露天边坡稳定性分析及监测治理综合技术研究项目建议书.doc

一、项目的必要性：
露天矿边坡是矿山重大的安全性工程。露天矿边坡工程具有以下特点：由于矿体赋存空间的限制，构成露天矿边坡的岩体、结构、地下水条件以及原应力状态都具有明显的不可选择性，边坡的优化工作必须通过利用既定条件和改善可控因素实现；由于露天坑边坡在整个服务期间都承担不同程度的风险，为了消除或减少风险，需要跟踪监测边坡的工作状态，实时提供准确的反馈信息，促使边坡工程性能在动态变化工程中不断完善；边坡的优化工作具有明显的时效性，必须克服由于时间的推移、工程条件的变化所造成的安全系数和可靠性得降低。
********严格按照有关标准、规范、规程要求，完成了********索尔库都克铜矿（以下简称索矿）初步设计，设计索矿露天最大边坡角为60°，最终台阶坡面角为76°，736m平台以上最终台阶坡面角为45°；台阶高度：6～12m，并段后高度24m，运输平台宽度：11.5m；索矿自2008年建成生产后，其边坡稳定性一直较好。但因近年来北疆地区雨雪较多、边坡岩体暴露已久，加之爆破震动的影响，对索矿1#露天坑边坡的现场踏勘发现，局部边坡岩体节理裂隙已开始二次发育，强度降低，坡顶第四系表土层雨季时常发生小规模楔形破坏、折线形破坏和沿节理裂隙面的平面滑动破坏。

五#坑西侧边坡雨季小规模滑坡现场照片（2015年6月下旬）
《金属非金属矿山安全规程》（GB16423-2006）第5.2.5.5条规定“大、中型矿山或边坡潜在危害性大的矿山，除应建立健全边坡管理和检查制度，对边坡重点部位和有潜在滑坡危险的地段采取有效的防治措施外，还应每5年由有资质的中介机构进行一次检测和稳定性分析”，索矿自2008年建成投产至今，尚未开展系统的边坡稳定性分析研究。同时，边坡工程为索矿生产作业的关键工程之一，一旦边坡失稳破坏，将会直接影响到矿山的生产乃至整个集团公司的经济效益，开展露天边坡稳定性分析及监测治理综合技术研究，对保证矿山安全生产和经济效益具有十分重要的现实意义，例如，1983年7月9号，白银露天矿一采场东北角发生大规模滑坡，总滑动量达100万立方米,由于公司重视边坡的变形监测及滑坡的防治工作,提前三天成功预报了滑坡的发生地点和时间,避免了恶性人身设备事故的发生。
为保障矿山安全有序的生产活动，开展索矿露天边坡稳定性分析及监测治理综合技术研究十分迫切而且必要。
二、研究内容：
（一）岩石物理力学参数测试及岩体质量评价
岩石物理力学参数和岩体结构特征对岩体边坡稳定性分析有着重要影响。开展主要矿岩的岩石力学参数测试和结构面调查，是进一步开展稳定性分析和建立边坡监测系统的基础，其主要研究内容为：
（1）主要岩石物理力学参数测试
根据索矿矿体赋存条件，选取4～6种主要岩石进行基本岩石力学参数的测定，测试的参数主要有岩石单轴抗压、间接抗拉强度、泊松比、弹性模量、剪切模量等。
（2）岩体质量评价
在露天坑上部边坡上选取4～6点开展结构面调查，对岩体的节理分布特征、节理数量、裂隙、破碎带进行实地调查，给出岩体质量评价指标GSI、RMR值。
（二）露天边坡稳定性分析
边坡稳定性分析可确定边坡是否处于稳定状态，是否需要对其进行加固与治理，防止发生破坏的重要决策依据。
（1）边坡稳定性的经典力学分析
由于边坡内部结构的复杂性和组成边坡岩石物质的不同，造成边坡破坏具有不同模式。对于不同的破坏模式就存在不同的滑移面，本项目采用定性分析方法中的工程类比法和图解法（赤平面投影、实体比例投影、摩擦圆）以及定量分析方法中的极限平衡法、极限分析法等不同的分析方法和计算公式分析其稳定性。
（2）边坡稳定性的数值模拟分析
结合索矿露天岩质边坡工程实际，采用有限元强度折减法，借助ANSYS、FLAC3D等模拟分析软件，分析露天极坚硬岩质最终边坡在应变、位移等方面的特性；依据《滑坡防治工程规范》中边坡稳定性的安全系数要求，最终优化并确定露天最终边坡角，并进行方案设计。
（三）露天边坡治理方案及监测系统
（1）露天边坡灾害治理方案
边坡岩体失稳后，有两种方法使边坡重新稳定，一种是将边坡角放缓，即进行削坡处理，另一种是进行边坡加固处理。本项目在露天边坡稳定性分析的基础上，重点边坡应力集中区、边坡岩体强度降低区及局部风化严重稳定性较差区域进行治理，提出治理方案。
（2）露天边坡监测与预报系统
边坡监测的目的就是通过测量边坡岩体的变形和移动，判断其稳定性，并对破坏进行预报，避免滑坡造成灾害。本项目边坡监测的内容地面和岩体内部位移监测，地面位移观测采用工程测量的方法进行，岩体内部位移监测采用多点位移计和钻孔测斜仪测定岩体内部水平位移和岩体内部剪切错动带。根据监测资料，利用位移随时间变化的曲线和灰色理论Verhulst模型建立滑坡预测模型，对滑坡进行科学预测。
三、准备工作及科研能力
露天边坡稳定性分析及监测治理综合技术研究课题内容多，涉及领域广，有一定难度。拟由********和********两家单位承担本项目研究内容及任务。
********矿山工程研究所为索尔库都克铜矿设计单位，该所多年从事索矿科研、设计和技术服务工作，在索矿边坡优化设计、爆破参数优化、矿体建模等方面积累了丰富的实践经验，收集了大量的原始资料，给本项目的实施创造了良好的条件；该所曾先后从事过白银露天矿一采场边坡研究和滑坡预报研究、厂坝铅锌矿大范围隐患矿体露天转地下安全开采综合技术研究等，积累的大量的边坡工程研究经验。
********领导高度重视关注索矿边坡稳定性问题，已组织计划、安全等部门对露天坑边坡进行了多次测量，在部分滑坡隐患区域进行的削坡减压、挂金属网等治理措施，积累了大量的边坡监测和滑坡预防第一手材料。
总之，********和********完全具备承担该项研究工作的条件和科研能力。
四、经费概算及说明
该项目研究经费预计为75万元（不包含边坡监测系统设备费），其中********费用为70万元（占93.3%），********费用为5万元（占6.7%）。具体如下：
（一）********矿山研究所承担的课题 合计70万元
（1）岩石物理力学参数测试及岩体质量评价 20万元
①主要岩石物理力学参数测试 12万元
②岩体质量评价 8万元
（2）露天边坡稳定性分析 30万元
①边坡稳定性的经典力学分析 15万元
②边坡稳定性的数值模拟分析 15万元
（3）露天边坡灾害治理方案及监测系统 20万元
①露天边坡灾害治理方案 10万元
②露天边坡监测与预报系统 10万元
（二）********承担的课题 合计5万元
（1）参与方案制定、现场组织、管理 3万元
（2）协助开展边坡矿岩现场调查、测量、取样 2万元
研发项目经费预算表

