摘　要

矿山露采边坡稳定性评价以及边坡角的优化问题，是决定和制约露天矿山企业生存发展的根本问题之一，如何在保证边坡安全的前提下做到多采矿少剥离一直是露天矿山企业追求的目标。矿山露采边坡为动态稳定边坡，其稳定性要求不同于铁路、公路等线路工程边坡和水电工程边坡。一方面，由于露采边坡人工卸荷持续进行，边坡作用因素众多并且具有不确定性，露采边坡失稳发生的机理还不能完全掌握，单一的边坡稳定性评价方法很难全面、准确、客观地评价露采坡体的变形演化过程，必须进行综合评价；另一方面，在露采边坡稳定性满足相应矿山开采要求的前提下，如何优化整体边坡角、二级边坡角和台阶坡角及其组合形式，尽可能减少剥离量，提高经济效益，一直是露天矿山企业追求的目标。有关研究资料表明，我国露采的铁矿石量和有色金属矿石量分别占到相应矿石总量的90%和52%。金属矿山的最终边坡角，多在30°～60°范围内，总体边坡角每增大1°，剥离量可减少3.43%～3.91%。若一味追求小的剥离量，边坡角过大容易发生变形破坏而失稳，将威胁或直接危害矿山内的生产人员和设备的安全；但过于安全的边坡设置则边坡角较小，又将增大剥采比，降低露天矿山企业的经济效益。因此，矿山露采边坡的稳定性评价及边坡的优化是十分必要的，它能为矿山企业在保证边坡安全的前提下多采矿少剥离提供依据。

本书以某铁矿露采高边坡（300～500m）为研究对象，以该矿山地质环境条件、露采边坡岩土体结构和边坡变形演化模式为基础。首先，对矿山露采边坡进行已有勘查、治理、开采、监测等资料的综合收集利用和现场调查，分析了影响露采边坡稳定性的主要因素，总结露采边坡破坏模式和破坏机理，对矿山露采边坡进行了工程地质平面分区和剖面分带；根据边坡结构特征和破坏模式及主要影响因素选择适宜的稳定性评价方法和坡角优化方法，建立了边坡稳定性和边坡优化评价体系。

其次，利用数值模拟分析法、刚体极限平衡法和极射赤平投影分析法，采用Flac3D、ANSYS、Matlab、Slide和Excel软件，分析、计算了东帮边坡浅表全强风化层近圆弧形破坏、顺土岩接触面破坏；西帮边坡岩体楔形破坏；东帮边坡整体破坏等不同破坏模式下，在现状开采高程（坡高约320～370m）和预定开采高程（坡高360～440m）时在自然、降雨以及地震工况下矿山应力场和应变场分布情况和稳定系数。

最后，根据露采边坡不同岩土体的分区分带特征，结合规范对露采矿山一级安全等级边坡不同工况下所需的稳定安全系数要求，采用成熟的优化理论，对设计终了边坡角、二级边坡角和台阶坡面角进行优化；对优化的整体边坡角和二级边坡角再进行三维模拟检验，可为露采边坡削坡剥离提供参考。

本研究工作注重实用，很多评价事项依据现行规范要求进行，主要针对以前勘查时对水工环开采技术条件尤其是对边坡稳定性研究程度较低的、现在已经开采到一定深度，还将继续向下开采的潜在危险性较大的矿山露采高边坡稳定性评价和坡角优化研究。希望能对该类矿山露采边坡稳定性评价及边坡优化有所裨益，同时也可供露天矿山企业地质、采矿工程技术人员和管理人员，以及从事地质灾害防治勘查、设计的人员参考。

关键词：铁矿；露釆高边坡；稳定性评价；边坡优化