露天金属矿山边坡稳定性的影响探析

露天金属矿山边坡稳定性的影响探析

杨家全

伊春鹿鸣矿业有限公司黑龙江省铁力市152500

摘要：随着社会经济的快速发展，对资源的需求也越来越大，露天金属矿山的开采规模也随之不断扩大，开采深度也在不断增加，为保障露天矿山的安全稳定运行，保证开采时形成的高陡边坡的稳定性已显得越来越重要。因此，对露天矿山边坡进行稳定性分析，及早发现潜在的危险，能够及时采取相应的安全预防措施，符合矿山企业“安全第一、预防为主、综合治理”方针政策，是十分必要的。

关键词：露天；金属矿山；边坡稳定性；影响

一、露天金属矿山边坡工程特点

1、边坡工程多样性及复杂性

露天金属矿山边坡工程受地质结构空间分布的随机分布影响，因而具有多样性和复杂性的特点。边坡稳定性会受到多方面的耦合作用影响，尤其是在降雨期间，容易由于水压变化及爆破震动引起岩体的损伤和破坏。

2、边坡具有时效性

一般来说，为缩短工期尽快投产，在初期基建开拓期间，大多矿山并不会在边坡工程上浪费过多的人力物力，修建的边坡大多属于临时性边坡，其稳定性能也不可估计，大多只要求其能保证在相应期限内保证安全生产即可。随着时间的进行，其稳定性能也在发生着变化，因此其时效性问题越发明显。

3、边坡及岩体的可变形性及动态性

边坡工程并不是一成不变的，随着露天开采的进行也在发生着变化。而在进行露天开采期间，这种变化是允许的，甚至只要不影响到生产可以发生一定的破坏。露天金属矿开采期间，其边坡稳定性是一个动态的过程，会随着矿山的开采而进行调节，以适应多变的现场环境和工作目标，实现露天矿开采和露天边坡稳定性在不同阶段都能够相互适应。

二、露天金属矿山边坡稳定性的影响因素

1、地质因素的影响

地质构造是指地壳中的岩层地壳运动的作用发生变形与变位而遗留下来的形态，而正是这种形态（褶皱、节理、断层）使岩体内形成具有一定方向特性的面、缝、层的结构面。在边坡发生坍塌、滑坡破坏时，往往都是沿岩体的结构面发生的，这是因为结构面力学强度相对较低（抗压、抗剪切等），尤其是沉积岩矿层中各岩层间充斥着柔弱的次生矿物，在降水及地下水的作用下，使得岩体的抗剪强度降低，易发生边坡事故。此外，地质构造对滑体的控制决定了边坡破坏的类型。

2、自然因素的影响

大气降水及地下水的影响主要表现为大气降水在平台和坡面上形成面流，冲刷边坡，由于岩体节理、裂隙的存在，对边坡岩体的软化和泥化，改变了岩体抗压、抗剪切的物理特性，破坏岩体稳定性；地下水的溶蚀，破坏了岩体内部结构，改变岩体抗压、抗剪切的物理特性，对边坡产生破坏作用。地震对边坡稳定性的影响是无法预测和控制的。在地震力的反复作用下，边坡岩体的结构发生破坏或变化，边坡沿着结构面发生位移变形，直至破坏。

3、人为因素

对于金属露天矿山边坡稳定性产生的相关影响。当开采矿物的时候，爆破或者是机械运行产生的作用力严重影响到了边坡自身的稳定性。其中，主要表现在以下两点：①爆破震动力的形成会威胁到边坡的稳定性，使其产生一定的滑移力。②爆破现象的发生对于岩体安全性造成了严重的破坏。现阶段，实施采矿工作的时候，通常是使用垂直爆破方式，该项方式制作而成的露天边坡经常受到多种因素的影响，比如风化或者是水流损坏，从而产生了安全问题。本文通过研究相关资料和矿山边坡工程得出，发生爆破现象之后就会引发地震波，地震波流经岩体并且损坏岩体，使得结构面延伸，条件恶劣，并且形成诸多的结构面，加快了破坏边坡的速度。当前，爆破影响的危害程度和岩体振动速度有着密切的联系，而且，岩体的振动速度还和爆破的用量数量、间距以及地质情况相联系。从中可以看出，要根据实际情况，严格考虑和分析爆破振动对于边坡稳定性产生的诸多影响。

