露天矿边坡稳定性的影响因素及防治对策研究

露天矿边坡经常出现不同程度的失稳及变形问题，且极易受到矿体周边地质环境的影响，同时，由于其影响因素一般较为复杂，可能导致处于不同位置的边坡结构发生变形破坏问题。基于此，需要深入探究边坡结构的失稳原因并提出合理的防治手段，以充分保障露天矿边坡结构的稳定性，让矿山得以实现可持续发展。下文将简要介绍露天矿边坡稳定性的影响因素，并据此提出合理的边坡防治措施建议，以达到良好的露天矿边坡防治效果。

1 影响露天矿边坡稳定性的主要因素

高泉昆源露天矿地处青海省大柴旦行委辖区内，主要采取露天开采的形式，使用了单斗-斗车开采工艺，采掘场平面呈现为凹陷性分布的形式。该矿边坡的形成及变形主要受到如下因素的影响。

1.1 构造应力

边坡岩体一般介于地应力场的覆盖范围中，通常可以将其分成水应力、温差应力、地质构造残余应力和自重应力等多种类型，需要高度关注构造应力问题。一旦发生了构造运动，便可能引发全新的应力状态，形成相应的边界条件及构造行迹，相比于弹性理论的计算结构，其状态会表现出一定的差异。

将600例喉源性咳嗽患者的基本资料、中医辨证分型分布情况、临床检查结果等数据信息录入至Excel表格中进行汇总、整理，统计学分析软件选择SPSS19.0，χ2检验用于计数资料比较，表现形式为例、百分比，t检验用于两组计量资料比较，F检验用于三组及三组以上计量资料比较，表现形式为平均值±标准差，P＜0.05即差异比较有统计学意义；相关性分析采用皮尔逊（pearson）相关系数分析法，P＜0.05表示存在相关性，r为正数即正相关，反之则为负相关，|r|≥0.8 即高度相关，0.5≤|r|＜0.8 即中度相关，0.3≤|r|＜0.5 即低度相关，|r|＜0.3 即相关性极弱，可认为不相关。

令f=[u,v,w]是3-面,其中d(u)=d(v)=3。若u和v的外邻点都是5--点,则称f为穷的;若u和v中恰有一个点的外邻点是5--点,则称f为半穷的;若u和v的外邻点都不是5--点,则称f为富的。若一个穷或半穷3-面上的3-点v的外邻点是一个5--点,则称v是一个穷点。若一个半穷或富3-面上的3-点v的外邻点是一个6+-点,则称v是一个富点。由定义知:一个穷3-面恰好关联两个穷点,一个半穷3-面恰关联一个穷点和一个富点，一个富3-面关联两个富点。

实际上，岩体中的构造应力均处于具体的构造应力场中，需要通过当地实测的方式测定该区域内的实际构造应力状态。利用构造应力，可以让边坡岩体得以向采空区中移动，并出现变形问题，使边坡岩体自身裂缝得到了充分拓展，让坡底位置处的应力得以高度集中，也相应影响了岩体强度。

1.2 岩体地质结构面

在经历长期的沉积变形后，地壳岩体结构中出现了不同规模和形态的地质界面，可能导致岩石强度大幅降低，也因此降低岩体结构的强度，此类物质被统称为结构面。通过结构面可以实现对于岩体结构的充分分割，将其转化为具有不同形态和规模的块体结构，也即结构体。只有在结构体及结构面的综合影响下，方可充分保障工程岩体的稳定性。

一般可以利用坡体结构体剪短边坡滑动面，与结构体自身抗剪强度有着较为密切的联系。在边坡面及其顶面的复合位置含有一定规模的结构体，且形态各异，可能在适宜的方位中出现滑体事故。针对呈现出块状的边坡岩体结构而言，此类岩体一般有着较好的完整度，且相对稳定，然而，却可能因为特殊因素影响而导致边坡岩体出现变形，并因此形成了滑坡结构。作为一种层状边坡结构，露天矿中的岩质边坡稳定性会受到层面性质及相对位置的直接影响，若层面倾角低于边坡，则可以表现出良好的边坡稳定性优势。

1.3 岩石矿物成分

相比于其他类型的材料，岩石矿物有其独有的优势：①岩石表现出一定的非均质性，不同质点所表现的力学性能也存在一定差异；②岩石具有各向异性，不同方向上的岩石结构，其性质也表现出相应的差别；③具有不连续性，其在特定物理场中并未表现出明显连续的性质变化趋势。

小块岩石体强度一般显著高于自然岩体，凭借小石块的无侧限抗剪强度优势，可以让高度较高的稳定边坡结构得到充分支撑。即使是其弱面结构，也不会因边坡高度过低而遭受损坏。针对岩体中的软弱面特征实施充分分析，以确定其结构的几何形态和空间分布特征，为提升边坡稳定性提供充足的意见指导。

