·732 北京科技大学学报 第34卷 局部边坡角高达60°，其高陡状况为国内外罕见，且 130 整个矿体被几乎与边坡走向正交的F13大断层所横 12010 1109- 穿，这成为其开采时所面临的最大安全隐患B) 1008 90 2挂帮矿于2001年开始，采用露天人工滑架深 孔凿岩、高陡帮开采和露天坑底出矿的方式开采. 706 605 2006年改用浅孔留矿空场法开采，在-144m水平 504 40 采场内部形成高13m、面积1202m2的大空场，空场 3 中留有不规则矿柱.2008年，采用上向水平分层胶 02 10 12 结充填采矿法回采，由于充填系统无法按期投入使 03% 406080100120140160180 200 用，在-156m水平又形成了一个高12m、面积 800m2的采空区.目前，2"挂帮矿还剩有10万多t 图2边坡扩帮及内部开采后模型图（单位：m) Fig.2 Model diagram of side expansion and intemal mined slope 矿石，如果继续回采必须先对现有采空区进行处理， (unit:m） 以免边坡失稳，故设计采用上向水平分层嗣后全尾 砂胶结充填采矿法进行回采. 定性出发，必须充填采空区，改善边坡的受力状态， 本文采用相似材料实验方法模拟充填开采过 再进行后续矿石回采 程，研究2挂帮矿开采对高陡边坡及采场围岩稳定 表1边坡稳定性安全系数计算结果表 性的影响，并结合矿山现场监测情况，为挂帮矿安全 Table 1 Calculation results of slope safety factor 开采提供生产指导 计算方法 初始状态 扩帮及内采后 L.265 0.930 1边坡稳定性分析 Ordinary法 摩根斯顿法 1.279 1.015 2挂帮矿经过多次扩帮及内部开采，目前不但 Bishop法 1.266 1.021 边坡角较陡，且边坡下部空场暴露面积较大.本文 Janbu普遍条分法 1.284 1.052 采用GEO-SLOP分析软件，对露天初始边坡及扩帮 平均值 1.274 1.005 和内部开采后的边坡稳定性情况进行对比分析.模 型及计算结果如图1和2所示，不同计算方法得出 2现场监测 的安全系数如表1所示. 2.1监测目的及方法 岩石流变力学认为岩体的变形破坏是一个过 程，岩质边坡工程由稳定状态向不稳定状态的突变， 必然具有某种前兆.现场岩变征兆主要通过现场监 测方法获取D,并通过监测结果分析得出结论.现 5 场监测一般采用断面收敛监测、位移监测和应力监 4 测等多种手段，以做出比较准确和可靠的分析与判 3 2 断，真正达到对围岩与充填体以及边坡稳定性预测 1 预报的目的P-0 27 本次现场监测使用KSE-Ⅱ-2型压力计监测矿 图1初始露天边坡稳定性分析图（单位：m) 柱及围岩应力变化，使用JSS30A型数显巷道收敛计 Fig.I Stability analysis diagram of the original open slope (unit 测量矿柱及围岩位移变化.通过现场监测手段随时 m) 监测现场地压和位移的变化情况，以保证在安全条 由分析结果可知：露天初始边坡较稳定，安全系 件下最大限度的回采2挂帮矿剩余矿石. 数平均值为1.274，根据《岩土工程勘察规范》中的 2.2监测点布置 规定是安全的：然而经过扩帮以及内部开采后， (1)应力监测点布置.通过现场调查分析，应 边坡平均稳定性系数仅为1.005，且较为保守的 力监测点均布置在可以现场操作的应力集中区，以 Ordinary法计算出安全系数小于I,边坡稳定性差， 便能够及时通过现场空区应力变化情况预测空区矿 处于极限平衡状态.从维持现有边坡的完整性及稳 柱、围岩及顶板的稳定情况.