露天矿山边坡施工稳定性的研究

闫永平，尹 超，姜 南

(兖州中材建设有限公司， 济南 250100)

1 影响露天矿山边坡稳定性的因素分析

1.1 新桥矿边坡不稳定因素分析

矿山为下盘单斜地层的山坡，岩层为顺层边坡，岩性为石英砂岩，同时岩层间赋存有泥灰岩等软弱结构面，岩层倾角在30°～40°之间。台阶坡面角为47°和50°，大于岩层倾角，将坡脚切断。

因该矿地处长江南岸，常年雨水多，地下水丰富，大气降水和地下水都对边坡的稳定形成了危害。

20世纪70年代，该矿进行过一次较大的硐室爆破，造成了矿山边坡不稳定，同时形成了4个滑坡体的存在，比较大的滑坡体就是2#滑坡体。滑坡体存在对下部采矿生产造成了极大的安全隐患。

下部采坑、上盘采场、下盘剥离时频频的爆破震动，对边坡的稳定影响也很大。

1.2 萧县牛头山滑坡体不稳定因素

岩层结构西北东南向层状发育(每层厚约5～6 m)，地层产状角约46°，边坡角60°，且岩层中含有软弱夹层，边坡角切断。

下部台阶频繁爆破，爆破震动对边坡有一定的影响。

夏季雨水较多，大气降水浸蚀了岩层内部的夹土层，导致边坡失稳，出现滑坡。

1.3 自然因素影响

1.3.1 地质构造

矿山的地质构造复杂，岩性多，如含有软弱夹层，节理、层理、裂隙、断层等都比较发育时，边坡稳定性较差；如矿山岩体单一，完整性较好，软弱夹层、节理、层理、裂隙、断层等很少或不发育，边坡稳定较好。

当岩体结构面与边坡面呈现逆层时，边坡比较稳定；当岩体结构面与边坡面呈现顺层时，边坡稳定较差，尤其是含有软弱夹层时，其内部本身就是一个滑坡面，极易出现边坡失稳。正如经常遇见的土夹层，边坡稳定性较差，出现滑坡、塌落或倾倒的概率较大。

1.3.2 水文地质

当矿山地下水丰富时，经过长时间的侵蚀，边坡就会有落石，出现小面积滑坡或塌落；如果岩体内含有软弱夹层时，经过地下水长期的浸蚀，易出现边坡滑移。在南方的一些矿山，大多属此类状况；而在北方的一些矿山，由于雨水较少，对软弱夹层的影响较小；只有连续的强降水过程，会使软弱夹层边坡面出现滑坡现象，例如萧县牛头山滑坡体就和这类情况有关[1，2]。

1.3.3 风化作用

长时间的风化作用会使一些抗风化性能较差的松软岩石自身强度降低，整体性较差，易出现滑坡、塌方。在同一个露天矿山，同样的岩性，上部边坡因开采时间较早、暴露时间长，比下部边坡风化程度大，稳定条件也相应降低。

1.4 人为的因素影响

1.4.1 爆破震动的影响

矿山日常爆破对坡的持续扰动，增加了边坡的不稳定性。尽管已采用毫秒爆破技术，有时也采用逐孔起爆或两孔起爆，或尽可能地降低单位炸药消耗量，但对边坡形成的震动影响仍然较大，导致边坡表面岩体进一步破碎，诱发边坡滑动，坡面岩石滚落，台阶局部崩塌等。

1.4.2 施工的影响

不按设计施工开采，台阶坡面角大于设计，或平台的开采不按设计推进，导致边坡不规整，坡脚被破坏，边坡形成伞檐状，造成边坡失稳，形成滑坡、塌方等。

当操作人员不遵守爆破设计，穿孔质量不高，爆破作业后造成坡脚破坏，引起边坡失稳。当操作人员不听从指挥，挖装过程中，随意挖装，都将引起边坡不稳定。

2 露天矿山边坡稳定安全的措施

在露天矿山的施工过程中，边坡稳定性随着穿孔、爆破、挖装、运输等作业的进行而变化。即使矿山规模并不相同，但是边坡稳定的防范措施都是一样的。为防止边坡事故，减少或控制边坡破坏所产生的严重后果，可采用以下措施：

2.1 制度管理

加强矿山的安全生产监督管理与安全教育工作，加大矿山安全技术与管理人员的安全培训力度，建立专门边坡维护队伍，建立安全规章制度，实行安全生产责任制。对边坡应进行定点定期观测，对重点部位和潜在滑坡危险的地段，发现险情应及时处理。

2.2 技术管理

首先要加强水文、地质调查；其次，确定合理的矿山开采要素、开采顺序和推进方向，做到科学合理地开采；第三，在施工开采中选择合理爆破方法、孔网参数，减少坡脚超挖；第四，要运用数码雷管，可以大幅降低爆破对边坡的扰动；最后，在施工过程中综合运用预裂爆破等措施，减少爆破震动对边坡的影响[3]。

2.3 人员管理

加强矿山安全教育与业务培训，加强技术人员的专业培训与指导，以提高技术管理人员的专业素质。加强对操作人员的技术交底和质量管理，以保证施工质量。

2.4 水的防治

对于露天矿山特别是凹陷露天矿，水的防治尤为关键。可在最终边界外修筑截洪沟或排水沟，防止地表泾流进入矿体，将水尽可能地排出矿界以外地带，减少水对边坡的危害[4]。

2.5 边坡结构面防治措施

对已形成的边坡，视情况，可采取挂网、喷锚、边坡种植權木或爬山虎等绿植进行边坡加固和绿化。

2.6 新桥矿边坡技术措施

针对新桥矿边坡的施工，根据马鞍山矿山研究院的研究设计，采取预裂爆破，将一次爆破药量控制在400 kg以内、每次爆破总药量控制在4 000 kg以内，减少爆破震动，尽可能地减少对边坡的扰动。

2.7 萧县矿山滑坡体处理措施

借鉴新桥矿预裂爆破施工方法和经验数据，对萧县牛头山滑坡体进行处理。

3 对边坡施工的建议

1)矿山施工前，一定要进行详致的地质调查，充分了解水文地质条件；

2)在未进行大范围施工开采时，针对矿山不同地质结构等，先进行爆破参数的试爆，选择出不同岩体结构、不同岩性合理的爆破参数；

3)企业要加强制度建设，强化人员管理和技术交底，加强边坡的稳定性监测；

4)施工单位、建设单位、地质勘探单位及设计单位等四方要紧密联系，发现边坡失稳，要及时整改、处理。

4 结 语

通过对露天矿山边坡稳定性分析，明确了边坡失稳的影响因素。在以后的露天矿山施工中，针对影响边坡稳定性的因素采取相应的技术和管理措施，不断探索确保边坡稳定的新方法、新工艺，以确保矿山边坡稳定，安全生产。