露天金矿边坡稳态数值分析及开采深度优化

露天金矿边坡稳态数值分析及开采深度优化

薛海瑞

内蒙古太平矿业有限公司 015300

摘要：随着我国金矿资源开采深度的增加，露天金矿的开采边坡稳定性问题日益突出。为了提高开采安全性和资源利用率，本文以某露天金矿为例，采用数值模拟的方法，对泥岩开采边坡进行稳态分析。首先，通过地质调查和实地测量，确定了金矿的开采深度和边坡坡度等关键参数；然后，利用FLAC3D软件进行了开采过程的数值模拟，模拟结果表明，在一定深度范围内，随着开采深度的增加，边坡的稳定性降低，存在边坡滑动的可能性。通过对边坡稳定性因素的分析，提出了针对性的稳态开采深度优化方案，实现了资源的全面合理利用，提高了开采深度并确保边坡稳定。本文的研究结果为露天金矿的安全高效开采提供了理论支持，具有重要的实际意义。

关键词：露天金矿; 边坡稳定性; 开采深度; 数值模拟; 资源利用率;

引言

随着我国对金矿资源的开采深度不断加深，露天金矿的边坡稳定性成为了一个不容忽视的问题。安全性和资源利用率是露天金矿开采过程中需要解决的关键问题。在针对泥岩开采边坡进行稳态分析的过程中，需正确确定金矿的开采深度和边坡坡度等关键参数，同时也需要借助于数值模拟方法，制定出最优的开采深度方案。为了最大程度地提高资源利用率并确保露天金矿的安全开采，本文将利用数值模拟软件FLAC3D，对某露天金矿的开采过程进行模拟观察，以期能够通过对开采深度、边坡坡度等因素的掌控，实现最合适、最安全的开采深度优化。本研究所得出的结果，对于指导露天金矿的安全、高效开采具有重要的现实意义。

1、露天金矿稳态边坡稳定性初探

1.1 金矿资源开采深度的问题

在露天金矿开采的实践中，开采深度的选择是一项至关重要的决策[1]。这一决策不仅关乎金矿资源的获取量，更与边坡稳定性及整个开采过程的安全性息息相关。

随着开采深度的逐步增加，我们面临的挑战也日益增多[2]。一方面，较深的开采深度意味着我们能够接触到更为丰富的金矿资源，从而提高资源的利用率；但另一方面，这也给边坡的稳定性带来了极大的挑战。边坡失稳不仅可能导致资源的损失，更可能引发严重的安全事故，对人员和设备构成威胁。

因此，在开采过程中，我们需要找到一个合理的开采深度平衡点。这需要我们综合考虑多种因素，如地质条件、技术水平、经济效益等。通过科学评估和分析，我们可以确定一个既能确保资源充分开采，又能维护边坡稳定性的最佳开采深度。

这样的决策不仅有利于提高金矿资源的开采效率，更能够保障开采过程的安全进行。只有在确保边坡稳定的前提下，我们才能放心地进行开采工作，避免不必要的风险和损失。因此，在选择开采深度时，我们必须谨慎权衡各种因素，找到最佳的平衡点，实现露天金矿开采的安全高效进行。

1.2 影响边坡稳定性的主要因素

边坡稳定性在露天金矿开采中扮演着至关重要的角色，其受多种因素的共同影响。

首先，地质条件是边坡稳定性的根本因素[3]。岩层的性质、构造、节理裂隙等地质特征决定了边坡的抗剪强度和变形特性。例如，坚硬的岩石层通常具有较好的稳定性，而含有软弱夹层或节理发育的岩层则更容易出现失稳现象。

其次，开采方式的选择对边坡稳定性有着直接影响。不同的开采方法、采场尺寸和采矿压力都会对边坡产生不同程度的扰动。不合理的开采方式，如过度开采或无序开采，会破坏岩体的自然平衡状态，增加边坡失稳的风险。

此外，边坡设计参数的合理性也是确保边坡稳定的关键。边坡坡度、开挖高度、支护措施等设计参数需要根据地质条件和开采方式进行科学合理的确定。过高的边坡坡度或过大的开挖高度会增加边坡的应力集中，而缺乏有效的支护措施则无法及时对边坡进行加固，都可能导致边坡失稳。

因此，在露天金矿开采过程中，我们需要综合考虑地质条件、开采方式和边坡设计参数等多种因素，采取科学合理的措施来提高边坡稳定性，确保开采工作的安全进行。只有这样，我们才能有效地避免边坡失稳带来的风险，实现金矿资源的可持续开采。

