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从露天矿的设计角度看,开采境界的圈定首先需要确定采场各边帮的最终边坡角,没有最终边坡角就无法确定采场开采范围。边坡角的变化对矿山安全及经济效益影响很大。若最终边坡角偏小,会大量增加表土和岩石的剥离量,从而增加矿石的成本;若采用较大的边坡角,会引起边坡的不稳定。一旦边坡失稳,会对人员设备造成大的危害,影响生产。推荐合理的边坡角是稳定性评价的主要内容。因此对边坡的稳定性进行深入研究具有重要的意义。 本文以刚果(金)SICOMINES铜钴矿为工程对象,充分研究已有资料与研究成果,了解其工程地质和水文地质条件。 结合现场收集到的资料和钻孔数据,建立起包括露天坑地表、岩层层位等三维模型,用以提供必要的二维、三维剖面进行稳定性分析。 针对已知边坡工程地质分区确定各分区的岩组的力学参数。根据岩层分布特征和含水层分布情况及补给情况,分别对各区进行边坡岩层水压分布计算。 总结了露天边坡的失稳模式及常用的边坡稳定性计算的方法。利用极限平衡法对边坡进行稳定性分析,计算其安全系数,评价其稳定性,推荐合理的边坡角。结果显示:A-2区,最终边坡角29°,安全系数1.233,稳定性好;C-1区,最终边坡角32°,安全系数1.199,稳定性差;C-2区,最终边坡角38°,安全系数1.364,稳定性好;D区,最终边坡角达35°,安全系数为1.212,稳定性较好。本文还提出了确保边坡稳定的安全措施。 将三维模型和进行边坡稳定性分析的相关数据导入到东北大学虚拟现实系统中去,能够实现虚拟漫游、数据查询和交互控制等功能的一整套虚拟矿山系统,拓宽了虚拟现实的应用领域,提高了其实用性,系统还可以指导相关部门安全高效生产,提高矿山信息化、自动化、智能化水平。最终目的是预测和控制边坡稳定状态。