本次监测于-156m水北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 局部边坡角高达 60°，其高陡状况为国内外罕见，且 整个矿体被几乎与边坡走向正交的 F13 大断层所横 穿，这成为其开采时所面临的最大安全隐患［3--4］． 2# 挂帮矿于 2001 年开始，采用露天人工滑架深 孔凿岩、高陡帮开采和露天坑底出矿的方式开采． 2006 年改用浅孔留矿空场法开采，在 － 144 m 水平 采场内部形成高 13 m、面积 1 202 m2 的大空场，空场 中留有不规则矿柱． 2008 年，采用上向水平分层胶 结充填采矿法回采，由于充填系统无法按期投入使 用，在 － 156 m 水平又形成了一个高 12 m、面 积 800 m2 的采空区． 目前，2# 挂帮矿还剩有 10 万多 t 矿石，如果继续回采必须先对现有采空区进行处理， 以免边坡失稳，故设计采用上向水平分层嗣后全尾 砂胶结充填采矿法进行回采． 本文采用相似材料实验方法模拟充填开采过 程，研究 2# 挂帮矿开采对高陡边坡及采场围岩稳定 性的影响，并结合矿山现场监测情况，为挂帮矿安全 开采提供生产指导． 1 边坡稳定性分析 2# 挂帮矿经过多次扩帮及内部开采，目前不但 边坡角较陡，且边坡下部空场暴露面积较大． 本文 采用 GEO--SLOP 分析软件，对露天初始边坡及扩帮 和内部开采后的边坡稳定性情况进行对比分析． 模 型及计算结果如图 1 和 2 所示，不同计算方法得出 的安全系数如表 1 所示． 图 1 初始露天边坡稳定性分析图 ( 单位: m) Fig． 1 Stability analysis diagram of the original open slope ( unit: m) 由分析结果可知: 露天初始边坡较稳定，安全系 数平均值为 1. 274，根据《岩土工程勘察规范》中的 规定是安全的［5--6］; 然而经过扩帮以及内部开采后， 边坡平均稳定性系数仅为 1. 005，且 较 为 保 守 的 Ordinary法计算出安全系数小于 1，边坡稳定性差， 处于极限平衡状态． 从维持现有边坡的完整性及稳 图 2 边坡扩帮及内部开采后模型图 ( 单位: m) Fig． 2 Model diagram of side expansion and internal mined slope ( unit: m) 定性出发，必须充填采空区，改善边坡的受力状态， 再进行后续矿石回采． 表 1 边坡稳定性安全系数计算结果表 Table 1 Calculation results of slope safety factor 计算方法 初始状态 扩帮及内采后 Ordinary 法 1. 265 0. 930 摩根斯顿法 1. 279 1. 015 Bishop 法 1. 266 1. 021 Janbu 普遍条分法 1. 284 1. 052 平均值 1. 274 1. 005 2 现场监测 2. 1 监测目的及方法 岩石流变力学认为岩体的变形破坏是一个过 程，岩质边坡工程由稳定状态向不稳定状态的突变， 必然具有某种前兆． 现场岩变征兆主要通过现场监 测方法获取［7--8］，并通过监测结果分析得出结论． 现 场监测一般采用断面收敛监测、位移监测和应力监 测等多种手段，以做出比较准确和可靠的分析与判 断，真正达到对围岩与充填体以及边坡稳定性预测 预报的目的［9--10］． 本次现场监测使用 KSE--Ⅱ--2 型压力计监测矿 柱及围岩应力变化，使用 JSS30A 型数显巷道收敛计 测量矿柱及围岩位移变化． 通过现场监测手段随时 监测现场地压和位移的变化情况，以保证在安全条 件下最大限度的回采 2# 挂帮矿剩余矿石． 2. 2 监测点布置 ( 1) 应力监测点布置． 通过现场调查分析，应 力监测点均布置在可以现场操作的应力集中区，以 便能够及时通过现场空区应力变化情况预测空区矿 柱、围岩及顶板的稳定情况． 本次监测于 － 156 m 水 ·732·