2、露天金矿开采边坡稳态分析

2.1 地质调查和实地测量的应用

在露天金矿开采中，边坡稳态分析至关重要[4]。首先，必须实施详尽的地质调查，涵盖地层岩性、构造构象及产状走向等关键信息。这些详尽的调查资料是分析金矿地质特征的重要基础，有助于我们深入理解金矿的构造特性，从而为后续的边坡稳态分析提供坚实的数据支撑。只有掌握了准确的地质数据，我们才能更有效地评估边坡的稳定性，确保开采过程的安全与高效。

实地测量作为地质调查的重要环节，对金矿开采边坡进行精确测量至关重要。通过获取边坡坡度、节理发育情况和岩石力学性质等参数，我们能够建立更为准确的边坡数值模型，并验证模拟分析的结果。这些数据为边坡稳定性评估和开采策略优化提供了强有力的支持，确保开采过程的安全和高效。

通过地质调查和实地测量，研究者可以更加全面地了解金矿的地质特征和边坡的实际情况，为后续的数值模拟提供可靠的依据。这些工作也是保障边坡稳态分析准确性和可靠性的重要保障。

2.2 利用FLAC3D进行数值模拟

2.2 利用FLAC3D进行数值模拟：首先，根据地质调查和实地测量结果，建立了露天金矿的边坡数值模型。然后，设定了开采深度、边坡坡度等关键参数，并进行了FLAC3D软件的数值模拟[5]。模拟结果显示，在不同开采深度下，边坡的应力分布、位移和变形情况均得以展现。通过分析模拟结果，可以清晰地了解开采深度增加对边坡稳定性的影响，识别潜在的滑动体，并评估边坡的稳定性。此外，模拟还可进一步优化开采方案，如调整开采深度、坡度等参数，以提高边坡稳定性和减少开采风险。因此，利用FLAC3D进行数值模拟是一种有效的手段，可为露天金矿开采边坡稳态分析提供可靠的数值支持。

3、开采深度优化与资源利用率提升

3.1 针对性的稳态开采深度优化策略

基于开采边坡稳态分析的结果，我们提出以下优化策略：

首先，当开采深度达到一定数值时，应立即采取边坡加固措施，如增设锚杆、锚索等，以提升边坡的整体稳定性。其次，通过科学规划，降低开采边坡的倾向度和坡角，有效减少边坡滑动的风险。再次，利用FLAC3D等数值模拟软件，结合现场实际情况，精确调整开采深度范围，确保在保障边坡稳定的同时，最大化金矿资源的开采量。此外，加强边坡监测系统的建设，实时监测边坡的变形和位移情况，及时预警潜在风险。最后，制定完善的应急预案，以应对边坡变形或滑动等突发情况，确保人员和设备的安全。

通过实施这些策略，我们能够在保证开采安全的前提下，提高金矿资源的利用率，实现稳态开采深度的优化。

3.2 优化方案在金矿开采中的实际应用及效果

优化方案在露天金矿开采中展现出了显著的实际应用效果。通过实施针对性的开采深度优化策略，边坡的稳定性得到了有效控制，显著降低了边坡滑动的风险。这不仅确保了开采过程的安全，还为资源的顺利开采提供了强有力的保障。

在实际操作中，优化方案不仅提升了开采效率，还进一步提高了资源的利用率。随着开采深度的合理增加，矿石的提取速度明显加快，为金矿开采带来了更高的经济效益。

这一成功的应用案例为其他类似金矿的开采提供了宝贵的参考。通过借鉴这一优化方案，其他金矿可以更好地实现资源的合理开采，并保障开采过程的安全。这一优化方案的实际指导意义在于，它提醒我们在开采过程中要注重科学规划和技术创新，以实现可持续发展和安全生产的目标。

结束语

本论文以某露天金矿为例，结合地质调查和实地测量，通过数值模拟的方法进行泥岩开采边坡稳态分析，探索了影响边坡稳定性的主要因素，指出了随着开采深度的增加，边坡稳定性的降低，存在边坡滑动的可能性。在此基础上，我们提出了针对性的稳态开采深度优化方案，从而实现资源的全面合理利用，同时提高了开采深度并确保边坡稳定。然而，本研究的结果仅在研究区域的金矿中具有一定的参考价值，对于具有不同地质条件的金矿，需要做进一步针对性的研究。希望本论文的研究结果可以对实现露天金矿的安全高效开采提供一定的理论支持。

参考文献

[1]石兴国,韩永生,赵斌.露天煤矿边坡稳定性数值模拟分析[J].能源与环保,2022,44(07).

[2]安振华.露天矿开采边坡稳定性分析[J].山西冶金,2022,45(04).

[3]李山存.露天矿边坡稳定性分析与数值模拟[J].中国矿山工程,2023,52(03).

[4]陶志刚,张慧,成乐,杨晓杰,史广诚.露天金矿边坡稳态数值分析及开采深度优化[J].金属矿山,2023,(05).

[5]李运胜方庆红.矿山露天开采境界优化及边坡稳定性分析[J].中国锰业,2022,40(05).