1.4 水的影响

对照组-男、女占比各为29：21；年龄段在27岁至88岁之间，经计算后中位年龄为（57.98±1.64）岁。

1.5 开采震动力

首先，实施爆破作业时可能产生一定的震动力，导致边坡的滑动力大幅增加；其次，在实际爆破阶段对边坡岩体造成了破坏，进而影响了岩体结构的强度，可能导致地下水和雨水大量流入爆破裂缝中，也相应增加了岩体风化的风险。一般而言，爆破作业是十分主要的露天矿边坡震动力来源，需要作业设备中均存在一定的震动力，露天矿台阶运行设备及运输设备均不会对边坡结构稳定性造成过大的损伤。部分矿山在实际使用过程中采取了大量的爆破控制技术，光面爆破及缓冲爆破等，可以有效避免边坡岩体破坏的问题。

3.4.2丰富度指数。各土地利用方式大型土壤动物群落丰富度（D）农田＞森林＞退耕湿地＞湿地＞退耕林地。

高矿化度矿井水外排入榆林市矿区第四系潜水中由于水岩的混合作用、溶滤作用、离子交换作用以及蒸发浓缩等作用的影响，通常情况下会产生第四系潜水矿化度升高和硫酸盐浓度升高等现象，使其水质变差。而本次水样中的SO2-4和矿化度受影响相对均较小，主要是高矿化度和高硫酸盐的矿井水排入第四系潜水含水层中发生稀释作用，加之榆林市矿区潜水水动力条件较好，更替循环较快，导致潜水含水层本身的各项离子增加值不明显，因此可认为矿井水外排对榆林市矿区潜水含水层影响较小。

边坡岩石中通常包含自由水和结合水两种类型的水，可以起到一定的露天矿边坡稳定效果。如果水分过量堆积，则可能相应影响岩石结构，如果岩体密度较高或岩体抗剪强度较低，则可能导致边坡中出现动水圧及静水压，在二者的综合作用下，导致严重的边坡滑坡问题。黏性土岩石在遇水后可能发生一定的膨胀，若膨胀严重，则有可能出现崩解，如果岩石中的蒙脱石组分较高，则可能直接影响岩石的强度，导致黏土页岩夹层中出现大量的泥质填充物，并因此引发了严重的滑坡问题。

1.6 冻融作用

其次，要求积极实施边坡人工加固措施，以充分提升岩石的强度，让边坡结构的稳定性得到充分优化。具体的加固技术手段如下：

1.7 其它影响因素

除上述因素外，也可能因其他因素而影响露天矿边坡的稳定性，如果露天矿边坡的使用年限过长，则可能导致岩体强度大幅减弱，需要确定最佳的边坡稳定系数。要求结合具体的开采位置、实际开采规模、时间及地质因素等多种因素，综合分析各类因素的实际影响程度。在采矿作业初期，部分露天矿为了缩短基建期和降低投资量，可能会将剥离物被大量丢弃在露天矿侧方，如果距离过近，则可能增加采矿边坡的压力。此外，如果未能及时做好边坡维护措施，且管理过于松散，未能严格按照规章制度要求实施作业，便可能严重影响露天矿的稳定性。除此之外，边坡形状也可能影响其露天矿边坡结构的稳定性，以平面边坡形状为例，凹形边坡的稳定性明显优于凸形边坡，其原因在于此类边坡在压缩拱受力状态下侧向阻力更大。为了让露天矿的稳定性得到充分保障，要求设计较高的露天矿陡度。若在坡下实施开采，也可能影响边坡结构的完整性，造成边坡滑动、塌陷，也相应限制了露天矿边坡的稳定性。

2 露天矿边坡危害防治措施

2.1 协调采矿工程，确定最佳的边坡参数

为实现对于边坡变形问题的有效控制，要求积极实施边坡结构管理措施，并予以积极维护，以相应降低边坡结构的暴露时间。为此，要求充分关注各项边坡工程管理措施，以确定最佳的采矿工艺手段和作业线推进方式，让采区得以得到妥善布置，同时，充分利用采空区设备，让各项内排压滑坡防治手段得以充分发挥实效，以切实规避边坡倾倒或滑移等问题。

首先，要求结合矿岩的实际埋藏条件及力学特性，依据采掘工作的具体要求，确定最佳的台阶高度。通常将边坡高度控制在15米以内，以保持良好的边坡稳定性。

其次，露天矿台阶坡面角的实际大小可能受到矿岩性质的直接影响。如果矿岩结构十分松散，则要求将工作台阶坡面角的坡度控制在其结构自然安息角以内；如果矿岩结构非常稳定，则要求充分关注矿岩结构的坡面角，使其得以维持在55°以上；若矿岩结构十分稳固，则要求将其坡面角度保持在75°以上。

