，降低生产成本［1--2］． DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2012.03.005