根据本矿山露天边坡岩土体结构特征、以往边坡破坏情况和边坡现状变形特点，决定采用有代表性的三条剖面，对露天边坡进行模型控制分析，并且根据边坡风化程度，并尽可能利用现有运输道路，作为最终的运输平台和清扫平台，北采坑1剖面在3170m左右，南采坑2剖面及3剖面均在3270m左右分别设置一个相对较宽的平台，作为运输平台，平均宽8.3m，同时也能够尽可能把上方全强风化层等散体结构甚至中等风化层碎裂结构坡体上部分台阶垮塌下来的块石和岩土体截留在该平台上，一定程度保证下方采坑的安全。则北采坑1剖面边坡高度410m（3460～3050m），运输清扫平台之上边坡高度为290m，运输清扫平台之下边坡高度120m；南采坑2剖面边坡高度360m（3450～3090m），运输清扫平台之上边坡高度为180m，运输清扫平台之下边坡高度180m；南采坑3剖面边坡高度430m（3520～3090m），运输清扫平台之上边坡高度为250m，运输清扫平台之下边坡高度180m；边坡最优化模型示意图分别见图6－1和6－2［6］。当然，优化模型中的安全平台和清扫平台及运输平台的宽度尚应满足相关采矿设计规范的要求［88，89］。

图6－1　北采坑东帮1号剖面边坡最优化模型示意图

图6－2　南采坑东南帮3号剖面边坡最优化模型示意图

为了获得优化模型的约束条件，本文根据经验［72］采用30°、35°、40°、45°和50°五个边坡角，用二维模拟模型结果，计算整体边坡角与稳定系数之间的关系，如式6－1。由于现状二维和三维模拟结果均表明，地震工况下的稳定性最小，只要该工况满足，则其他Ⅰ、Ⅱ工况恒满足，因此，在此只用slide软件计算Ⅲ工况下的稳定系数。同理，根据边坡台阶坡角现状及经验对上述相对宽大平台以上，采用30°、35°、40°、45°和50°五个边坡角，计算上部边坡角与稳定系数之间的关系，如式6－2。

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由图6－1可知，边坡整体坡角θ与α和β的关系如式6－3。

根据上述拟合得到的运输平台上下的边坡角与稳定系数之间的关系，以及规范对相应露天矿安全等级所要求的安全系数，整体稳定性按照Ⅲ工况下不低于1.15，台阶允许有一定变形或者局部破坏，台阶稳定性按照规范要求的低值1.15考虑。根据整体坡角和台阶坡角现状实际及预定开采条件下的基本要求，边坡整体坡角θ介于30°～50°，上边坡角β介于30°～50°，联立为6－4式求解便可以得到最优坡角。现在已经有现成的优化软件Matlab软件，很方便就可以求出优化坡角。

式中：F为每延米的工程量体积m2；h2和h1分别为边坡运输宽平台上下部分的二级边坡高度m；L为运输宽平台宽度m；β为上部边坡角°；a为下部边坡角°；θ为整体边坡角°；K1和K2分别为整体边坡稳定性系数和局部边坡稳定性系数，其关系式是通过上述计算作图拟合获得，不一定是直线关系。