影响露天金属矿山开采边坡安全的因素及优化策略探析

影响露天金属矿山开采边坡安全的因素及优化策略探析

郑裕 王在勇

内蒙古太平矿业有限公司

摘要：：随着国内化工产业的高速发展，对矿产资源需求不断增加，其中金属矿资源在冶金、制造等行业得到广泛应用。露天金属矿山是金属矿资源的主要开采方式之一，但因露天金属矿山边坡稳定性较难控制、地质条件复杂，导致实际开采过程中存有一定的安全问题，亟需提出有效的安全技术措施。基于此，本文将论述露天金属矿山边坡基本特征，分析影响露天金属矿山开采边坡安全因素，并提出有效开采安全技术措施，以期促进露天金属矿山开采边坡安全，提高开采效率。

关键词：露天金属矿山；开采；边坡安全；优化策略

前言：金属作为一类重要的矿产资源，也是很多行业开展施工的重要原料之一，在金属矿山中，露天开展占据重要地位，据相关数据显示，露天开采在有色金属矿中所占比例高达40%左右。近年来伴随着我国露天开采技术的不断发展，露天开采的深度也日益加大，边坡作为人为施工过程中产生的斜坡，属于一类人类活动地质环境，同时也是人类工程的基础形式。在金属矿露天开采过程中，一旦边坡失稳，不仅会给矿山企业带来巨大的经济损失，而且可能威胁开采人员生命安全。因此在露天金属矿开采过程中，应用安全技术保证边坡的稳定性至关重要。

1、露天金属矿山边坡特征

1.1时效性

在矿山开发过程中，采矿活动使其周围的地质环境发生巨大变化，增加矿山边坡不稳定性，从而出现边坡安全问题。而长时间的开采活动是造成地质结构变化的重要原因，因此在开采过程中需要注意时效性，降低矿山地质结构改变的程度。

1.2复杂性

与其他项目相比，矿业开发项目的建设环境更加复杂严峻。特别是在当地气候变化的影响下，许多金属矿山的边坡安全将受到暴雨和地质活动等因素的影响[1]。因此，为使露天金属矿山开采过程中的边坡稳定，促进边坡安全，提供可靠的保障功能，多数企业会对边坡进行安全设计。

1.3动态性变化性

随着金属矿山开采深度的逐步加深，矿山边坡整体安全稳定性、施工质量和结构强度将发生较大变化，而这种动态变化则需要更高的开采施工标准，以此确保边坡稳定与安全，但在实际施工过程中其施工管理存有相对宽松的问题。

2、影响露天金属矿山开采边坡安全的因素

2.1岩体构造对边坡安全性的影响

岩体及其变质对边坡表面的安全性影响很大，通过大量的实践经验和开采报告，可以看出，岩体构造异常是造成滑坡现象的重要因素。人员的安全评估主要基于结构岩体的表面性能是否足以承受自然因素的影响。目前，常见的不良岩体主要是薄弱的地表结构，导致差异或表面裂纹。如果岩石表面裂隙太多，将严重损害边坡的质量和安全性。

2.2岩性土层影响

在边坡安全技术影响中，金属矿山岩性土层也是重要因素。其中，硅质和铁质岩性土壤对边坡安全性的影响也大不相同。从根本上看，岩性土壤层性质的差异主要是由于矿物种类不同而引起的，通常将不同的连接形式结合起来，形成地下岩体的主要结构。普通的晶体结构，包括变质岩，都可以作为良好的胶结结构。胶结结构会对岩石结构和边坡安全性产生负面影响，甚至会引起滑坡等危害。

2.3人为影响因素

人类活动对露天金属矿山边坡安全性的产生较大影响，大多数影响因素来自爆破和机械设备的运行。随着爆破的发生，地下岩体结构之间会形成侧向滑动力，在这种滑动力的作用下，边坡的安全性将大大降低。

