第二节 露天矿边坡研究
露天矿边坡要素
1——底帮边坡；2——顶帮边坡；3——底帮最终边坡角；4——顶帮最 终边坡角；5——台阶边坡角；6——工作帮边坡；7——工作帮边坡角； 8——矿体
• 露天矿边坡的特点
1．露天矿边坡较高，常达数百米；走向较长，常达几公 里。如抚顺西露天煤矿、阜新海州露天煤矿的设计采深分别 达到480m和350m，走向长分别为6.4Km和4.0Km。 2．露天煤矿边坡岩石只要是沉积岩，层理明显，软弱夹 层较多，岩石强度较低。我国有些露天煤矿的土质边坡较高， 达80m以上，露天金属矿边坡岩石主要是岩浆岩、变质岩， 岩石强度较高，但断层、节理等均较发育，构造复杂。至于 排土场边坡，则是由破碎的岩石和表土堆积而成的。 3．露天矿边坡变形破坏的形式主要是滑坡。露天煤矿的 滑坡主要沿层面、软弱夹层，其次是沿断层、节理发生。滑 动面下部还往往切断岩层。沿层面、软弱夹层、断层的滑动 面较明显，而沿节理切断岩层部分的滑动面则不明显。露天 金属矿的滑坡常沿机理、断层，有时亦沿层面发生。
甘肃金川露天矿边坡变形，即属典型的弯 曲匀倾倒变形 。
图3-8金川露天矿边坡弯曲倾倒变形 ML－厚层大理岩；MI－中厚大理岩；SC－片岩；Hg－角闪岩；F－断层
（4）挠曲
由板裂结构岩体组成的顺向边坡，坡面由 薄层较硬的岩层组成，其内有软弱岩层时（如 页岩、粘土岩等），由于软岩层的作用，硬岩 层在近坡脚附近发生向临空方向的拱折变形， 其形成机制类似于材料力学和弹性力学板的挠 曲，故称这种变形为边坡的挠曲种软弱结构面，如层理、 层面、节理，断层，软弱夹层等。
③受软弱基座控制的蠕动。
当边坡基座具有较厚的软弱岩层时，由于上覆 岩体的重力作用，基座软岩受压，承载力不够， 因而发生塑性流动，向临空方向或减压方向流动 和挤出，引起边坡的变形，称为基座蠕动，又叫 深层蠕动。边坡的这种变形，与上述受软弱结构 面控制蠕动的区别在于：坡体内蠕滑和塑流不是 沿一个统一的滑面，而是受整个软弱基座层控制。 当露天矿边坡底部含有厚度较大的软岩并被开挖 揭露后，边坡受基座控制的蠕动变形便开始了。
2.边坡破坏
边坡变形发展过程中，一旦坡体内出现与外界贯通 的破坏面，沿此面使部分岩土体与坡体分离开，在一 定触发因素影响下（如连续降雨、地震，爆破作业 等），被分离的岩土体以一定的加速度脱离母体，边 坡便由变形阶段转入破坏阶段。 边坡破坏主要有剥落、崩塌和滑坡（滑动）三种类 型。按滑动平面形态不同，滑坡又分为圆弧滑动、平 面滑动，折线滑动、楔形滑动等常见形式。
• 排土场的稳定性
露天矿排土场是排弃露天采场内剥离物的场地，包括排 弃物本身及其基底两部分。排弃物可是土、岩石或土岩混合 料，基底可为土层或岩层。 排土场按其位置的不同可分为内排土场和外排土场。按 排土机械或排土方式的不同可分为铁道运输机械铲排土场、 铁道运输推土犁排土场、汽车运输推土机排土场、悬臂式胶 带排土机排土场、吊斗铲或机械铲倒推排土场。按排土场基 底倾斜与否可分倾斜基底排土场、水平或近水平基底排土场。 按排土的排土台阶数目不同可分为单台阶排土场和多台阶排 土场。不同类型的排土场均有其不同的稳定特点。 排土场稳定性影响到排土场占地的大小、内外排土方案的 选择、排土场参数的选取、合理排土工艺的确定等等。
