露天煤矿边坡治理安全技术应用措施探析

摘 要：本文深入探讨露天煤矿边坡治理的安全技术对策，针对潜在的滑坡、崩塌等安全隐患，提出了一系列治理措施。首先，强调在煤矿开采前进行详细的地质勘探，识别并避开难以整治的边坡区域；其次，针对不同类型的滑坡，如牵引式、推移式等，提出了修建石垛、采取减重措施、使用抗滑桩和锚杆加固等具体整治方法，强调了季节变化对边坡稳定性的影响，并提出了相应的应对措施；最后，指出合理的管理流程、定期的边坡巡视和监测也是保障边坡稳定的重要因素，通过综合应用这些技术和管理措施，可有效提高露天煤矿边坡的稳定性，确保矿山安全生产。

关键词：露天煤矿；边坡治理；安全技术；对策；措施

引言

随着我国能源需求持续增长，露天煤矿开采规模不断扩大。然而，煤矿开采本就属于高危行业，受地质环境、开采技术等多种因素影响显著，对于露天煤矿开采而言，虽然其开采难度低于井下开采，但边坡的稳定性仍然是一个不容忽视的问题，实践表明，边坡失稳不仅威胁矿山工人的生命安全，还可能对环境造成严重影响。近年来，由于多种因素，如地质条件复杂、开采方式不当、自然因素（降雨和地震等），露天煤矿边坡滑坡、崩塌事故时有发生，影响了矿山的正常生产，因此，针对露天煤矿边坡的稳定性问题，研究安全技术措施的应用，具有重要意义。

一、影响露天煤矿边坡安全的因素

（一）岩体中地质结构面的影响

岩体中的地质结构面，例如断层、节理和层理，对露天煤矿边坡的稳定性起着举足轻重的影响作用，这些地质结构面的存在，实质上在岩体中形成了弱面，削弱了岩体的整体强度，当这些结构面与边坡面近于平行时，它们就构成了潜在的滑动面，易于引发边坡的滑移、崩塌，在地质构造复杂、结构面发育的地区，边坡的稳定性问题更为严峻，这是因为复杂的地质构造意味着更多的断层、节理等结构面，它们相互交错、切割岩体，降低了岩体的整体强度，如果边坡角度过陡或受到外部荷载的作用，边坡就很容易沿着弱面发生滑动，甚至于崩塌[1]。

工程实践表明，地质结构面的存在也对边坡的应力分布有显著影响，在结构面附近，应力比较集中，进一步增加了边坡失稳风险，因此，在露天煤矿开采过程中，必须充分考虑地质结构面对边坡稳定性的影响，采取合理的开挖方式和加固措施，保障边坡的安全。

（二）水资源的影响

水资源是影响露天煤矿边坡稳定性的另一个关键因素。举例而言，地下水的渗透会软化岩层，降低岩体强度，当岩体中的节理、裂隙等被水充满时，水会对岩石产生润滑作用，使原本紧密结合的岩石颗粒之间的摩擦力减小，这样一来，岩体在受到外部荷载时更易发生变形，特别是在一些软弱岩层中，地下水的渗透甚至会引发泥化现象，进一步降低岩体强度。再如，在雨季或融雪时期，大量的地表水会沿着边坡表面流下，带走边坡表面的土壤和细小颗粒，在边坡上形成冲刷沟或小型泥石流，进一步削弱边坡稳定性，甚至直接引发边坡的崩塌或滑坡等灾害。因此，在露天煤矿开采过程中，必须充分考虑水资源对边坡稳定性的影响。一方面要加强地下水位的监测，防止地下水对岩体的软化作用；另一方面也要加强地表水的排放和治理，阻止地表水对边坡的冲刷作用。

（三）开采过程震动力的影响

露天煤矿在开采过程中会产生强烈的震动力，这主要来源于爆破、挖掘等作业。其中，爆破作业产生的冲击波会对边坡岩体造成损伤，当爆破震动波传播到边坡岩体时，会引发岩体的微破裂、损伤累积效应，降低岩体整体强度，使边坡更易于发生滑动或崩塌等灾害[2]；在挖掘过程中，机械设备的振动会对边坡岩体造成扰动，特别是在一些软弱岩层或含有断层、节理等结构面的岩体中，这种扰动的破坏作用更为明显，一般会降低岩体的整体性，进一步增加边坡失稳风险。

