?。?） 巖石力學(xué)性質(zhì)。邊坡巖體物理力學(xué)性質(zhì)的研究和指標(biāo)測(cè)試，是為邊坡設(shè)計(jì)、穩(wěn)定性評(píng)價(jià)與治理提供科學(xué)依據(jù)了。從60年代開(kāi)始采用了巷道內(nèi)和平盤(pán)上的原位試驗(yàn)方法。為了配合原位試驗(yàn)設(shè)計(jì)研制了專用壓力盒和千斤頂?shù)韧屏ρb置。并用這種方法完成了撫順、阜新等露天礦各種軟巖的力學(xué)指標(biāo)測(cè)定，為邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和治理提供了可靠依據(jù)。
　　從70年代后加強(qiáng)了巖石力學(xué)試驗(yàn)室的建設(shè)，先后購(gòu)置了DJY——4四聯(lián)等應(yīng)變直剪儀、GJY——2高壓等應(yīng)變直剪儀、SJ——IA三軸剪力儀、XD——1點(diǎn)荷載儀、JQ——200巖石剪切流變儀、土壤流變儀等試驗(yàn)裝置，以及物理指標(biāo)測(cè)定儀表。為了模擬巖石在自然狀態(tài)下的流變強(qiáng)度，建立了恒溫、恒濕的流變?cè)囼?yàn)室。
　　測(cè)定排土場(chǎng)排棄的散體物料的力學(xué)指標(biāo)，對(duì)排土場(chǎng)邊坡設(shè)計(jì)和穩(wěn)定性評(píng)價(jià)至關(guān)重要。1988年購(gòu)置了SZ-30-2A土大三軸剪力儀，建立了散體物料力學(xué)試驗(yàn)室。試樣是用散體物料按一定的顆料比例制成。這套裝置先后完成安太堡、準(zhǔn)格爾、無(wú)寶山、撫順、伊敏河等露天礦土場(chǎng)物料的力學(xué)指標(biāo)測(cè)定，為排土場(chǎng)邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)提供了參數(shù)。正是在三軸試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了黃土基底含水層孔隙水壓消散速度與重力和加載速度之間的關(guān)系，揭示了在高速排土條件下排土場(chǎng)滑坡的原因。
　?。?） 滑坡模式與模擬技術(shù)。露天煤礦的滑坡模式具有沉積巖層的特征，主要受軟弱巖層所控制。層理、節(jié)理、斷層是控制滑坡模式的主要因素。
　　1984年我所建成了國(guó)內(nèi)最大的底面摩擦模擬試驗(yàn)裝置，可無(wú)級(jí)自動(dòng)調(diào)速。底面摩擦法是二維物理模型，適用于節(jié)理化巖體的組合相似材料，可以改變模型的形狀以代替開(kāi)采工程活動(dòng)，預(yù)測(cè)未來(lái)邊坡的變形規(guī)律及滑坡模式。
　　在“七五”國(guó)家攻關(guān)項(xiàng)目“撫順西露天礦北幫邊坡穩(wěn)定性研究”課題中用離散單元法成功地模擬了傾倒滑體的形成條件、變形過(guò)程和規(guī)律、應(yīng)力分布和變形范圍。從計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)模型中清楚地看到邊坡上部F1斷層以北的巖體作為主動(dòng)推力段推壓F1以南的向斜構(gòu)造的北翼（向斜構(gòu)造北翼傾角大，南翼平緩）而傾倒，進(jìn)而推動(dòng)南翼滑行，形成傾倒滑移滑坡模式。
　　（5） 邊坡穩(wěn)定分析方法。在撫順西露天礦北幫邊坡穩(wěn)定分析中，針對(duì)曲面楔體滑坡和傾倒滑移變形，提出了曲面楔體、傾倒滑移體穩(wěn)定分析理論和計(jì)算方法。達(dá)到世界先進(jìn)水平。
　　Sarma邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法是極限平衡分析方法的新發(fā)展。其特點(diǎn)是：它可用來(lái)確定具有各種形狀滑動(dòng)面的邊坡穩(wěn)定性，諸如平面滑坡、楔體滑坡、圓弧滑坡的非圓弧滑坡等各種復(fù)雜滑動(dòng)面的巖土邊坡均可用之分析：它無(wú)須條塊側(cè)邊垂直，可任意分塊，從而可以分析各種特殊工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)的邊坡；允許不同的條塊側(cè)邊和底面被賦予不同的強(qiáng)度參數(shù)；它考慮了地下水壓和地震因素對(duì)邊坡穩(wěn)定的影響。露天開(kāi)采安全研究所率先將此方法引入國(guó)內(nèi)。在撫順西露天礦邊坡分析中作了具體說(shuō)明，編制了適用于HP41CV型可編程序計(jì)算器的匯編語(yǔ)言程序。并將此分析方法推廣到國(guó)內(nèi)其他行業(yè)，使該方法得到普遍的應(yīng)用。
