露天开采边坡稳定性分析及滑坡防治措施

    张浩洋

    摘 要 露天开采边坡工程和其他工程相比，其具有一定的特殊性，本文首先分析了露天矿边坡的特点、破坏形式以及影响边坡稳定的因素，对边坡稳定性进行了分析，最后提出几点安全防治措施。

    关键词 边坡稳定性 露天矿 边坡特点、破坏形式 防治措施

    中图分类号：TU45 文献标识码：A

    0引言

    露天开采边坡安全问题是现在矿山面临的主要问题之一，边坡的岩土物质性质、设计参数、生产工艺、生产技术、露天矿周边环境以及管理员管理等因素，随着社会经济水平的不断提高，露天矿山的开采规模也越来越大，开采深度也在不断增加，然后会形成凹陷采场或深凹采场，这就造成了边坡的又高又陡，会很容易造成滑坡事故，所以要及时采取相关措施避免该类事故的发生。

    1露天矿边坡的特点、 破坏形式以及影响边坡稳定的因素

    1.1露天矿边坡的特点

    露天矿山开采过程决定了边坡的工程地质条件，随着露天矿山的不断开采，边坡也总是处于动态变化的过程，在开采过程中，各种工作平台、出入坑线以及堑沟等复杂的结构群体会使边坡工程系统更加复杂，而边坡稳定性只在矿山服务年限内有要求，可以允许岩体有一定程度的破坏和变形。

    1.2露天矿边坡破坏的形式

    露天矿边坡破坏形式主要受工程地质条件来控制，根据破坏机理的划分，露天矿边坡破坏的主要形式有四种：平面破坏、楔体破坏、圆弧形破坏。平面破坏主要指某一主要结构面发生的直线型滑动。楔体破坏指在边坡岩体中有两组或两组以上的结构面和边坡相交，然后在岩体相互交切处呈现楔形体发生的破坏。圆弧形破坏主要指边坡在破坏时呈现出圆弧状的下滑破坏。

    1.3影响露天矿边坡稳定性的因素

    影响露天矿边坡稳定性的主要因素有内在因素和外在因素，内在因素主要指组成边坡岩土的性质、地质构造、岩体风化、岩体结构、岩体初始应力以及边坡的坡度等；外在因素主要指外界水的影响、工程载荷条件、震动以及人为因素等。

    2边坡稳定性分析

    2.1边坡稳定性分析原理

    计算边坡稳定性的方法有两种，一种是传统的极限平衡法，另一种是数值分析法。结合目前生产实际情况看，极限平衡法是边坡稳定性分析的基本方法。极限平衡法可以给出边坡稳定性的定量评价值，就是我们计算的安全系数。极限平衡法主要以及极限平衡原理为基础，将边坡滑体作为刚塑体，并假设几块刚体组合而成，造成失稳的原因主要是由于岩体的自重造成岩体的剪切面收到破坏。

    2.2边坡潜在的破坏模式

    露天矿边坡破坏模式主要根据地质基础来讲的，主要取决于地质构造特征、岩体结构和岩体介质的力学特征。其中岩体各种不连续面和边坡的组合关系是判定边坡破坏模式的主要依据。边坡破坏形式有很多种，不管怎样变化，根据滑动面类型可以分为圆弧形、曲线型、同倾向单滑面型、同倾向双滑面型和不同倾向双滑面型等。

    2.3露天边坡稳定性计算中应考虑的几个因素

    露天边坡的岩体特性具有特定的岩性和构造特性，另外又赋存在一定的应力环境、水交环境之中的地质体，所以会受到各种外部因素的影响，其中包括地震、冰雪金融或暴雨等，人為影响的因素有爆破震动或开挖不当等，这些因素在影响边坡稳定时的权重是不一样的，破坏边坡稳定的决定性因素主要分为三种：组成边坡的岩体结构特性、力学特性和赋水特性。岩体结构的特征是影响边坡稳定的重要因素，尤其是岩体不连续面的特征参数，其决定了边坡破坏的程度和破坏模式。地下水的存在以渗透压力的形式作用于岩体，这种因素的存在减少了滑动面的有效正压力，从而减少了抗滑的能力。地震对边坡稳定性的影响主要表现在外力对边坡的作用，尤其是水平方向的震动直接增加了坡体的下滑力。

    3安全防治措施

    3.1地表水安全防治措施

    大气降水是造成露天矿滑坡事故原因之一，大气降水不仅补给地下水使水位升高，还会在上部岩土体中产生孔隙水压力，这些孔隙会是岩土强度降低，从而造成边坡的滑移，给采场带来危险。为了避免此事故的发生，必须要做好采场地表水的截排水措施，对地表水进行有效拦截和排放，在露天采场的上盘边坡顶部和下盘的边坡顶部修建截洪沟，根据实际情况分段进行施工，截洪沟两侧要用块石浆砌，用水泥护沟底，设置的排洪容量要满足最大暴雨洪水量。在上盘边坡的每个台阶处要设置排水沟，每隔200m要布置垂直边坡走向的排水沟，然后连接各台阶处的排水沟，形成最终的排水系统。地表水的防治工作对露天采场以及边坡有着重要作用，必须要严格按照要求，根据实际情况来进行施工。

    3.2临近边帮的控制爆破

    露天矿山的开采离不开爆破，爆破会影响边坡的稳定性，轻的会使边坡岩体松动、岩体破碎和使岩体的完整性受损，严重的会直接诱发滑坡的产生，这主要是因为爆破造成的破碎带在风化和拉应力的作用下岩体会沿着隙面逐渐产生松动，从而使岩体产生滑移变形，最终造成边坡的失稳。采取的主要措施有：在选择爆破工艺时，要选用已经通过实践总结出一套成熟的控制爆破技术，尤其在临近边帮爆破时，尽量采用缓冲减振爆破技术或预裂爆破技术。在进行爆破震动研究时，要定量研究爆破对边坡稳定性的影响，另外还要确定在临近边帮处的爆破允许药量。最后要制定严格的爆破管理制度和规范，处理好边帮爆破和生产爆破之间的关系，从而确保采场的顺利作业。

    3.3边坡位移监测

    即使分析露天采场的边坡是稳定的，也要对个别地段进行位移监测，有些地段地质条件比较特殊，加上一些不确定因素，所以一定程度上存在安全风险，所以有必要对采场边坡进行变形位移监测，监测之前首先要对监测点进行合理布置，然后采用全站仪法、视准线法或电测法进行监测。其中全站仪是边坡监测最理想的仪器，在日常生产测量工作中可以减轻测量人员的现场劳动强度，还可以解决大量计算工作，所以全站仪是边坡监测的首选仪器。

    4结语

    边坡稳定性分析是一个非常繁琐和复杂的工程，需要结合现场实际情况，花费大量精力和时间去现场调研，另外还要做好岩石物理力学试验，在分析时要考虑各方面的因素，从而采取有针对性的安全防治措施，保证露天边坡的稳定性。

    参考文献

    [1] 杨占军.露井联合开采对边坡及地表稳定性影响的研究[J].露天采矿技术，2008（04）：1-3.

    [2] 周昌寿，杜竟中，郭增涛等.露天矿边坡稳定[M].徐州：中国矿业大学出版社，1990：18-21+127-130.