长山壕金矿东露天采场境界重新圈定及其稳定性分析

焦金伟

摘要：露天矿山边坡稳定性是矿山安全生产的主要影响因素之一。针对长山壕金矿东露天采场逐渐转入深部开采后出现的多处区域不同规模的滑坡及不稳定现象，对原东露天采场境界进行重新圈定，并对重新圈定的露天境界边坡进行了稳定性分析。详细介绍了东露天采场境界方案比选、道路参数的选择与设置、露天境界的重新圈定及边坡稳定性分析等。结果表明，优化后的露天境界边坡整体处于稳定状态，满足安全生产要求。

关键词：露天矿山;深部开采;边坡;露天境界;边坡角;稳定性

中图分类号：TD854文献标志码：A开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

文章编号：1001-1277（2020）04-0038-04doi：10.11792/hj20200408

內蒙古太平矿业有限公司长山壕金矿（下称“长山壕金矿”）东露天采场逐渐转入深部开采后，多处区域出现不同规模的滑坡及不稳定现象，造成采场主运输道路中断，加固设施破坏，不能按照原设计靠界、放缓边坡角，增加安全平台宽度等难题;已经严重威胁露天采矿作业的安全，制约矿山露天采矿长期计划的实施。为了缓解矿山存在的上述难题，需要对原东露天采场设计进行修改，提高东露天采场边坡稳定性，满足矿山安全生产的需要。本文依据长山壕金矿东露天采场最新边坡稳定性研究成果，重新确定露天境界最终边坡角参数，对原东露天采场设计进行修改，采用Micromine矿业软件进行露天境界重新圈定与优化，并对初步重新圈定的东露天采场境界边坡进行稳定性计算，根据计算结果对境界边坡参数反复优化，使其满足GB 50771—2012 《有色金属采矿设计规范》和GB 51016—2014 《非煤露天矿边坡工程技术规范》安全系数要求。

1 工程背景

长山壕金矿位于内蒙古自治区乌拉特中旗新忽热苏木北10 km的浩尧尔忽洞地区，属于低品位特大型黄金矿山。长山壕金矿于2007年10月投产，露天开采，分为东露天采场和西露天采场，生产规模为20 000 t/d。2014年，扩建工程新增生产能力20 000 t/d，同年西露天采场生产接近尾声，扩建工程主要为东露天采场，扩建后生产能力为40 000 t/d，服务年限10 a。

东露天采场位于内蒙古西部阴山山脉，属纬向构造带，矿区地形地貌条件简单，地层岩性较复杂，岩体软弱夹层和薄层发育带均构成贯通性宏观软弱面，对露采边坡的稳定构成较大威胁;采用单一汽车运输方式，台阶高度12 m（部分并段后24 m），最终边坡角42°～44°。2006年至2018年，已开采12 a，现最高开采标高1 696 m，最低开采标高1 438 m。随着东露天采场采深不断延深，边坡高度不断加大，滑坡规模越来越大，频率也愈加频繁，仅2016至2017年就发生9起较大规模的滑坡事故。从滑坡的位置分布来看，广泛分布在东露天采场南帮中下部和北帮。长山壕金矿对这些滑坡区域通过局部削方、留置宽平台，降低台阶高度和坡面角等手段，勉强维持生产;局部地区虽然经过了边坡加固，但是仍旧发生了大规模的滑坡灾害，严重威胁矿山的安全生产。

为解决东露天采场威胁安全生产的问题，依据《内蒙古太平矿业有限公司边坡稳定性评价及危险性区划研究结题报告》，经过现场踏勘，采用Micromine矿业软件对露天境界进行优化和重新圈定，并对重新圈定的露天境界边坡进行了稳定性分析。

2 露天境界圈定

2.1 境界圈定原则

长山壕金矿东露天采场重新进行露天境界圈定的原则主要有：

1）以Micromine矿业软件现金流法进行境界优化圈定。

2）以平均剥采比不小于经济合理剥采比校核露天境界[1]。

2.2 经济合理剥采比的确定

根据矿床开采技术条件、地质品位、采剥成本、堆浸回收率及预测的黄金价格等技术经济指标，计算经济合理剥采比[2]。计算参数及计算结果见表1。

本次设计选取的经济合理剥采比为8.06 m3/m3。

2.3 露天境界最终边坡角

露天境界最终边坡角根据《内蒙古太平矿业有限公司边坡稳定性评价及危险性区划研究结题报告》推荐的边坡角进行选取，选择的露天境界最终边坡角：北帮取36.5°，南帮取38.0°。

2.4 境界优化主要参数

采用Micromine矿业软件，根据确定的技术经济参数进行境界圈定及优化。境界优化主要输入参数见表2。

2.5 露天境界方案

2.5.1 Micromine嵌套境界圈定

采用Micromine矿业软件分别按照露天底标高1 156 m、1 168 m、1 180 m、1 192 m、1 204 m进行露天境界圈定，圈定结果见表3。

2.5.2 Micromine嵌套境界经济分析

按照表3中技术经济参数对各境界进行效益分析，分析结果见表4。

2.5.3 露天境界底标高选择

1）经济分析。根据表4多境界效益分析结果可知，底标高1 204 m境界优于底标高1 192 m境界，底标高1 192 m境界优于底标高1 180 m境界。

2）技术分析。

（1）露天底标高1 204 m境界。露天底标高1 204 m 境界边坡与开采现状边坡重合度非常高（见图1），现场施工中施工面无法满足最小采矿工作面宽度要求，技术上不可行。

