滑坡是露天矿生产与安全的重大隐患之一，露天矿开采边坡的稳定直接关系到整个矿山的持续发展[1-4]。某大型露天矿工程地质条件复杂多变，岩土体松散，地下水丰富，自生产以来大小滑坡时有发生，不仅扰乱了矿山的正常和安全生产，而且对矿区作业人员的生命构成了严重威胁。近几年，随着露天采矿的不断加深，采掘场边坡稳定问题日益突出，必将成为露天煤矿安全生产的重大隐患。因此，分析露天矿边帮滑坡发生机理、规律和特征，进行露天矿边坡稳定性分析和评价，对边坡设计参数进行优化分析，为滑坡的综合治理提供依据，对避免和减少不必要的滑坡以及露天矿的安全生产和经济建设具有十分重要的现实意义[5-9]。

本组试验选取的数据为排水管壁试样直径d=100 mm、水力梯度相同的条件下，不同土体的稳定梯度比Gr值进行对比(如图6所示)。图6显示：在试样面积、水力梯度一致的条件下，与残积砾质黏性土相比，残积砂质黏性土的稳定梯度比Gr值增长了21%～30%，残积粉质黏性土的稳定梯度比Gr值增长了60%～69%，稳定梯度比Gr值随着黏性土中黏粒含量的增加而增大，且增大幅度较其他两种影响因素大。

1 边坡工程概况

近年来，随着煤炭产量大幅提高，年生产量达700万t，露天矿采掘场长度和宽度都有较大的发展，矿区内采坑边坡不断增高变陡，最大高度已经达到50 m，并且形成了多处排土场边坡，最大高度约为25 m。矿区内地层经钻孔控制，自下而上发育有白垩系下统巴彦花组（K1b）、第三系上新统（N2）、第四系（Q）。白垩系下统巴彦花组（K1b）地层是主要含煤地层。共含煤3组，自上而下分别为1#煤、2#煤组、3#煤。第三系上新统（N2）统地层岩性由灰色泥岩、浅黄色粗、细砂岩、砂砾岩及棕红色泥岩组成。泥岩断口参差状，具滑面。第四系（Q）区内广泛分布，表层为腐植土，其下为粉砂，西南厚，而东北薄。地下水较丰富，井田西部和西北部第四系地层底板普遍出水，局部形成泉涌水量不大。基岩孔隙承压含水岩组赋存于井田内煤系地层中。矿区的地下水补给来源主要为大气降水。

海宁市信访评议团模式的产生有其深厚的社会背景和历史渊源。评议制度作为信访工作改革的重要经验成果，各地纷纷开展调研学习。值得注意的是，任何地区都有其特殊性，必须根据地方特点制定具有地方特色的评议模式。此外，任何一种评议模式都有其弊端，协商民主方法除了协商民意测验、协商民主恳谈、公民陪审团之外，还有专题小组和大规模协商论坛等方式，在评议中应当注重多种评议模式的整合使用。

这要求艺术家总要在既有艺术经验范围之外提供一些“彻底的新东西”出来。所谓“彻底的新东西”，意味着其不能被既有的创作原则所统摄，甚至是对传统的彻底决裂。这些新经验扩充了人类直感经验范围，同时这个扩大了的范围又成为了新的超越和突破的对象。这是对艺术概念，尤其是当代艺术概念最纯粹和最狭义的理解，否定这一点就完全无法整体把握当代艺术脉络。也正因为当代艺术创作的目标就是定位于打破固有和习惯性的理解方式，当代艺术品常表现得“令人费解”，但这正是凸显其创新本质的内在要求。

2 露天矿滑坡现状

2.1 工作帮滑坡现状

BH1滑坡总体延展方向近南北向，长约580 m，宽约10～40 m，厚约25 m，滑坡体积约14.5～58万m3，规模较大。滑坡壁直立，后缘形态近似圆弧形，可见大量拉张裂隙，裂隙长200～500 m左右，宽度0.2～0.5 m，深度 0.5～1.0 m。BH1滑坡体分布在工作帮第四系地层，滑坡区平面为长条状，剖面近似三角形，滑坡体物质组成为第四系松散堆积物，为砂土质边坡，容易发生圆弧型滑坡或崩塌破坏。在生产过程中片帮曾多次滑塌，造成砸镐事故，风积砂底板出水加剧滑坡。

2.2 非工作帮滑坡现状

BH2滑坡体是内排土场和非工作帮煤层底板，海拔高度为+1 000～1 050 m。BH2滑坡总体延展方向近东西向，长约420 m，宽约160 m，为土质滑坡。BH2滑坡体物质组成为露天开采的剥离土和第四系松散堆积物，控制滑坡结构面类型为沿煤层底板分布的高岭土层，该层倾角 5°～7°，倾向 2°，容易发生圆弧-顺层滑坡。BH2滑坡体平面形态为月牙形，纵剖面形态为凹形或台阶形；滑坡壁直立，滑坡体呈台阶状，最大台阶高度约2 m，后缘形态近似圆弧形。