经费(万元)
费用
具体依据
1.设备费
28.85

1.1 设备购置费
28.85
ANSYS软件18万元，FLAC3D软件一套10.85万元
1.2 设备维修、改造费
0.00
要有详细预算明细
2.材料费
0.00

3.测试化验加工费
10.00

4.燃料动力费
0.00
每人每个工作日：20元
5.差旅及交通费
6.00
执行《********差旅费报销管理办法》（2013）
6.会议费
0.00
租用会议场所费用+会议资料费+交通费+茶水费+餐费等
7.国际合作与交流费
0.00
具体说明
8.出版/文献/信息传播/知识产权事务费
0.80
发表核心期刊论文2篇，取得发明专利1项
9.人员费（含五险一金等）
16.35
高级500元/日×15日×2人+中级350元/日×30日×7人+初级250元/日×60日×5人
10.专家咨询费
0.00
800元/天
11.其他
0.00
项目其他特殊收费（包括劳务费、技术协作费、加工费等）
12.管理费（5%计）
2.86
暂按1-11项费用的5%计
13.资产占用费（8%计）
4.58
暂按1-11项费用的8%计
14.不可预见费（3%计）
1.72
暂按1-11项费用的3%计
15.利税（15%计）
8.59
暂按1-11项费用的15%计
合计
74.85