第三节 岩质边坡的变形破坏类型
边坡变形和破坏形式是多样的。变形的基 本形式有：拉裂、蠕动、弯曲倾倒和挠曲 变形，破坏的基本形式有：剥落、崩塌和 滑坡。大规模的边坡变形破坏常是上述基 本形式的一种或多种组合。
1.边坡变形
（1）拉裂 在高陡边坡较陡的地带，坡顶和坡 面附近易形成与坡面近于平行的张裂隙 （图3-2）。如果岩体原有的节理面与坡面 近于平行时，更易沿节理面发展而形成上 宽下窄向深处尖灭的拉裂隙。这些裂隙的 倾角一般较陡。
如我国新疆哈密三道岭露天矿非工作帮Ⅳ号滑 坡，边坡脚和基部为一侏罗系巨厚煤层（平均厚 13．84m）和其风化残积层，由于这两岩层的塑性 流动和挤出，使边坡产生深层蠕动而导致多次滑 坡（图3-6）。
图3-6
新疆哈密三道岭露天矿非工作帮Ⅳ号滑坡
（3）弯曲倾倒
由板裂结构岩体组成的反倾向边坡（逆向 边坡），在自重应力的长期作用下，由边坡前 缘开始向临空方向弯曲、折裂，并逐渐向坡内 发展，这种变形称为弯曲倾倒。边坡岩体经长 期弯曲倾倒变形后可使各折断点联贯成面，上 覆岩体在重力作用下产生滑动或溃屈，导致边 坡破坏（图3-7）。
4．露天矿边坡是开挖工程形成的边坡，边坡岩体较破碎； 而且一般不加维护，因而易受风化作用的影响。 5．露天采场每日的繁忙进行爆破作业，边坡上常有运输设 备运行，因而边坡常受震动影响。而且运输设备重量越来越大， 台阶上载荷有日益加大的趋势。 6．露天最终边坡由上至下逐步形成的，上部的和下部的服 务年限不同。上部边坡可长达几十年，下部边坡则为十几年或 几年，最底下的台阶边坡在采矿结束后即可报废。未到界的边 坡是临时性的，其服务年限较短。至于排土场边坡，其空间位 置大都随排土工程的推进而经常变化。
（2）蠕动
边坡岩土体在以自重应力为主的坡体应力长期 作用下，向临空方向缓慢而持续的变形，称为边 坡蠕动。 ①受最大剪应力面控制的蠕动。
强风化带边坡、厚的断层破碎带边坡以及许 多露天矿的厚层土质边坡都会产生这种蠕滑。蠕 滑的结果，可能在坡体中形成一贯通的剪切滑拉 张裂缝相通，底部与岩体内结构面或岩土交接面 相通，形成一复合滑动面，导致滑坡的产生。
第三章露天矿边 坡
边坡类型：按形成机制分有以下两种： 1）自然边坡：在自然地质作用下形成的边坡。 如：山体边坡、河谷边坡、海岸陡崖。 2）人工边坡：人类工程活动形成的规模不同、 陡缓不等的边坡。 如：水利水电工程中的土石坝、运河渠道、 船闸、溢洪道边坡；道路工程中的路基边坡；房 屋桥梁工程建筑中的基坑边坡；露天矿边坡等。
（1）剥落
指边坡台阶坡顶面附近的松软、多裂隙岩土 碎块，因风化、采矿爆破，运输机械震动作用等 沿台阶坡面下滚、堆积于坡底。几乎每个露天矿 采场边坡都会有规模不同、频繁程度不同的剥落 破坏产生，在一般情况下，只要加强对台阶上剥 落碎岩土的清扫工作，剥落不会影响矿山正常生 产和危及人身安全。但有的露天矿，最终边坡设 计的平台较窄，经常使剥落的岩土块由于得不到 及时的清除而堆满有限的平台，影响矿山运输， 且危及深部作业的安全。