（2）露天底标高1 192 m境界。露天底标高1 192 m 境界边坡与开采现状边坡间距较小（见图2），现场施工中施工面难以满足最小采矿工作面宽度要求，技术上不可行。

（3）露天底标高1 180 m境界。露天底标高1 180 m 境界边坡与开采现状北坡间距40～60 m，南坡间距30～50 m，南北坡均有少量局部边坡间距较小（见图3），基本满足现场施工最小采矿工作面宽度要求，技术上可行。

3）露天境界方案选取。露天底标高1 180 m境界经济上合理，技术上可行，设计推荐选用露天底标高1 180 m境界。

2.6 道路参数选择及设置

1）矿山现有矿岩运输设备。长山壕金矿东露天采场现有矿岩运输设备有用于岩石剥离的220 t电动轮自卸汽车（车宽7.3 m）和TR100 t自卸汽车（车宽5.9 m），用于采矿生产的TR50 t自卸汽车（车宽4.1 m）[3]。

2）道路参数选择。

（1）1 252 m台阶以上。矿山主运输道路宽度按照220 t电动轮自卸汽车进行设计，计算双车道道路宽26.0 m，考虑境界边坡常有塌落发生，选取双车道道路宽32.0 m，增加的6.0 m宽用于拦截塌落废石及塌落废石清理。道路坡度8 %，每300 m坡长设缓和坡段60 m。

（2）1 204～1 252 m台阶。矿山运输道路主要用于矿石运输，道路宽度按照TR50 t自卸汽车进行设计，双车道道路宽20.0 m。道路坡度8 %，每300 m坡长设缓和坡段60 m。

（3）1 180～1 204 m台阶。矿山运输道路主要用于矿石运输，道路宽度按照TR50 t自卸汽车进行设计，单车道道路宽13.8 m。

2.7 圈定露天境界

根据已确定的最终边坡角、运输道路参数等，对选取的露天底标高1 180 m境界进行详细圈定。先对初步圈定的露天境界进行稳定性分析计算，再对圈定后的露天境界边坡参数进行调整优化。经过反复调整优化，使设计的露天境界处于整体稳定状态。圈定后的露天境界参数见表5，露天境界内矿岩量见表6。

3 露天境界边坡稳定性分析

3.1 设计安全系数综合选取

1）根据GB 50771—2012 《有色金属采矿设计规范》和GB 51016—2014 《非煤露天矿边坡工程技术规范》，长山壕金矿在考虑边坡岩体自重和地下水条件下（荷载组合Ⅰ）的设计安全系数为1.25～1.20，考虑到本区域水文地质条件简单、地下水不发育的特点，在荷载组合Ⅰ条件下仅考虑边坡岩体自重进行稳定性计算。

2）露天矿边坡受多次生产爆破的影响，因此必须考虑自重及爆破震动（荷载组合Ⅱ）作用下的稳定性计算，且设计安全系数为1.20～1.15。

3）矿区处于低于6度的地震烈度范围内，根据GB 50771—2012 《有色金属采矿设计规范》规定，边坡稳定性分析不再考虑地震条件下荷载组合Ⅲ工况。

3.2 稳定性分析

对重新圈定的露天境界边坡进行稳定性计算，优化前N1、N3、S3剖面稳定性微差，经再次优化后全部剖面达到稳定要求。境界各剖面设计及优化后安全稳定性系数见表7，再次优化的露天境界的安全稳定性分析结果表明，优化境界的各边坡剖面均处于整体安全稳定状态，满足GB 50771—2012 《有色金属采矿设计规范》和GB 51016—2014 《非煤露天矿边坡工程技术规范》安全系数要求。优化境界及邊坡稳定性分析剖面见图4。

4 结 语

根据长山壕金矿东露天采场矿床开采技术条件等，采用Micromine矿业软件对露天境界进行了重新圈定。重新确定了经济合理剥采比，设计5种露天底标高境界圈定方案，经过经济技术对比选择露天底标高1 180 m境界固定方案，并选择合理的道路参数。对重新圈定的露天境界边坡进行稳定性分析可知，重新圈定的东露天采场境界的各边坡剖面均处于整体安全稳定状态，安全系数满足要求。长山壕金矿东露天采场境界重新圈定及优化，提高了边坡整体稳定性，保障了采矿生产安全，同时也缓解了矿山供矿困难的问题，为采矿长期计划的实施提供了有力支撑。

[参 考 文 献]

[1] 《采矿设计手册》编委会.采矿设计手册：矿床开采卷[M].北京：中国建筑工业出版社，1987.

[2] 王运敏.现代采矿手册[M].北京：冶金工业出版社，2012.

[3] 王运敏.中国采矿设备手册[M].北京：科学出版社，2007.

Abstract：The slope stability is one of the major issues of safe mining operation in open-pit mines.The east open-pit stope of Changshanhao Gold Mine is gradually shifting to deep mining，during which many areas incur land slides of different scale and instability.In light of that，the previous east open-pit boundary is re-delineated and the slope stabi-lity of the re-delineated open-pit boundary is analyzed.The paper in detail introduced the comparison and selection of the east open-pit stope boundary，the selection and settings of road parameters，the re-delineation of open-pit boundary and slope stability analysis.The results show that the slope of the optimized open-pit boundary is generally stable and can meet the requirement of safe production.

Keywords：open-pit mine;deep mining;slope;open-pit boundary;slope angle;stability