BH2滑坡体基底或煤层露头处分布着众多的出水点，边坡表面还有大面积渗水现象，表明边坡内有稳定的供水水源，边坡长期含水对泥岩和软弱层起到软化作用，极易诱导大规模滑坡的发生。

若为山村、远方工厂供电的配电线路，其负荷均分布在线路末端，则电压调节效果则与串联电容器位置无关，串补装置的最佳安装位置为线路最末端紧靠首个负荷的电源侧，此时串联电容器承受的故障应力最小，调压效果最佳。若配电线路全线均分布有负荷，为使得沿线电压均在合格范围，或者尽可能接近电压合格范围，则可以选择负荷最大时电压差为全线压降1/2左右的线路位置。当线路较长，使用一个串补装置不能达到预期的调压结果时，可以选择多处安装串补装置，并结合经济性评估，确定最优的串补方案。

3 边坡稳定性分析

3.1 边坡稳定性分析方法及模型构建

2007—2017年世界纸和纸板出口额排名前5位的国家包括加拿大、芬兰、中国、德国、加蓬、英国、斐济和瑞典，2007年依次为加拿大、芬兰、德国、加蓬和英国，2017年为中国、芬兰、德国、英国和加蓬。各国世界占比除2007年最高者加拿大为10%、最低者英国为5%以及2007年最高者加拿大为9%、最低者斐济为5%外，其余年份均差别不大，前5位国家均在5%～8%区间。

露天煤矿边坡的稳定性分析分别应用有限元法和极限平衡法。有限元法能够对复杂边坡进行变形稳定性分析，揭示边坡的变形破坏机制，预测边坡变形的关键部位，并可以采用强度折减法计算出边坡的稳定系数，在边坡稳定性分析中具有广泛应用[5-9]。以下以BH1和BH2滑坡体为例，利用强度折减法对工作帮和非工作帮边坡进行稳定性分析。

采用有限元强度折减法进行计算，计算所得稳定系数为1.4，说明边坡整体保持稳定；计算所得三维位移云图和最大剪应变云图如图1。

3.2 边坡模型计算参数

3.3.1 BH1工作帮边坡

 

表1 BH1滑坡体现状物理力学参数表

  

岩性 密度/（t·m-3）黏聚力/kPa摩擦角/（°）弹性模量/GPa 泊松比砂土砂质泥岩1#泥岩2#煤1#粉砂岩2#泥岩2#粉砂岩1.90 2.05 1.95 1.40 2.09 2.12 2.20 14 25 25 110 80 30 100 20 20 20 30 23 22 28 0.6 0.9 0.9 1.8 1.1 1.0 1.2 0.40 0.35 0.35 0.30 0.34 0.35 0.33

 

表2 BH2滑坡体现状物理力学参数表

  

岩性 密度/（t·m-3）黏聚力/kPa摩擦角/（°）弹性模量/GPa 泊松比填土砂土黏土高岭土2#煤底板1.90 1.90 1.95 1.75 2.20 10 14 18 10 30 24 20 22 12 28 0.4 0.6 1.1 0.3 2.4 0.36 0.40 0.38 0.40 0.30

3.3 边坡稳定性计算结果分析

根据现场勘探资料、室内岩样物理力学性质试验研究，选取工作帮和非工作帮岩土体物理力学计算参数，BH1滑坡体现状物理力学参数见表1，BH2滑坡体现状物理力学参数见表2。

根据露天煤矿BH1和BH2勘察资料，建立三维计算模型。长×宽×高=120 m×60 m×50.2 m，前 6级台阶高8 m，第7级台阶高2.2 m，台阶坡角均为65°。地层岩性分布自上而下依次为砂土、砂质泥岩、1#泥岩、2#煤、1#粉砂岩、2#泥岩、2#粉砂岩。根据露天煤矿非工作帮BH2边坡勘察资料，长×宽×高=140 m×60 m×55 m，弱层倾角取5.6°，整体坡面角取30°。地层岩性分布自上而下依次为填土、砂土、黏土、高岭土、2煤底板。

  

图1 BH1边坡数值分析结果

1）由图1（a）可知，位移自上而下逐渐减小，边坡中上部发生了较大位移，位移最显著的区域主要集中于砂土和砂质泥岩层，坡顶最大位移达到了0.1m；由图1（b）可知，工作帮上部3个台阶均发生不同程度的滑坡；

2）由于BH2滑坡体主要是排弃物，控制滑坡结构面类型为沿煤层底板分布的高岭土层，滑坡体物质组成为露天开采的剥离土和第四系松散堆积物，工程性质比较差，是滑坡的主要因素。同时地表有排土堆积，重力作用加剧滑坡。