五、计划进度
项目计划从2016年2月1日开始，至2017年12月31日止：2016年2～7月完成前期准备工作；2016年8月份起正式开始相关实验室研究分析工作；2017年3月～2017年11月完成现场试验工作；2017年12月完成结题报告。
六、项目预期效果和目标
边坡稳定是露天矿安全生产的前提，露天边坡稳定问题是露天矿山最为重要的安全问题，一旦边坡失稳发生滑坡，将直接威胁矿山生产设备和人员安全，是矿山蒙受重大经济损失。本项目实施后，索矿将建立有效地露天边坡地面和岩体内部位移监测和滑坡预报系统，矿山边坡工程得到合理规划和科学管理，边坡局部稳定性较差区域得到有效地治理，影响矿山边坡稳定的不良因素得到有效地消除或控制，在安全具备保证的前提下，减小和消除无效剥离，提高经济效益，确保安全高效生产。
七、项目考核指标
（一）岩石物理力学参数测试及岩体质量评价
（1）主要岩石物理力学参数测试
对4～6种主要岩石进行了基本岩石力学参数的测定，得出了上述岩石的单轴抗压、间接抗拉强度、泊松比、弹性模量、剪切模量等力学参数。
（2）岩体质量评价
在选取的4～6点开展了结构面调查，给出了岩体质量评价指标GSI、RMR值。
（二）露天边坡稳定性分析
（1）边坡稳定性的经典力学分析
项目采用了定性分析方法中的工程类比法和图解法（赤平面投影、实体比例投影、摩擦圆）以及定量分析方法中的极限平衡法、极限分析法等不同的分析方法和计算公式分析了边坡稳定性。
（2）边坡稳定性的数值模拟分析
项目结合索矿露天岩质边坡工程实际，采用有限元强度折减法，借助ANSYS、FLAC3D等模拟分析软件，分析了露天极坚硬岩质最终边坡在应变、位移等方面的特性，优化并确定了露天最终边坡角。
（三）露天边坡治理方案及监测系统
（1）露天边坡灾害治理方案
在露天边坡稳定性分析的基础上，重点边坡应力集中区、边坡岩体强度降低区及局部风化严重稳定性较差区域提出了治理方案。
（2）露天边坡监测与预报系统
在索矿包括地面和岩体内部位移监测在内的边坡监测系统，根据监测资料，利用位移随时间变化的曲线和灰色理论Verhulst模型建立了科学的滑坡预测模型。
八、承担单位和主要协作单位及分工
项目承担单位为********，协作单位********。
项目主要承担单位人员情况表
序号
姓名
性别
职称
职责
承担课题
1

项目负责人
全面负责项目整体实施、落实，研究方案制定及报告审核；
2

项目参与
主要负责子项（二）总体方案的制定、设计、实施及报告的审核；
3

项目参与
主要负责子项（一）总体方案的制定、设计、实施及报告的审核；
4

项目参与
主要负责子项（三）总体方案的制定、设计、实施及报告的审核；
5

项目参与
主要负责参与子项（三）相关工作
6

项目参与
主要负责参与子项（一）相关工作
7

项目参与
主要负责参与子项（二）相关工作
8

项目参与
主要负责参与子项（二）相关工作
项目协作承担单位人员情况表
序号
姓名
性别
职称
职责
承担课题
1

项目负责人
负责整个项目方案审核和执行
2

项目参与
负责项目方案的审核，参与方案制定
3

项目参与
负责项目方案的审核，参与方案制定
5

项目参与
负责项目方案的审核，参与方案制定
6

项目参与
负责项目方案的审核，参与方案制定
7

项目参与
参与子项（一）、（三）的相关工作
8

项目参与
参与子项（一）、（三）的相关工作
9

项目参与
参与子项（一）、（三）的相关工作
10

项目参与
参与子项（一）、（三）的相关工作
11

项目参与
参与子项（一）、（三）的相关工作
为了更好完成该研究项目，建议成立项目组。项目负责人韩国才、郭生茂负责项目的执行和实施，项目组成员及施工方预计项目投入时间为28人•月。
九、保障措施
1.人力资源保障
矿山工程研究所目前拥有研究生5人，本科生18人，其中：教授级高级工程师1人，高级工程师4人，工程师7人。********计划技术部共有地质、测量、采矿、安全专业技术人员齐全。上述人员一直从事索矿科研、设计和技术服务工作，对矿山实际情况都有很好的把握，掌握大量的第一手材料，完全有能力承担该项目所涉及的研究内容。
2.技术保障
********矿山工程研究所多年从事索矿科研、设计和技术服务工作，收集了大量的原始资料；该所具有丰富的露天矿山边坡工程科研经验，主持完成过白银露天矿一采场边坡研究和滑坡预报研究、厂坝铅锌矿大范围隐患矿体露天转地下安全开采综合技术研究等多项边坡工程研究项目。
********计划技术部共有地质、测量、采矿、安全专业技术人员齐全，掌握的大量的第一手资料。
露天边坡稳定性分析及监测治理综合技术研究已经过多次可行性论证，并制定了科学合理的技术路线，根据计划，提出具体工作步骤如下：首先，开展索矿边坡矿岩物理力学参数测试及岩体质量评价工作，建立符合实际工程地质的力学模型；然后，利用经典力学和数值模拟分析等手段开展边坡稳定性分析，为确定边坡是否处于稳定状态，是否需要对其进行加固与治理，防止发生破坏的重要决策依据；最后，建立有效地露天边坡地面和岩体内部位移监测和滑坡预报系统，对边坡局部稳定性较差区域提出治理方案。
3.资金保障
项目科研经费实施实行专款专用，签订技术开发合同，由********按项目合同约定支付。
十、预期的绩效奖励
项目实施后，索矿将建立有效地露天边坡地面和岩体内部位移监测和滑坡预报系统，矿山边坡工程得到合理规划和科学管理，边坡局部稳定性较差区域得到有效地治理，影响矿山边坡稳定的不良因素得到有效地消除或控制，在安全具备保证的前提下，减小和消除无效剥离，提高经济效益，确保安全高效生产。此外发表核心期刊论文2篇，取得发明专利1项，完成结题报告，并依据合同和公司相关规定进行绩效考核。
十一、项目承担单位意见

主管院领导： 承担单位负责人：

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