[01190756]寒区环境下蒙库铁矿高陡边坡稳定性分析与安全控制研究

新疆富蕴县蒙库铁矿是宝钢集团新疆八一钢铁公司可持续发展的主要矿石原料基地之一,矿床西段长3400m,宽650m,面积约2.0km2。该矿现采用露天开采,初步设计最终边坡高度100～260m,最终边坡角上盘48?,下盘50?,端帮50°,开采终了时阶段坡面角为65?,生产时阶段坡面角为70?。 蒙库铁矿在进行初步设计时,并未对边坡进行系统研究,相关力学参数也较欠缺,因此,边坡角的确定是否为最优值得探讨。而在露天矿山中,边坡角每提高1?,即可取得较高的经济效益,但这种提高不能以边坡安全性为代价,必须在全面系统研究的基础上进行。同时,该矿处在寒区,冻融作用对裂隙化岩体稳定性产生了较严重影响,加之边坡几何特性的高陡性、地质条件的复杂性,构成了一定的安全隐患。为解决上述问题,宝钢集团新疆八一钢铁有限公司于2007年下达了“寒区环境下蒙库铁矿高陡边坡稳定性分析与安全控制研究”科研项目任务。针对寒区矿山高陡边坡特殊的地质条件、几何特性及工程扰动性特点,以新疆蒙库铁矿边坡工程为依托,通过冻融试验及理论分析,揭示了冻融效应对露天岩质边坡岩体力学性能与稳定性影响的机理;进行了工程地质分区及基于冻融折减的岩体质量评价,估算并获取了岩块与岩体的各种物理力学参数;监测了采场爆破震动效应,确定了震强模型,评价了爆破震动对边坡的稳定性影响;在边坡的稳定性仿真计算基础上,推荐了最终边坡角、阶段边坡角和深部强化开采方案;制订了相关安全控制措施,推荐采场矿岩爆破的孔网参数及控制爆破参数,建立了蒙库铁矿露天边坡的监测网络及数据分析和预警预报的思路。 （1）通过冻融循环实验和理论分析,揭示了冻融效应对露天边坡岩体力学特性的影响规律和机理,通过引入冻融折减系数,提出了寒区环境下岩质高陡边坡 的稳定性分析新方法; （2）通过数值模拟,揭示了蒙库铁矿在复杂开采条件下围岩应力场、位移场等的变化规律与分布特征,提出了蒙库铁矿高边坡坡角的优化方法和深部陡帮开采方案; （3）通过现场试验,确定了蒙库铁矿岩石高陡边坡的爆破振动衰减规律,提出了考虑地质条件（RMR）影响下的爆破振动控制标准; （4）在传统安全控制措施的基础上,提出了以冻融效应阻隔为主的寒区露天高陡边坡预防性安全控制新方法。 该成果已在寒区露天矿山得到成熟应用,如新疆雅满苏钢铁有限公司的磁海铁矿即采用了该成果,应用情况表明,该技术在寒区岩质矿山边坡力学参数选取、稳定性评价以及边坡安全控制方面,均能进行安全的应用。