露天矿安全平台设计的经验准则MRC (Modified Ritchie Criterion)

1. 引言

安全平台的主要功能是为在边坡自由面附近工作的人员和设备提供一个安全的环境，因此平台宽度必须足够宽，以阻止可能不稳定的岩石坠落，截留上部台阶落下的岩石，并确保可长期进入进行位移和地下水监测。安全平台的最小可接受宽度是使用修正的Ritchie准则(Modified Ritchie Criterion, MRC)，这是一个完全经验的准则，起源于1963年Ritchie为高速公路的设计，后来经过CNI公司(Call & Nicholas Inc.)【露天矿边坡设计和采矿岩石力学的传奇人物Richard D. Call(1934-2004)】的改进(Ryan and Pryor，2000)，发展成为现在的MRC:

B = 0.2H + 4.5 (m)

其中, B为平台宽度，H为台阶高度。

这个经验准则至今仍在采矿设计中参考使用，特别是在北美和南美的矿山。 

2. MRC的局限

很显然，MRC的主要局限性在于它仅考虑了最小安全平台宽度与台阶高度的函数关系，没有没有考虑可能影响落石冲出距离和台阶性能的其他因素，包括：台阶坡面角、岩石块体尺寸和形状、岩石强度、爆破效果等，平台宽度是一个多变量的函数，而不仅仅是台阶高度，而且如所有经验设计的缺点一样，在不同采矿条件下，MRC的性能并不一致。在某些情况下，它可能过于保守，而在其他情况下，它又不能提供足够的保护。

3. MRC的发展

MRC没有考虑台阶破坏的两种典型型式：平面破坏和楔形破坏。在实践中，当单个楔形体破坏时，结果是大量破坏材料落在边坡或台阶的底部。落石通常会形成锥形或金字塔形的堆积物，Gibson 等人(2006)建议的方法可用于估算落石材料堆的半径，从而用来确定平台度。这种算法合并到SWedge软件中。

SWedge (V7.021, V7.014)是楔形破坏边坡稳定性分析软件，包括了台阶设计功能，允许用户评估台阶角度范围内台阶楔形体的稳定性。为此有两种设计方法可供选择：边坡设计的管理方法和定量危险评估方法。通过使用管理方法，用户能够评估破坏的楔形体数量和每个台阶角度所需的最小台面宽度。而对于定量评估，用户能够估计形成不同楔形尺寸的可能性(发生概率)和这种楔形将滑动的可能性(滑动概率)，从而提供对不同保护(backbreak)距离破坏概率的估计。这两种方法都提供了关于台阶破坏的宝贵信息，帮助用户选择最佳的台阶角度。通过累积频率分析(CFA)计算可接受的破坏概率，从而确定台阶的边坡角度。

3. Rockfall设计工具

Rockfall的设计工具有：

(1) RocFall2 (V8.024, V8.015), RocFall3(V1.012)

(2) Trajec3D, RFall3D

(3) 其它非采矿专用的软件：GeoRock2D, GeoRock3D, RAMMS::ROCKFALL.

4. 参考