　?。?） 滑坡防治技術(shù)。①削坡減重，采用自上而下的清理緩坡措施。緩坡起到了穩(wěn)定邊坡的作用。②抗滑樁加固，采用鋼筋混凝土樁加固邊坡。③控制地下水壓變化，地下水是影響邊坡穩(wěn)定的重要因素，多數(shù)邊坡失穩(wěn)破壞都是由于地下水的失控所造成。因此，大量采用了水平放水孔和疏干巷道等方法，降低地下水位，防治邊坡滑落。為此，建立一套水平放水孔設(shè)計(jì)方法和計(jì)算機(jī)地下水網(wǎng)絡(luò)模型及地下水壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
　　2．1．2 黃土基底排土場(chǎng)邊坡穩(wěn)定性研究
　　1991年10月29日0：10，安太堡露天礦南排土場(chǎng)發(fā)生了大型高速滑坡，一瞬間滑體滑出近300m?；麦w積約1000~1300萬(wàn)m3，是我國(guó)露天煤礦發(fā)生的最大滑坡?；缕茐牧似剿饭贰⒌V區(qū)公路、洗車間、排水溝等設(shè)施，損失巨大。我所承擔(dān)了滑坡研究和治理工程設(shè)計(jì)。查清了黃土基底坐落式高速滑坡的機(jī)理，提出了清理、削坡減重、治水、局部支擋等綜合治理措施。經(jīng)過(guò)治理，邊坡達(dá)到了穩(wěn)定，恢復(fù)了平朔公路和礦區(qū)公路，僅不繞線恢復(fù)平朔公路就節(jié)約資金1億多元。
　　在研究以黃土為基底的排土場(chǎng)滑坡中提出了高荷載作用下基底土層演化弱層的概念，并研究了它的形成機(jī)理，建立了相應(yīng)的微觀結(jié)構(gòu)模型。建立了相應(yīng)的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法和工程治理方法。在安太堡礦西排土場(chǎng)和準(zhǔn)格爾黑岱溝露天礦北排土場(chǎng)邊坡穩(wěn)定性研究中，應(yīng)用上述理論進(jìn)行評(píng)價(jià)和治理，使排土場(chǎng)的排棄高度增高，排棄容量增大。其中西排土場(chǎng)增高30m，容量增加17%。
　　2．1．3 深入邊坡穩(wěn)定性研究
　　進(jìn)入80年代，撫順、阜新、平莊等露天煤礦相繼進(jìn)入深部開(kāi)采，邊坡高達(dá)300m左右，復(fù)雜的地質(zhì)條件和開(kāi)采活動(dòng)，使邊坡出現(xiàn)多次滑落。
　　針對(duì)這一問(wèn)題，從1982年以來(lái)，相繼開(kāi)展了“撫順西露天礦西北幫到界邊坡穩(wěn)定性研究”（部重點(diǎn)題）和國(guó)家“七五”攻關(guān)課題“撫順西露天礦北幫邊坡穩(wěn)定性研究”，總結(jié)出了座落式滑移、傾倒滑移變形以及曲機(jī)楔體三維分析等計(jì)算方法。提出了部分區(qū)段適當(dāng)壓煤減緩到界邊坡境界；水平放水孔和疏干巷道聯(lián)合疏干法降低邊坡內(nèi)部的水壓；局部采用灌漿加固，長(zhǎng)錨桿加固和抗滑樁加固工程；加強(qiáng)西區(qū)開(kāi)采實(shí)現(xiàn)內(nèi)部排土等邊坡整治措施，確保邊坡穩(wěn)定。
　　1995年完成了“深大露天邊坡工程評(píng)價(jià)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的研究”，編制了包括工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、巖石力學(xué)、邊坡變形動(dòng)態(tài)、穩(wěn)定分析、工程設(shè)計(jì)CAD軟件。為露天礦實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)邊坡穩(wěn)定狀態(tài)提供了科學(xué)依據(jù)和手段，實(shí)現(xiàn)了邊坡管理現(xiàn)代化。
　　2．2 邊坡變形監(jiān)測(cè)技術(shù)及儀器
　　常規(guī)的監(jiān)測(cè)方法是地表巖移觀測(cè)法。該方法只能了解邊坡巖體變形發(fā)展到地表位移后的變化，而無(wú)法了解巖層深部的早期變形規(guī)律，以及滑面的位置、變形模式及范圍、變形發(fā)展趨勢(shì)等。特別是了解邊坡早期變形的規(guī)律，將為滑坡治理贏得寶貴時(shí)間。我所從1978年開(kāi)始研究體內(nèi)部變形觀測(cè)方法及儀表，經(jīng)過(guò)在阜新海州礦、焦坪露天礦和義馬北露天礦的反復(fù)試驗(yàn)，于1982年研制出應(yīng)變式滑坡位移傳感器。
　　1983年在應(yīng)變式滑坡位移傳感器的基礎(chǔ)上，研制成了KS——1型高精度應(yīng)變式傾斜儀，它既可觀測(cè)巖體內(nèi)部變形，又實(shí)現(xiàn)了便攜帶、移動(dòng)式，一機(jī)多用。