三、提升露天金属矿山边坡稳定性的建议

1、做好充分的地质调查

在对露天矿边坡稳定性进行研究的过程中，首要做的就是做好地质调查工作。所调查的内容涵盖矿区岩石结构、岩石类型、水文地质调查、自然边坡与边坡滑落状况等。只有获得这些准确资料，才能够进一步安排科学的生产活动，对边坡展开加固处理。

2、设计科学的开采顺序

对露天矿确定开采后，相关工作人员应针对边坡的稳定性而制定出全面的技术，设计科学的开采顺序，最大限度地提升开采工作的安全性。比方说，从边坡位置入手，对露天矿展开分层式的开采，有效地掌控边坡的高度，构建起台阶式的开采模式。这种方式能够充分降低边坡的高度。这些安全措施均以降低边坡高度为基本原则。

3、开展边坡处理

疏干处理，为了杜绝水影响边坡的稳定性，有必要做好露天矿边坡的排水疏干工作。一是在边坡岩体部位设置地表排水沟，使得地表水能够有效地排除；二是在岩体水平方向上设置若干个排水孔，使得水压能够被降低；三是在边坡岩体的外侧部位构建起疏干井，井内安装井泵与潜水泵等，实现井内排水，促使地下水的水位保持在一定范围内；人工加固处理，为了最大限度地提升露天矿边坡的稳定性，不仅要采取上述有关措施，还应该借助人工力量进行加固。人工加固的方法与上文防水法和疏干法截然不同，人工加固法主要是通过岩体结构强度的增加而实现边坡稳定性的提升。人工加固法是常见的提升露天矿边坡稳定性的做法，在现实中有着非常广泛的应用，这是由于人工加固法能够有效地应对不稳定的边坡与出现位移的边坡，固定效果非常突出。

4、进行边坡位移形态分析

一般而言，边坡变形典型的位移历时曲线分为三个阶段：第一阶段为初始阶段，边坡处于减速变形状态；变形速率逐渐减小，而位移逐渐增大，其位移历时曲线由陡变缓。第二阶段为稳定阶段，又称为边坡等速变形阶段；变形速率趋于常值，位移历时曲线近似为一直线段。第三阶段为非稳定阶段，又称加速变形阶段；变形速率逐渐增大，位移历时曲线由缓变陡，因此曲线反应为加速变形状态。可以看出位移历时曲线切线角的增减可反应速度的变化。若切线均不断增大说明变形速度也不断增大，即变形处于加速阶段；反之，则处于减速变形阶段；若切线角保持一常数不变，亦即变形速率保持不变，处于等速形变状态。根据这一特点可以判定边坡的变形状态，具体分析步骤如下：首先将滤波获得的位移历时曲线上每个点的切线角分别算出，然后放在坐标中。经过滤波处理的变形观测数据，除可以直接用于边坡变形状态的定性判定外，更主要的事可以用于边坡变形或滑动的定量预测。定量预测需要选择乔桑的分析模型，通常可以采用确定性模型和统计模型。

结束语

矿山的安全生产对国家的形象非常敏感，也是受到国家关注的大事。我国露天开采的产量所占的比重较大，其中大部分金属露天矿山边坡不同程度存在边坡稳定性问题。此外，我国金属矿山边坡工程地质条件复杂，随着采深的加大，边坡稳定问题有日趋严重的趋势，边坡滑坡等灾害已成为危及矿山安全生产和人民生命财产安全的重大灾害。

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