民國115年 高考三級 採礦工程 礦山評估與礦場設計
第4題
規劃露天礦場時，地形地質圖與邊坡設計剖面圖是決定礦場生命週期的 關鍵。請回答下列問題： 請解釋經濟剝離率（Break-Even Stripping Ratio,…
題目
規劃露天礦場時，地形地質圖與邊坡設計剖面圖是決定礦場生命週期的 關鍵。請回答下列問題： 請解釋經濟剝離率（Break-Even Stripping Ratio, BESR）之定義。在繪 製開採最終境界圖（Ultimate Pit Limit）時，如何利用瞬時剝離率與 BESR 的關係來決定境界範圍？（10 分） 在露天開採的邊坡設計剖面圖中，請說明區分台階坡面角（Bench Face Angle）、段間坡角（Inter-ramp Angle）與總體坡角（Overall Slope Angle） 之定義差異。若礦區地層走向與邊坡平行且傾角屬順向坡，應如何調 整總體坡角以防止平面滑動？（15 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、經濟剝離率之定義：經濟剝離率（Break-Even Stripping Ratio, BESR）指剝除一單位礦石所伴隨之廢石量，其剝離成本恰等於該單位礦石之淨價值，即 BESR＝（單位礦石售價×回收率－採選冶成本－運費與稅費）／單位廢石剝離成本。當瞬時剝離率小於 BESR 時開採有利，大於時則虧損，故 BESR 為境界圈定之經濟門檻。
- 二、以瞬時剝離率決定最終境界：繪製最終境界（Ultimate Pit Limit）時，自地表逐階向下擴充，計算每一增量塊體之邊際（瞬時）剝離率 SR_i＝廢石量／礦石量；當 SR_i＝BESR 時之塊體邊界即為經濟極限，所有 SR_i＜BESR 之塊體均應納入。實務上並以 Lerchs-Grossmann 三維演算法或浮錐法（floating cone）求最大淨現值境界，再以階段設計軟體檢核幾何可行性。
- 三、三種坡角之定義：台階坡面角（Bench Face Angle, BFA）為單一台阶坡面與水平面之夾角，介於坡腳與坡頂之間，通常 60~80 度；段間坡角（Inter-ramp Angle, IRA）為含台阶坡面與其上方安全平台之連線與水平面夾角，通常 35~50 度；總體坡角（Overall Slope Angle, OSA）為自最下階坡腳至最上階坡頂連線與水平面之夾角，涵蓋全部台阶、平台與運輸道路，通常 25~45 度，三者關係為 OSA＜IRA＜BFA。
- 四、順向坡平面滑動之機制：當地層走向與邊坡平行、層面傾角小於坡面角且大於層面摩擦角時，岩體沿層面滑動，安全係數 FS＝（cL＋W cosα tanφ）／（W sinα），一般要求 FS≥1.3~1.5。層面若有泥質夾層或水壓升高，FS 更低；坡腳被開挖解除支撐（toe unloading）亦為常見誘因，故順向坡為露天礦最典型之平面破壞型態。
- 五、總體坡角之調整與加固：首要使 OSA 小於層面傾角並保留 5~10 度安全餘裕，作法包括增加台阶數、加寬安全平台、削坡減緩坡度；其次調整邊坡走向與地層走向斜交，避免平行；無法調整時採預力錨索穿過滑面錨固、坡腳回填反壓（buttress）、抗滑樁、地表與地下排水降低孔隙水壓，並設置位移監測與警報。
AI 依官方試題文字產生的參考解答，非考選部公告答案，內容僅供備考參考。