[发明专利]一种露天矿滑坡预测方法

摘要

本发明涉及一种露天矿滑坡预测方法，其属于基础理论、岩石力学、爆破科学、地质灾害预测理论及其应用研究领域。它主要包括如下步骤：露天矿滑坡基本方程的建立和工作方向、目标和工作内容与任务的确立；测量控制露天矿滑坡的作用量；确定露天矿边坡的虚度与作用之间的关系；露天矿边坡虚度和实度变化率的测试方法；露天矿爆破与滑坡之间关系的作用学研究方法。本发明的有益效果是：建立了作用学滑坡运动新理论，给出了滑坡与爆破及其它作用与滑坡之间的定量关系函数，进一步完成了滑坡预测科学研究史上的突破，使滑坡预测工作科学、省力，方法简便、实用、准确可靠。

主权项

一种露天矿滑坡预测方法，其特征在于，包括如下步骤：一、露天矿滑坡基本方程的建立和工作方向、目标和工作内容与任务的确立；根据作用学，滑坡运动与其控制因素之间的关系可用如下方程式表述：式中，m表示滑坡体的质量；A表示驱动滑坡体运动的主动作用量；E表示滑坡体的可滑程度，即活动性指数，也叫虚度；T表示滑坡体的不可滑程度，即稳定性指数，也叫实度；θ表示滑坡角，即滑面倾角；t表示滑坡体存在的时间，即滑坡现象孕育、发展、发生时间；其中，A＝Ft，F表示驱动滑坡体运动的主动作用力；二、测量控制露天矿滑坡的作用量；包括滑坡体的初动量A₀＝mv₀、重力产生的作用量A₁＝mgt、爆破产生的作用量A₂＝m_zI₀；式中，m表示滑坡质量，v₀表示滑坡初速度，A₀表示因滑坡质量运动而构成的滑坡驱动作用量，等于滑坡体的动量，m_z表示爆破所用炸药的质量，I₀表示单位质量炸药产生的最大动量；三、确定露天矿边坡的虚度与作用之间的关系；A、露天矿边坡物质可滑性指数与作用量之间的一般关系规律，根据作用学得出虚度与作用量和虚作用量之间的一般关系式为即边坡物质的虚度为$E=\frac{(M+m)a}{(M+m)g}=\frac{a}{g},$边坡物质的实度(抗滑动指数)为$T=1-E=1-\frac{(M+m)a}{(M+m)g}=1-\frac{a}{g};$式中，M表示滑体的质量，a表示滑动加速度；B、确定露天矿边坡虚度变化和实度变化的一般规律，虚度变化率与实度变化率之间的关系式是一种对立统一关系，即α+β＝0或α＝‑β；α表示边坡实度变化率，β表示边坡虚度变化率；四、露天矿边坡虚度和实度变化率的测试方法；A、测定边坡在特定作用强度条件下的虚度和实度变化规律，B、测定边坡在不同作用强度条件下的虚度和实度变化规律，C、对不同性质的边坡地层性质及其变化率进行测试研究；五、露天矿爆破与滑坡之间关系的作用学研究方法包括，A、爆破与滑坡之间的一般关系规律，及露天矿爆破与露天矿滑坡之间的关系方程，即(1)作用于滑体上的爆破作用量A₂与露天矿滑坡之间的关系方程为$l={\∫}_0^t\frac{E(A_1+A_2)sin\mathrm{\θ}}{m}dt,$(2)不在滑坡体上的爆破作用与滑坡之间的关系方程为式中，l表示滑坡现象的位移距离，表示爆破产生的爆炸冲击作用合量A₂与其对滑坡体构成作用的作用分量A′₂之间的夹角；B、露天矿爆破与滑坡关系测量方法包括，(1)在露天矿边坡或边坡附近打炮眼、装药爆破，观测边坡物质的变化，如图5所示；(2)确定滑坡面、滑坡角、滑坡质量，观测滑坡位移、滑坡体受作用时间；(3)计算滑坡体接受的各种驱动作用量和驱动作用合量；(4)计算滑坡体在爆破前后的虚度和实度，然后计算爆破前后虚实度的变化率；(5)计算滑坡体的极限抗滑强度；(6)给出放炮装药量的极限数值；(7)根据工程地质资料和采矿设计计算预测可能出现滑坡灾害的时间、位置和强度，给出防范措施。