　　在“七五”國(guó)家攻關(guān)項(xiàng)目“邊坡安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研制”中，于1989年由我所主持研制了PSH型雙向伺服加速度計(jì)式測(cè)斜儀監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。其中測(cè)斜儀是用伺服加速度計(jì)（原用于航空設(shè)備監(jiān)測(cè)）作為測(cè)斜元件，在測(cè)斜儀中放置兩個(gè)相差90。角的加速度計(jì)，這樣同一個(gè)測(cè)斜儀就可以同時(shí)測(cè)量?jī)蓚€(gè)垂直平面的傾斜，完成雙向測(cè)斜。該測(cè)斜儀配以地面智能測(cè)錄儀，記錄測(cè)斜儀所測(cè)數(shù)據(jù)。
　　PSH型測(cè)斜儀研制成功以來(lái)，先后完成了撫順西露天礦工作幫邊坡、阜新海州礦非工作幫滑坡、安太堡南排土場(chǎng)滑坡、安家?guī)X排土場(chǎng)邊坡、小龍?zhí)恫颊训V西北幫邊坡的邊坡監(jiān)測(cè)工作，為邊坡穩(wěn)定分析和滑坡治理提供了可靠的數(shù)據(jù)，近幾年來(lái)又研制了測(cè)斜儀無(wú)纜測(cè)試系統(tǒng)和方位儀，進(jìn)一步完善了PSH型雙向伺服加速度計(jì)式測(cè)斜儀系統(tǒng)，使測(cè)量工作更方便、數(shù)據(jù)更精確。
　　1992年完成了邊坡巖體沉降監(jiān)測(cè)裝置的研究，實(shí)現(xiàn)了巖體內(nèi)部垂直變形的監(jiān)測(cè)。通過(guò)測(cè)斜儀和沉降儀，使露天礦邊坡監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)了三維動(dòng)態(tài)觀測(cè)。1995年研制了滑坡中、后期大位移量固定式位移傳感器，實(shí)現(xiàn)了邊坡變形中、后期大位移量的監(jiān)測(cè)，從而使邊坡地下位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)更完善。
　　3智能技術(shù)的應(yīng)用研究
　　3．1計(jì)算機(jī)技術(shù)在露天礦山的應(yīng)用
　　我所于80年代初成立了計(jì)算機(jī)中心，開(kāi)始了計(jì)算機(jī)技術(shù)在露天煤礦應(yīng)用的研究。承擔(dān)并完成了“霍林河礦區(qū)75B汽車配件計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)”、“準(zhǔn)格爾煤炭工業(yè)公司一期工程（包括煤、電、運(yùn)）管理系統(tǒng)的可行性研究總體規(guī)劃與系統(tǒng)分析總體設(shè)計(jì)”、“層狀礦床地質(zhì)模型建立方法及黑岱溝露天礦礦床地質(zhì)模型建立”、“露天礦CAD測(cè)量驗(yàn)收系統(tǒng)”等課題。成果應(yīng)用于礦山后大大提高了管理水平。特別是“CAD測(cè)量驗(yàn)收系統(tǒng)”應(yīng)用后節(jié)省了大量現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量和計(jì)算工作，提高了算量的精度和減少了勞動(dòng)強(qiáng)度。
　　從1993年開(kāi)始研究露天電鏟卡車優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)，與中國(guó)運(yùn)載火箭研究院北京長(zhǎng)征航信衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)有限責(zé)任公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)研制了COTOD（科通達(dá)）露天礦卡車電鏟優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)。該系統(tǒng)于1997年在伊敏華能東電煤電有限公司一露天礦投入運(yùn)行，1998年通過(guò)國(guó)家鑒定。
　　系統(tǒng)通過(guò)對(duì)車鏟位置、狀態(tài)、速度、運(yùn)行方向、時(shí)間等信息的采集，實(shí)現(xiàn)對(duì)車鏟工作位置與狀態(tài)的實(shí)時(shí)跟蹤、顯示，優(yōu)化調(diào)度車隊(duì)運(yùn)行；及時(shí)準(zhǔn)確地查詢統(tǒng)計(jì)當(dāng)前生產(chǎn)情況；起到優(yōu)化調(diào)度、準(zhǔn)確執(zhí)行生產(chǎn)計(jì)劃、提高設(shè)備效率和經(jīng)濟(jì)效益的作用。