3、优化对策

3.1合理应运用应急治理技术

在露天金属矿山开采过程中一旦发现边坡存在质量问题与安全问题时，便需要做好对应的应急处理。边坡治理人员应当现场勘察已经发生滑坡的事故，弄清楚安全事故发生的原因。关于边坡安全事故的分析当前主要技术操作如下：对发生安全事故的现场开展取样分析，当前常见的取样方式主要有三类，一类是开挖基坑原状土取样；第二类是台阶开挖边坡取样；第三类是钻孔取样。当完成取样工作后，将采集到的样品送至实验室分析，分析内容包含土壤物理力学性质、滑坡区组成部分等等，在分析样品的同时还要注意对滑坡水文地质条件进行分析，明确滑坡的各项参数，从而为滑坡治理提供参考。在治理滑坡时，通常需要治理削方，在采取应急治理技术时，需要注重进入滑坡区的水量控制，目前主要采取截水方案与渗沟截留的方式来降低进入滑坡区的地下水，同时对上方的地表径流条件与汇水区域的渗流条件进行控制，尽可能减少流入滑坡区中的流水。

3.2根据实际情况运用不同防护加固治理技术

3.2.1HDPE防渗膜护坡加固技术

将HDPE防渗膜护坡加固技术应用在金属矿露天开采中时，需要把握关键技术的操作要点。在铺设防渗膜之前，需要清理干净边坡表面，确保其表面的清洁度。然后对HDPE的厚度进行严格控制，最好将其宽度控制在1厘米左右。防渗膜的固定方式采用沟槽锚方式，宽度范围控制在0.6m左右，需要搭接的部分的宽度范围为1m左右，而且还需要注重坡脚和接缝地方的平行。在具体施工中，该方法因成本低、操作简便等优点，因此被广泛应用在边坡加固中。

3.2.2抗滑桩支护加固技术

这类技术通常被应用在复杂的破碎露天边坡场景加固中，该技术能够有效地避免边坡伴随着破碎带移动引起塑性改变的现象。为了充分发挥出抗滑桩支护加固技术的效果，在应用该技术时需要对抗滑桩方案进行设计，根据设计好的施工方案开展。

3.2.3 锚杆加固技术

在对边坡实施加固时，借助锚杆有助于提高边坡的稳定性，该技术的应用原理是通过承受断裂岩石对锚杆产生的外力，从而避免边坡斜率改变，提高边坡结构的稳定性。在金属露天矿开采中应用锚杆加固技术，需要确定锚杆的标准长度以及应用的挡墙厚度。并且这类加固技术同样适用于土质边坡加固中，在应用时，同样需要控制好锚杆的长度以及相邻锚杆之间的距离。除此之外，在对台阶坡加固时，需要制定科学的方法，合理控制加工的厚度，确保加固的钢筋网层量设置合理。

3.2.4 生态护坡技术

当前比较常见的生态护坡技术有两类，分别是植物防护与土工网植树两种，在金属露天矿开采过程中，可以结合情况联合应用该技术。在植物防护技术应用要求为：边坡的高度＜6m，并且土壤跟植物生长条件的地区相吻合，在应用该技术时，需要根播种、喷播的方式开展。而应用人工王植树技术时，这类技术比较新颖，不仅可以明显地提升边坡的稳定性，而且还能降低坡面的侵蚀程度，同时维持水环境与土壤环境的良好。

3.3优化金属露天矿境界外驻留矿开采技术

当前我国大部分金属露天矿迈入了开采后期，由于早期开采技术比较落后，露天矿的开采效率较低，因此还遗留很多可用的矿石。提高开采的面积，提升废料的剥离量，会对金属矿山的经济指标产生极大的影响，更重要的是还会对周边生态环境产生破坏。因此为了实现金属矿资源开采与利用的高效，需要整理分析矿床的赋存条件与地质稳定性，应用高边坡开采和陡帮开采，通过声波技术与位移变化对数据进行监控，掌握岩体的地质活性特征，通过分析开采过程中的相关数据，选择对应的开采技术阐述，从而实现开采效率与矿石利用率的最大化。

3.4对边坡的各项参数进行科学控制

最终边坡角作为金属露天矿矿产的重要构成要素，其主要包含台阶坡面角、台阶高度、安全平台、运输平台以及安全平台。在设计开采流程时，需要结合台阶的高度综合考虑爆破工艺和挖掘设备方面的能力与要求，同时结合矿岩结构、矿岩性质等各种对台阶面大小等对台阶面交大小造成的影响，在开采的过程中还需要结合矿山的水文地质条件调整各个参数。除此之外，在开展爆破施工时，还需要对地质情况进行勘察，从而获得准确的地质参数，在此基础应用预裂或者缓冲爆破工艺，最终保证爆堆规整，提升爆破的安全性与精准度。

