[發明專利]一種單一煤層露天礦凸形邊坡坡面拐點位置確定方法

在審

• 申請號: 202210955116.5
• 申請日: 2022-08-10
• 公開（公告）號: CN115292940A
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 李廣賀;王艷婷;王珍;王東;董瑞榮;楊國華;孫有剛;繆占偉;李運廣;趙廷峰;李新宇
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/11;G06F119/14
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李在川

1.一種單一煤層露天礦凸形邊坡坡面拐點位置確定方法，其特征在于，包括：

步驟1：確定含軟弱夾層的單一煤層的線性邊坡的潛在滑面；

步驟2：根據邊坡線OB設計凸形邊坡，確定凸形邊坡相對于線性邊坡增加的邊坡ΔOAB的面積；

步驟3：設計增加坡體ΔOAB的穩定性系數ΔFs的計算公式；

步驟4：根據穩定性系數ΔFs的計算公式得到不同邊坡角下的形態參數對應的穩定性系數解集{ΔFs_i}；

步驟5：根據穩定性系數解集{ΔFs_i}和少剝離面積，得到最優凸形邊坡設計參數。

2.根據權利要求1所述的一種單一煤層露天礦凸形邊坡坡面拐點位置確定方法，其特征在于，所述步驟1包括：

步驟1.1：以O點為起點建立直角坐標系，根據線性邊坡的邊坡高h、邊坡角a、坡底點O確定邊坡線OB；

步驟1.2：確定線性邊坡安全儲備系數K；

步驟1.3：采用剛體極限平衡法，找出圓弧為側界面、弱層為底界面的潛在滑面；定義該滑面底界面長度記為d，圓弧滑面底面傾角記為e。

3.根據權利要求1所述的一種單一煤層露天礦凸形邊坡坡面拐點位置確定方法，其特征在于，所述步驟2包括：

步驟2.1：以B點為起點，作相對于水平線向下傾斜角度θ的直線l₁；作邊坡角為(a+b)的直線l₂；記l₁、l₂的交點為A，則OA、AB分別為凸形邊坡線，OB為線性邊坡線；

步驟2.2：建立OB的方程：

建立凸形邊坡線OA、AB的方程：

式中，h_A為A點的高度；

步驟2.3：定義邊坡滑面側界面與弱層底界面的交點為點E；

步驟2.4：以E點向上作垂線與線性邊坡線相交，將凸形邊坡相對于線性邊坡增加的邊坡面積ΔOAB分為兩個區域，垂線與邊坡線OB交與D點，垂線與凸形邊坡線交于點C；

步驟2.5：分別計算ΔOAB、ΔBCD、ΔOCD的面積；包括：

根據定積分相關理論，ΔOAB面積的計算公式為：

當A點在E點左側，ΔBCD面積的計算公式為：

當A點在E點右側，ΔOCD面積的計算公式為：

步驟2.6：判斷A點與E點的位置，選取對應的面積計算公式，將垂線分割ΔOAB的左側區域面積記為S₁，右側區域面積記為S₂。

4.根據權利要求1所述的一種單一煤層露天礦凸形邊坡坡面拐點位置確定方法，其特征在于，所述步驟3的穩定性系數ΔFs為：

式中，為弱層內摩擦角，為圓弧滑面內摩擦角，e為圓弧滑面底面傾角。

5.根據權利要求1所述的一種單一煤層露天礦凸形邊坡坡面拐點位置確定方法，其特征在于，所述步驟4包括：

步驟4.1：有規律的選取i個b的取值，分別記為b_i，采用剛體極限平衡法，確定在不同邊坡角下的線性形態邊坡穩定性系數為K時對應的邊坡高度h_i、A點位置A_i，連接A_iB，并計算傾斜角度θ的值{θ_i}；

步驟4.2：根據{b_i，h_i，θ_i}確定面積S₁、S₂，得到不同邊坡角下增加坡體的穩定性系數{ΔFs_i}。

6.根據權利要求1所述的一種單一煤層露天礦凸形邊坡坡面拐點位置確定方法，其特征在于，所述步驟5包括：

步驟5.1：比較ΔFs_i與K，存在如下情況：

1)若ΔFs_iK，不保留ΔFs_i對應的該組數據；

2)若ΔFs_i＝K，根據等比定理，有F_抗為凸邊坡的抗滑力，F_下為凸邊坡的下滑力，△F_抗為增加坡體的抗滑力，△F_下為增加坡體的下滑力；

3)若ΔFs_iK，根據等比定理，有

步驟5.2：針對2)、3)兩種情況，計算少剝離面積，選取少剝離面積最大時對應的參數b、c，此為最優凸形邊坡設計參數。