（1）喷锚加固法，在边坡结构外表面上喷射混凝土，以达到良好的边坡表面保护效果，避免出现边坡风化及碎块坍落的问题。同时，可以使用锚杆及锚索装置进行滑体固定。如果场坡表面结构发生了严重破碎或石块大面积滑落，则可能相应影响采场的安全性和稳定性，为此，需要在边坡表面位置上铺设一定量的金属网结构，并向其上喷洒一定量的混凝土。

最后，结合最终边坡角的实际坡度，确定最佳的平台宽度信息，以充分保障边坡结构的稳定性。

2.2 深化落实各项防水排水措施

首先，要求积极采取削坡减载措施，通过降低坡高、放缓坡角等多种技术措施，相应降低边坡结构的稳定性。实施削坡设计，要求尽量避免出现削减岩土体高度的情况。

为达到这一目标，要求积极落实如下措施：首先，需要尽量避免在滑坡区中出现过多的外围地表水，为此，可以在滑坡边界位置处修建截水沟设施，同时，也可以在滑坡坡面位置处进行排水沟修筑，以充分降低地下水及地表水的危害；其次，要求在滑坡覆盖层位置上铺盖均匀的浆砌片石，以免出现过度的地表水下渗问题；再次，为达到良好的岩质边坡防护效果，需要充分利用混凝土喷护面及挂钢筋网喷混凝土材料；最后，可能有多种因素可以达到良好的地下水清除效果，要求充分关注边坡地质结构的实际特征，同时，结合当地的水文地质条件，确定具体的地下水清除方案，深入落实各项排水疏干措施。

（2）水平疏干孔。要求在边坡结构中打入一定量的水平疏干孔，以降低裂隙底部高度，避免对潜在的破坏面造成过多的损失。水平疏干孔的位置及间距将受到边坡形状及岩体结构面分布状态的影响，水体在坚硬的岩石边坡结构中通常呈现出节理流动的状态，若水平孔可以自由通过此类节理，便可以达到良好的疏干效果。水平疏干孔具有较为便捷的施工优势，通常依赖重力疏干的方式，而无需实施维护，且可以充分适应地质条件的变化，然而，此种方法的疏干影响范围相对有限，要求在确保形成边坡结构后正式实施设备安装。

（1）地表排水措施。通常需要在边坡岩体结构外围修筑排水沟设置，让地面水得以充分流经地面裂缝，以尽早排走其中的地面水。为了让排水沟中的坡度得以维持在指定范围，要求尽量避免出现地面漏水的问题，导致地面水大量停留于地表。若某一位置中存在开口张裂缝，则需使用黏土进行柔性物料填充。如果其中的裂缝较宽，则可以使用砾石或废石材料实施填充，使用柔性物料填充废石顶部。然而，要求尽量避免使用灰浆及混凝土材料实施缝隙填充，以免因材料阻水而在边坡岩体结构中产生一定的水压，进而影响边坡结构的稳定性。

（3）垂直疏干井。要求在边坡顶端位置钻凿一定量的竖直小井，在其中配置深井泵及潜水泵装置，以充分清除边坡岩体裂隙结构中的地下水，达到良好的边坡疏干效果。在岩质边坡结构中设置疏干井，要求将其垂直于结构面，以充分保障疏干效果。坚硬岩体中的水体多借助构造断裂的形式自由流动。相比于水平疏干孔，此类疏干方式的主要优势在于可以在正式开展边坡开挖前进行安装，以达到良好的疏干效果。同时，此类疏干方案不会受到安装时间的限制，也不会对采矿作业造成过度干扰。在实施采矿作业前进行疏干处理，则可以相应弥补爆破运输费用降低的问题，且可以抽出大量的清洁水，并将其应用于选矿厂和其他方面。

（4）地下疏干坑道。采取坑道排水措施，可以实现良好的地下疏干效果，且可以穿越较多的断面层。如果地质结构存在较大的交切，则可能造成自流排水，使其在低温环境中极易受到地表冻结的影响，导致采场作业面难以长期使用。然而，由于开挖量相对较大，且开挖费用较高，通常只能将其作为地下水坑道疏干措施，并建立对于地下水流情况的细致了解。在实施坑道开挖处理后，可以在其内部设置扇形排水孔，以便在地质结构面中形成更多的交切面，让坑道的排水效果得以充分保障。

（2）温度超过第一、二管束底部护板及振打梁的耐热温度，导致锅炉振打梁烧损，振打无法运行，引发锅炉管束粘接。

2.3 改善边坡岩土体的力学强度

要求积极采取合理的工程技术手段，以实现对于边坡岩土体结构力学强度的充分优化，提升露天矿边坡结构的抗滑性能，相应降低该结构的滑动力，具体的施工措施如下：

由上文可知水是滑坡问题的重要成因，由于水的影响，可能导致露天矿滑坡事故频发，为此，要求积极探索可以规避水体影响的因素，以降低对于露天矿边坡的危害。需要积极降低孔隙水压力及动水压力，以免岩土体结构发生过度软化，或因水体影响导致岩土体发生不同程度的溶蚀分解，同时，需要尽量降低水体的冲刷作用，避免引起严重的浪击问题。

