[发明专利]一种露天矿端帮边坡形态的优化方法

说明书

一种露天矿端帮边坡形态的优化方法，属于露天开采领域。该方法包括：结合露天矿端帮边坡的具体情况，定性分析稳定性影响因素及潜在滑坡模式；对露天矿端帮边坡岩土体进行力学实验，得到其物理力学指标；确定露天矿端帮边坡的安全储备系数K；将露头矿端帮边坡划分为n个阶段；调整各阶段平盘宽度，当稳定性系数Fs满足︱F_S‑K︱≤0.01，完成各阶段边坡形态优化；结合强度折减理论算法，运用FLAC^3D有限差分数值模拟软件对以上得到的最优边坡形态方案进行模拟检验，进一步验证最优边坡形态的可行性。该方法确保了最大程度地回收端帮下压煤，为边坡形态的设计提供了依据，同时也为露天矿创造了大量的经济效益。

技术领域

本发明属于露天开采领域，特别涉及一种露天矿端帮边坡形态的优化方法。

背景技术

大型露天煤矿的端帮为保证露天矿边坡的长期稳定，在边坡设计时，端帮边坡角度的取值过于保守，导致露天矿端帮边坡地表境界与底部境界错落面下压覆大量煤炭资源，对露天煤矿的经济效益有着不利的影响。因此，如何设计合理的端帮边坡形态，回采端帮下压煤是露天采矿领域研究的一大重点。

目前大多数露天煤矿实行内排压帮工艺，很大程度上缩短了端帮的暴露长度与暴露时间，使得端帮加陡具备可行性，即端帮边坡形态可以进行优化。现有技术进行端帮边坡形态优化时大多根据经验及边坡形态现状进行小角度加陡或局部加陡，虽然此方法可行，具有一定的安全性，但是没能兼顾到经济效益最大化。因此迫切需要提出一种对露天矿端帮边坡形态进行分阶段优化的方法，保障露天矿安全生产的同时又能创造最大的经济效益。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种露天矿端帮边坡形态的优化方法。该方法确保了最大程度地回收端帮下压煤，为边坡形态的设计提供了依据，同时也为露天矿创造了大量的经济效益。

本发明的一种露天矿端帮边坡形态的优化方法，包括以下步骤：

步骤1，结合露天矿端帮边坡的具体情况，定性分析露天矿端帮边坡稳定性影响因素及露天矿端帮边坡潜在滑坡模式；

步骤2，对露天矿端帮边坡岩土体进行力学实验，得到露天矿端帮边坡岩土体物理力学指标；

步骤3，确定露天矿端帮边坡的安全储备系数K；

步骤4，调整露天矿端帮边坡各阶段平盘宽度，对露天矿端帮边坡形态进行分阶段优化，其具体优化方法为：

(1)分阶段，具体为：

将露头矿端帮边坡划分为n个阶段；

所述的n根据露天矿端帮边坡岩土体中存在的多个炭质泥岩弱层确定，从边坡坡顶开始，依次为1弱层，2弱层，……n弱层；

从边坡坡顶值1弱层为第1阶段，1弱层至2弱层为第2阶段，以此类推，n-1弱层至n弱层为第n阶段；

(2)对各阶段平盘宽度进行调整：

调整第1阶段平盘宽度，计算边坡坡顶至1弱层的稳定性系数Fs，当稳定性系数Fs满足︱F_S-K︱≤0.01，此平盘宽度即为第1阶段优化后边坡形态；

调整第2阶段平盘宽度，计算边坡坡顶至2弱层的稳定性系数Fs，当稳定性系数Fs满足︱F_S-K︱≤0.01，此平盘宽度即为第2阶段优化后边坡形态；

依次类推，……调整第n阶段平盘宽度，计算边坡坡顶至n弱层的稳定性系数Fs，当稳定性系数Fs满足︱F_S-K︱≤0.01，此平盘宽度即为第n阶段优化后边坡形态；

(3)根据依次确定的n个阶段的平盘宽度，确定出最终端帮边坡开采角度，完成露头矿端帮边坡形态的优化设计，得到最优边坡形态；