露天矿山的边坡治理安全技术的实践

露天矿山的边坡治理安全技术的实践

程康

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摘要：在露天矿山开采过程中，随着开采深度加大以及边坡高度增加会导致边坡稳定性和安全性下降，而气候变化与恶劣的地质条件也是造成露天矿山出现滑坡灾害的因素。因此必须开展好边坡治理工作，进而保证施工单位的经济效益和作业人员安全，以下进行相关分析。

关键词：露天矿山；边坡治理；安全技术

露天矿山边坡安全能够确保矿山在安全和有序的作业环境下作业，当前矿区气候、地质条件以及人为因素是导致露天矿山边坡失稳的主要原因。近年来我国出现了多起露天矿山边坡失稳而导致的事故，严重威胁着作业人员安全，还对矿区生态造成一定破坏。基于此，本文从边坡失稳因素入手，讨论露天矿山边坡常见安全问题，最后提出边坡治理措施和监测手段，希望对希望研究带来帮助。

一、边坡失稳因素

（一）地质因素

岩石构造以及岩石性质是影响变破稳定性的主要地质因素，比如岩土的裂隙、孔隙度、吸水能力、抗压、抗拉能力等因素影响下会导致岩石的性质与矿山结构稳定造成影响，多种应力出现变化后就会出现边坡失稳^[1]。

（二）人为因素

露天矿山爆破施工期间出现的震动会影响边坡岩体内部结构，使内部应力分布出现改变。其中包括如下情况：其一，采剥作业期间没有合理设置推进方式，比如从矿山边坡底部作业会导致出现空洞，由此对地层受力平衡性造成破坏；其二，露天矿山作业需要人员完成，如果爆破作业、开挖作业、填筑作业未能合理选择工艺技术，可能破坏边坡原有平衡；其三，施工期间台阶的高度和宽度设置不合理也会诱发边坡失稳。

（三）环境因素

矿区开采过程中如果降雨强度较大可能诱发山体滑坡、泥石流等自然灾害，而雨水也会深渗入到空气当中，导致压力加大，造成边坡稳定性下降。温度的变化也会导致岩石风化速度加快，降低岩石的硬度和强度。此外，地下水动态变化、地下水的埋藏深度也会对岩石的性质产生影响。

二、露天矿山边坡常见安全问题

（一）难以维持边坡稳定性

实施露天矿山开采作业的过程中需要全面分析边坡问题，明确问题出现原因，之后采取技术性措施提升边坡稳定性。为开采作业提供安全环境需要加强整个开采期间的制度建设，加强施工管理，但是部分单位存在重视开采，忽视边坡保护的情况。在矿山开采行业飞速发展的背景下多种机械设备得到了应用，让露天矿山开采深度加深，加之开采期间进行爆破作业巨大震动，都会导致边坡稳定性下降。

（二）露天边坡灾害较多

矿产资源有效满足了社会发展需要，而当前多数矿山在长期开采过程中使得矿石储藏量减少，开采难度增加，并且由于开采期间疏于管理破坏了开采区域环境，导致边坡灾害发生较多，进而埋下安全隐患^[2]。

三、边坡稳定性分析

水文地质、工程地质、边坡形态以及开挖技术都是影响边坡稳定性的因素，并且作业期间不同因素相互影响，加大了边坡治理的难度。当前进行边坡稳定性分析主要采取以下方法：

（一）弹塑性力学计算方法

将微元作为单位，借助计算微元的应力判定微元是否达到拉伸、屈服、弯曲、断裂等破坏条件，之后继续判定导致材料发生的局部或者全域性破坏。

（二）极射赤平投影识别法

滑坡模式的差异性主要是受地质间断面和开挖面的几何关系影响，不同的几何关系可以通过极射赤平投影法加以体现，当前施密特网以及吴尔福网是常用的赤平投影方法^[3]。

（三）工程地质分析法

该方法就是对以往矿山生产的经验加以总结，分析边坡变形破坏模式、破坏机理等影响矿山边坡稳定性的因素，然后得出结论。岩体结构控制理论、地质成因演化论都是工程地质分析法的理论依据，能够有效分析复杂地质条件下的力学机制和边坡破坏模式。