　　COTOD系統(tǒng)在伊敏露天煤礦使用以來(lái)，使生產(chǎn)效率提高了8%。該系統(tǒng)性能價(jià)格比明顯優(yōu)于國(guó)外同類產(chǎn)品，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)自主開(kāi)發(fā)露天礦優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)的空白。
　　3．2 設(shè)備性能測(cè)試與生產(chǎn)監(jiān)控技術(shù)
　　礦山測(cè)控技術(shù)包括采礦設(shè)備的測(cè)試和生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控。
　　80年代各大型露天煤礦引進(jìn)了大量的大型載重汽車和國(guó)產(chǎn)汽車。為測(cè)試大型載重汽車的性能和對(duì)礦山條件的適應(yīng)性，我所從日本、瑞士、德國(guó)等購(gòu)置了先進(jìn)測(cè)試儀表，組建了礦用汽車性能測(cè)試試驗(yàn)室。承擔(dān)了國(guó)務(wù)
　　院重大裝備辦公室下達(dá)的大型自卸汽車性能對(duì)比測(cè)試、108T礦用自卸汽車性能測(cè)試、SF——3103耐寒型108t電動(dòng)輪自卸汽車測(cè)試。對(duì)汽車基本性能、燃油消耗、振動(dòng)平順性、在礦山道上運(yùn)行的適用性等測(cè)試近100項(xiàng)。
　　近年來(lái)又把生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控作為研究重點(diǎn)。伊敏河露天礦卡車電鏟優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)研制成功，實(shí)現(xiàn)了露天礦電鏟卡車運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)度。最近研制成功的GL——6kV高壓供電保護(hù)柜，主要用于煤礦高壓電動(dòng)設(shè)備6kV中性點(diǎn)不接地供電系統(tǒng)的供電及漏電、過(guò)流、短路保護(hù)。通過(guò)遙測(cè)、遙控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)高壓電動(dòng)設(shè)備的電流、電壓值。在伊敏露天礦用該保護(hù)柜實(shí)現(xiàn)了多臺(tái)電鏟供電狀態(tài)的集中控制。
　　4展望 46年成就碩果累累，令人欣慰，使人振奮。展望未來(lái)，擺在我們面前的任務(wù)仍十分艱巨。隨著平朔煤炭工業(yè)公司安家?guī)X露天礦、平朔三礦、伊敏煤電公司露天礦二期工程籌建、勝利煤田的開(kāi)發(fā)和準(zhǔn)格爾黑岱溝露天煤礦擴(kuò)建，將使我國(guó)露天采煤業(yè)再上一個(gè)新臺(tái)階。為此，我們將繼續(xù)改革科研體制，攻克技術(shù)難關(guān)研究出適合我國(guó)大型露天煤礦生產(chǎn)發(fā)展和管理水平的先進(jìn)技術(shù)。要研究適合各種地質(zhì)條件下的開(kāi)采工藝，特別是無(wú)運(yùn)輸開(kāi)采工藝；要繼續(xù)深入地進(jìn)行計(jì)算機(jī)在露天礦山的應(yīng)用研究，實(shí)現(xiàn)大型露天煤礦生產(chǎn)計(jì)劃的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)，生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控和優(yōu)化調(diào)度，提高現(xiàn)代化露天礦的管理水平；將電鏟卡車優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)一步完善，做好推廣工作；研究硬巖、高段條件下的爆破技術(shù)，提高爆破效果，充分發(fā)揮采掘設(shè)備的效率；加強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性研究和邊坡變形監(jiān)測(cè)新型儀表的研制；深入開(kāi)展礦山地質(zhì)災(zāi)害和環(huán)境的評(píng)價(jià)，研究廢棄礦山的綜合利用；加強(qiáng)檢測(cè)、監(jiān)測(cè)手段與技術(shù)的研究；重視實(shí)驗(yàn)手段的建設(shè)、更新；在積極開(kāi)展技術(shù)開(kāi)發(fā)服務(wù)的基礎(chǔ)上，加大基礎(chǔ)研究的投入，重視人才培養(yǎng)。