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该采矿工作区位于季节性冻土区域中，如果岩石中的裂隙水大量冻结成冰，则可能导致水体体积严重膨大，也因此增加了对于岩石裂隙壁的压力，导致岩石裂隙结构的深度和宽度普遍相对较大。如果裂隙冰发生了融化，则可能导致水体沿裂隙大面积渗透到岩石内部结构中，也相应增加了裂隙水量，使其冻结成冰。由于需要频繁开展冻结融化作业，可能导致裂隙结构大幅增加，进而导致岩石结构发生大面积崩裂，造成边坡结构稳定性相对较差。

再次，要求结合岩石的地质构造状态、开采深度及水文地质实际，确定最终的边坡角坡度。

（2）抗滑桩加固法，通常应用于包含潜在滑动面的坚硬岩体边坡结构，可能沿抗滑桩滑面出现薄层岩石，如若滑面被剪短破坏，则可能产生严重的岩石剪力问题，导致破碎带滑面中出现不同程度的塑形形变。

相比于长锚索边坡加固技术，抗滑桩的受力相对被动，若边坡岩体可以沿某一滑面不断下滑，则可能导致抗滑桩中产生一定的抗滑平衡力，以充分保障边坡结构的稳定性。此类加固方法的布置方式十分灵活，其有着一定的施工优势，加固速度较快，可以与其他加固治理措施进行充分结合，并予以应用。

（3）压力灌浆。在一定的压力影响下，使矿体浆液得以大量流经注浆管，并填满边坡岩体结构裂隙。利用这种方式，不仅可以达到良好的浆液裂隙及岩体固结效果，构建稳定的破碎岩石支架，以切实保障围岩结构强度；还可以堵塞地下水通道，以相应削弱水体的影响，避免对边坡结构造成过大的危害。

再次，需要综合使用预应力锚杆及锚索措施，并将其应用于具有裂隙结构的岩土边坡位置，同时，也可以在软弱结构面的岩质边坡中实施加固处理。

式中，p(θ)为单个粒子散射相位函数，r为粒子半径，Qsca为散射效率因子，n(r)为粒子谱分布函数.

最后，借助电化学加固法和固结灌浆、边坡柔性防护等处理技术，让边坡岩体的强度得到充分保障，有效规避各类边坡滑坡问题。

*Zuo Xiying is a research fellow at Renmin University of China.

2.4 规范施工管理措施

为了让企业得以拥有完善系统的安全机制，要求积极开展安全标准化管理措施，让露天边坡结构的稳定性得到充分保障，以高效达成标准化建设的目标。为此，要求积极规范边坡稳定性安全标准化管理工作，在实际施工阶段深刻落实各项设计说明书的要求，严格执行说明书中的方案要求，以预留充足的保安平盘，让作业平盘的宽度得到充分保障，并据此实现对于不同工作流程的有效控制，避免出现边坡滑坡问题。此外，要求积极做好施工人员组织工作，在指定区域内定期开展巡视监测，以便及时掌握地表裂缝的实际状态，确定建筑物的实际变形情况。同时，需要结合边坡结构的实际稳定状态制定紧急预案。

2.5 做好提前预警

要求在正式开展施工作业前积极做好阶差工作面管理工作，以充分清除其中的危岩物体。需要在实际作业阶段积极强化相关作业人员的危险意识，以便及时发现边坡结构中的裂隙问题，避免造成边坡坍塌。如果发现边坡上部中出现了过多的浮石和伞岩结构，则需立即上报，同时，第一时间撤离周边的人员及设备，若无法进行及时处理，则要求在其中设置醒目的警示语，采取卸载反压为主的技术的手段，利用边坡光纤检测系统确定边坡中的各类裂隙问题，以达到预警预报的目标。

3 结语

综上所述，边坡防治方法已经在工程实践过程中得到了一定优化，造成滑坡问题的主要因素十分复杂，如果采取单一化的治理手段，则可能难以收获良好的滑坡防治效果，要求结合边坡实际确定相应的防治措施。上文简要介绍了影响边坡结构稳定性的主要因素，也即岩体结构面及其构造应力、岩石矿物成分、水、开采震动力等因素，同时，明确了维持露天矿边坡稳定性的重要意义，并据此提出了相应的防治意见，也即通过合理确定开采顺序、排水疏干、规范作业、提前预警等措施，实现对于边坡结构稳定性检测的充分优化，让矿山采矿的边坡稳定性得以充分保障。

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