3.5实现开采技术的连续化与集约化

在金属露天矿开采时，必须确保整个工艺的连续化与集约化。特别是近年来我国金属露天矿山半连续化开采技术快速发展，该技术的采装过程由挖掘机完成，在破碎或者筛分设备的作用下将物料转运至带式运输机上，然后再将其运送至指定的地点完成卸载。半连续开采技术同时具备连续开采与间断开采的优点，拥有很强的适用性，非常适合于金属矿露天开采中，能够连续运输岩石，生产成本低且环境污染少，而且还能提升边坡的稳定性。

3.6注重检测边坡的稳定性

在对边坡稳定性开展检测时，可以结合具体情况选择最佳的检测手段。首先，应用精密仪器检测法，主要用于检测已经发生变形的边坡，检测的内容包含裂缝变化、位移情况、倾斜动向等等，从而确保获得的检测参数精准，为制定边坡治理方案提供自动。在检测边坡时，需要结合工程的实际情况选择检测的仪器，并对仪器的精度进行调整，提升检测的准确性。其次，采用发声检测技术。当岩体遭受强大的外力时，便会产生裂纹，并且裂纹不算罗占，最终导致岩体应力松弛。此时便会以应力波的形式将岩石中存储的部分能量释放出来，同时形成声发射，因此可以分析声发射，通过这种方式判断出岩石内部形态改变。在当前信息技术背景下，检测边坡稳定性，可以应用远程检测手段，从而确保检测数据的无线传输，提升边坡检测的自动化与自动化。

3.7增强边坡安全管理力度

首先，积极组建边坡安全风险排查与管理小组：边坡安全管理中存在的风险较多，对整个露天矿山安全性有较大的威胁。因此，必须组建专业的管理部门深入实地分析研究影响边坡安全性的因素，一旦发现问题及时予以处理。另外，边坡安全管理部门要结合管理实际需求，及时采集边坡稳定性影响因素，在进一步明确后需要建立完善的管理机制和应急方案。所成立的安全风险管理小组要对露天矿山开采活动进行全程监管，排除边坡存在的风险因素，以此全面保证和提升露天矿山开采效率与质量；其次，积极开展人员学习培训活动：非金属露天矿山开采过程中会涉及很多的专业知识，同时也会不断遇到新的技术难点，因而积极开展人员学习培训活动尤为重要。比如矿产企业可以定期组织人员学习边坡的安全规范和安全生产标准，增强人员的职业素养，同时还需要加强人员的责任意识，确保可以积极参与到边坡安全管理工作中。再比如矿产企业可以定期组织人员开展技术演练，在实践中增强人员的综合素养，激发人员的工作积极性。

结束语：综上所述，矿山安全生产关系着国家的形象，受到了社会各界的广泛关注。露天开采在我国金属矿开采中所占比例较高，但是在露天开采过程中面临的一大安全问题便是边坡稳定性。而导致露天金属矿开采过程中边坡不稳定的因素较多，除了地质条件外，还包含自然因素与人为因素等等，一旦发生边坡滑坡，轻则造成重大经济损失，重则造成人员伤亡。因此在开采过程中，必须积极应用安全施工技术和加固技术，从而提升边坡的稳定性，降低安全事故发生率

参考文献：

[1]涂金地.露天金属矿山边坡稳定性的影响研究[J].世界有色金属,2021,(03):188-189.

[2]刘鸿扬.基于露天金属矿山开采边坡安全技术分析[J].世界有色金属,2021,(01):163-164.

[3]马威风.非金属露天矿山边坡安全管理研究[J].中国金属通报,2020,(09):178-179.

[4]李小双,王运敏,赵奎等.金属矿山露天转地下开采的关键问题研究进展[J].金属矿山,2019,(12):12-20.

[5]杨成方.预留高陡边坡、陡帮全面推进工艺在别力金矿的应用[J].现代矿业,2015,31(06):23-24+26.