（四）极限平衡法

这是在勘察设计当中广泛应用的技术。事在人为，假定处于平衡极限条件下的滑动面。然后把上方的华体划分成但有边界的钢体条块。之后通过静力平衡方程。分析边坡稳定系数。

（五）极限分析法

该方法最早由国外学者提出，我国上世纪70年代由潘家铮院士提出了滑坡极限分析的相关原理，也就是在极限状态下外部荷载以及自重做功和滑动表面阻力的消耗功相同，在假设边坡体带了情况下得到边坡极限荷载以及安全系数。不过由于自然环境的变化和求解过程的复杂性，导致该方法应用较少。

四、边坡治理措施

曼家寨东矿段位于都龙锌锡多金属矿区东部，由于地质环境复杂，加之工程崩塌、工程滑坡破坏带来的影响，导致露天采场台阶边坡失稳，这也成为了该矿山的主要安全隐患。近年来，矿山开采逐渐规范，并且施工单位加强了废土堆边坡管理以及结构面及边坡巡视，及时处理边坡变形破坏，优化边坡设置，使得威胁较大的滑坡、塌陷、边坡失稳逐渐得到有效治理。主要的边坡治理安全技术如下：

（一）水害治理

地表排水法是水害治理的主要技术，通过利用地表排水的方法减少水分渗入岩石缝隙，主要是在边坡坡面位置设置排水沟，并且需要深度填充裂缝，以此起到密封效果。

（二）滑塌治理

通过采用缓坡清理和减重压脚法增大抗滑力以及降低下滑力，随着岩体强度的增大避免滑塌，可以采用锚杆加固、喷射混凝土、抗滑桩以及注浆防渗等技术^[4]。

（三）生产优化

在生产和作业过程中，爆破期间会伴随岩石剧烈震动，所以需要优化爆破方式，对爆破参数加以调整，选取缓冲爆破和预裂爆破技术不仅可以减少炸药用量，还能达到降低边坡破坏强度的作用。

（四）绿色生态防护

在边坡种植植物这一过程中需要分析机械化程度以及经济性元素，然后采用液压喷播或者客土喷播方法对边坡加以保护，以此实现边坡绿化工程的可持续发展。

（五）其他措施

露天矿山边坡会长期暴露于空气当中可能出现自燃情况，所以矿山边坡需要利用一些物质覆盖。如果工况条件较好需要采用帮内排的方法，进而缩短边坡暴露时间，提升边坡稳定系数。

五、边坡监测手段

（一）边坡位移监测

需要利用GPS技术进行边坡岩体的全面监测大面积移动情况、内部变形情况和表面岩体移动情况，在GPS技术不断发展的背景下可以分析形边坡的三维坐标，或者利用基坑测斜仪采集数据后制定更加科学的决策。此外，边坡雷达监测预警系统可以实现24小时监测，并且监测面积大，能够实现数据及时传输。

（二）边坡应力监测

目前国内外主要将监测仪器用于锚杆和锚索当中，在诸多方法当中锚杆尾部测立法以及锚杆表面贴片测立法应用最多，这些方法适用于笔直的锚杆，要求利用该技术的过程中让锚杆荷载均匀施加到测力仪器上。当前液压式、机械式、振动式、电压式成为测力传输器的主要类型，而不同技术的测量范围、测量精度、抗干扰能力也存在差异。

（三）爆破震动监测

通过大量实验发现爆破震动能够显著影响露天边坡稳定性，在高强度震动下会造成边坡松动，主要采用振动检测法以及声波检测法，其中前者配合拾振仪监测爆破区的振动速度，还有一种方法是声波监测法，主要是依据声波脉冲在岩体当中的传播速度分析岩体强度。

结束语：

综上所述，要想实现顺利开采和减少边坡失稳事故，必须在开采前期全面加强管理工作，做好边坡巡视与监测，掌握各项参数，出现矿山滑坡问题后要及时采取措施，这样才能推动我国矿山开采业的健康发展。

参考文献：

[1]郑思光，赵志杰.露天矿山边坡治理的"喷砼飘台"技术试验及效果[J].探矿工程（岩土钻掘工程）,2020,47(3):80-87.

[2]张小康,陈建坤,张涛.露天矿山最终边坡光面爆破技术的应用[J].广东化工,2020,47(11):72-73.

[3]李斌,霍伟,姜嵩.石灰石矿山复杂环境下高陡边坡残留体安全治理[J].建材世界,2020,41(5):86-89.

[4]张强,马奕爽,吴艳飞.金属非金属露天矿山边坡安全管理建议[J].世界家苑,2021，22(1):181.