台階坡面角(angle of bench slope)是指台階坡面與水平面的夾角。其值與礦岩性質、岩層的傾角、傾向、構造、穿孔爆破方法和台階存在時間等因素有關。台階坡面角又分工作檯階坡面角和最終台階坡面角。後者小於前者。台階坡面角對工作幫坡角和最終邊坡角有一定影響。中國金屬礦山的台階坡面角一般為65°~70°。
基本介紹
- 中文名：台階坡面角
- 外文名：angle of bench slope
- 學科：開採工程
- 領域：能源
- 範圍：露天開採
- 角度：台階坡面角一般為65°~70°
簡介,研究台階坡面角的取值範圍的必要性,確定最終邊坡角常用的方法,總結,
簡介
台階坡面角(angle of bench slope)是指台階坡面與水平面的夾角。其值與礦岩性質、岩層的傾角、傾向、構造、穿孔爆破方法和台階存在時間等因素有關。台階坡面角又分工作檯階坡面角和最終台階坡面角。後者小於前者。台階坡面角對工作幫坡角和最終邊坡角有一定影響。中國金屬礦山的台階坡面角一般為65°~70°。
研究台階坡面角的取值範圍的必要性
露天邊坡穩定性研究的實質就是確定經濟合理的最終邊坡角。最終邊坡角由台階高度、台階寬度及台階坡面角組合而成，其中產能確定了穿爆設備選型及台階高度。
台階坡面角的大小，直接影響最終邊坡角的大小及邊坡穩定性。套用關鍵字“台階坡面角”及“邊坡穩定性”檢索了近20年發表的有關論文，並未發現台階坡面角取值範圍的相關研究。過去通常根據設計規範或主觀經驗定性地確定台階坡面角，常常發生儘管最終邊坡角較緩，但因台階坡面角取值過大而發生滑坡的現象，因此，有必要研究台階坡面角的取值範圍。
確定最終邊坡角常用的方法
確定最終邊坡角的常用方法有經驗類比法、極限平衡法、數值分析法等。其中，經驗類比法叫僅通過對比分析相似條件下的邊坡工程，主觀選取相應的邊坡構成參數，缺少對邊坡的系統性分析，誤差較大，設計中往往偏保守，極限平衡法用需要事先假定滑動面的位置和形狀，對岩質邊坡的適用性不強；數值分析法一般套用三維有限單元法(ANSYS)、二維或三維彈塑性有限元法(PHASE2)及有限差分法(FLAC）。有限元和有限差分法考慮了邊坡體的應力應變關係，都可較真實的仿真露天開挖的全過程，克服了各類極限平衡方法必須事先查清是否存在或假定存在滑動面的弱點，但除ABAQUS外一般有限元程式不能直接計算安全係數。ANSYS軟體建模較為方便、快捷叫，但求解速度慢，且不適用於求解大變形和位移不連續問題，而有限差分法(FLAG-3D)考慮邊界靈活，彌補了有限元法的上述不足，還可藉助ANSYS建模及輸出計算結果，且可驗算安全係數。
總結
隨著台階坡面角的增大和平台寬度的減小最終邊坡角逐步增大.最終邊坡角過陡會使露天邊坡處於受拉狀態的台階坡面過多，在長期重力及爆破震動作用下受拉區易發生拉伸疲勞破壞，從而增加了邊坡維護費用；反之，會增大剝離量。套用FLAG-3D研究確定了各部位台階坡面角的取值範圍及最終邊坡角，得出如下主要結論：
(1)該露天礦南北剖面附近凹陷露天台階坡面角宜取60°~64°，山坡露天台階坡面角宜取60°~63°；
(2)該露天礦南北剖面附屬檔案經濟合理的山坡露天、凹陷露天頂幫、底幫最終邊坡角分別取45°16′、44°37′、46°8′；
(3)錨索、錨桿加固可降低拉應力值，減小甚至消除局部拉應力區，改善邊坡受力狀態.錨索加固網度一般按3m×3m，錨桿加固網度一般取1m×1m~1.5m×1.5m。其中，錨索長度取9m，錨桿長度取約2.5m。