3.3.2 BH2非工作帮边坡稳定性分析

现场滑坡体后缘可见大量深而宽的拉张裂隙，前缘有滑坡鼓丘和鼓张裂隙，均为滑坡前的征兆。2014年12月16日BH2边坡曾发生变形滑动，滑坡规模较大，BH2滑坡体后缘形态验证了数值计算的正确性。

  

图2 BH2边坡数值分析结果

1）位移最显著的区域主要集中于坡脚的高岭土层，坡脚最大位移达到了0.2 m，BH2整体呈圆弧折线滑坡。在高岭土弱层以上出现圆弧滑坡，与高岭土相交后，沿高岭土弱层直线滑坡。

对于公路企业而言，在实践过程中还需要合理配置专业的操作人员和维护人员，要求相关的人员能够了解设备的构造性能，操作规程以及养护知识内容，同时要根据规则以及流程使用设备，及时对设备的运行状态进行检修，发现问题时需要及时排除，保证每个环节都处于正常状态[4]。

2）工作帮上部3个台阶出现失稳的主要原因是第四系松散风积砂自稳能力差，经常在台阶的后缘形成拉张裂缝，当电铲采掘挖断根部时，岩体突然脱离母体翻滚而下形成崩塌。

采用有限元强度折减法进行计算，计算所得稳定系数为0.9，说明边坡处于滑动失稳状态；计算所得三维位移云图和最大剪应变云图如图2。

4 边坡设计参数优化

4.1 边坡台阶高度优化

采用极限平衡法Janbu条分法，借助Geo-Slope软件对几个土层分别计算其台阶高度为6、8、10 m的稳定系数，台阶坡度均取65°。岩土体物理力学计算参数同前，计算不同台阶高度下的稳定系数（表3），从而进行台阶高度优化分析。

 

表3 不同土层不同台阶高度下的稳定系数表岩性

  

岩性 6 m台阶 8 m台阶 10 m台阶砂土黏土1#泥岩2#泥岩粉砂岩1.03 1.16 1.17 1.38 3.17 0.74 0.93 0.93 1.11 2.48 0.67 0.84 0.83 0.99 2.18

1）露天矿现在的开采台阶高度为8 m，砂土、黏土和1#泥岩都将出现边坡失稳，2#泥岩稳定系数虽然大于1，但是安全储备过低，也具有滑坡的危险。

2）可以看到1#泥岩和2#泥岩2种岩层在开挖高度为6 m时可基本保持稳定，而砂土和黏土由于其工程性质极差，建议在台阶高度低于6 m的情况下进行开挖。

3）粉砂岩在台阶高度10 m时依然具有较高的稳定系数。

4.2 边坡角度优化

根据边坡工程和地形特征，进行不同滑动面的边坡稳定性计算和分析。分别对最终端帮边坡23°、26°、28°3个边坡角进行计算。计算方法为极限平衡法，包括普通条分法（Ordinary）、毕肖普条分法（Bishop）和简布法（Janbu），并分别给出安全系数以作比较，端帮最终边坡安全系数见表4。

 

表4 端帮最终边坡安全系数表

  

分析方法 边坡角23° 边坡角26° 边坡角28°Ordinary Bishop Janbu 1.403 1.445 1.385 1.238 1.268 1.221 1.141 1.223 1.112

煤矿端帮的开挖角度现为26°，由上述计算结果可以看出，按该角度开挖的最终边坡安全系数低于《煤炭工业露天矿设计规范》对于安全系数的要求。根据表4结果，当开挖边坡角为23°时，安全系数在1.3～1.5之间，可以满足规范要求。所以，建议端帮的最终边坡角为23°。

武陵山景区周边也有著名旅游景区，如武隆仙女山、大木花谷等相应也有特色小镇建设的规划，存在区域内的竞争关系。

5 结语

露天矿边坡受地形地貌、地层岩性、地质构造、软弱结构层和水等因素影响，加上露天采坑的不断加深，边坡稳定问题日益突出，对露天采场的安全构成了严重威胁。通过采用强度折减法和极限平衡方法分析了边坡稳定性，并优化了边坡台阶高度和坡角设计参数，得出以下2点：工作帮边坡整体保持稳定，但是上部3个台阶局部可能发生圆弧型滑坡或崩塌；非工作帮边坡稳定系数为0.9，发生了圆弧-顺层滑坡，主要原因是结构面类型为坡脚高岭土层，加之地表重物堆载加剧滑动趋势。边坡开挖时，泥岩、砂土和黏性土台阶高度建议低于6 m，粉砂岩台阶高度可达10 m。当开挖边坡角为23°时，安全系数在1.3～1.5之间，可以满足规范要求。

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