除了上述直接影响外，开采过程中的震动力还会引发共振现象，当振动频率与边坡自振频率相近时，边坡岩体会发生共振，导致振幅急剧增大，并引发失稳破坏，因此，在露天煤矿开采过程中，必须严格控制爆破、挖掘等作业产生的震动力大小和传播范围，确保边坡稳定性不受影响。同时，也要加强边坡监测和预警，及时发现并处理潜在的边坡失稳问题。

二、露天煤矿边坡治理安全技术的应用措施

（一）避开难以整治的边坡

在煤矿开采前，应进行详尽的地质勘探，了解矿区地质条件。勘探过程中，应特别关注那些地质结构复杂、节理发育、岩性软弱的区域，这些区域容易形成难以整治的边坡，一旦识别出这些区域，在规划开采方案时，就应尽量绕开，从而降低边坡失稳风险，在实际操作中，可利用地质雷达、超声波探测等先进技术对矿区进行全方位、高精度勘探，结合地质专家的经验，对勘探数据进行分析，以准确识别出难以整治的边坡区域，在此基础上，充分考虑地质条件设计方案，避免在不稳定区域进行开采。

（二）修建石垛，整治牵引式滑坡

牵引式滑坡是露天煤矿边坡常见的一种失稳形式，其特点是滑坡后部首先出现滑动，随后逐渐向前牵引发展，针对这种滑坡，修建石垛是一种有效的整治措施，可以增加滑体的抗滑力，通过自身的重量和摩擦力阻止滑坡体进一步下滑[3]。

在修建石垛时，应选择合适的位置，通常是在滑坡的后部修建，石垛的高度、宽度和形状需根据具体情况进行设计，以确保其能够有效地阻止滑坡的进一步发展，石垛的建筑材料应坚固，例如可选择坚固、耐久的石块，以确保其长期稳定性。

（三）以减重措施，整治推移式滑坡

推移式滑坡是另一种常见的边坡失稳形式，其特点是滑坡体在重力作用下沿滑动面整体下滑，针对这种滑坡，可采取减重措施来降低滑坡体下滑力，通过削减滑坡体的上部重量，减小下滑趋势，这通常涉及削坡工程，即去除滑坡体上部的部分岩土体，以减小其重量和下滑力。此外，还可在滑坡体上部挖设排水沟，以降低地下水位，减少地表水对滑坡体的影响，在排水沟的设计中，应充分考虑地形、地质和水文条件，确保其能够有效地排水，并防止水流对滑坡体造成冲刷、侵蚀。

（四）结合季节变化，制定滑坡措施

露天煤矿边坡的稳定性受到多种因素的影响，其中季节变化是一个不可忽视的因素，在雨季和旱季交替时，边坡的稳定性会受到很大影响，因此，在制定滑坡治理措施时，应充分考虑季节变化对边坡稳定性的影响。

在雨季到来之前，可加强对边坡的监测和巡视，包括对边坡变形、裂缝、渗水等异常情况进行定期检查，及时发现并处理潜在的安全隐患，同时，还应根据季节变化，调整开采计划，以减少对边坡的扰动。在旱季时，也应注意边坡的保湿工作，防止因干燥引起开裂、松动现象，一般可采取洒水、覆盖等措施，保持边坡的湿润状态。

（五）使用抗滑桩，整治中、深层滑坡

对于中、深层滑坡的整治，可使用抗滑桩来整治，借助桩身的抗剪强度来抵抗滑坡体的下滑力，提高边坡的稳定性，防止滑坡进一步发展。在设计和施工抗滑桩时，应充分考虑地质条件、滑坡体的规模、下滑力的大小等因素，抗滑桩的位置、直径、深度和间距等参数也需进行精确计算，针对抗滑桩的施工质量，也需严格控制，以确保其能够有效地发挥作用。

（六）使用锚杆加固边坡

锚杆加固是一种广泛应用于边坡治理的技术手段，通过将锚杆深入到稳定的岩层中，并注浆加固，可使锚杆与岩层紧密结合，从而提高边坡的稳定性，防止岩层进一步松动和滑落，保障露天煤矿安全生产。在实施锚杆加固时，首先需对边坡进行详细的勘察，确定锚杆的位置、长度和直径等参数，再使用专业的钻探设备将锚杆深入到稳定的岩层中，并进行注浆加固。注浆材料通常需选用高强度、快硬性的水泥浆或化学浆液，注浆结束后，要对锚杆进行张拉锁定，使其与岩层紧密结合，形成一个稳定的整体。

（七）合理设计管理流程

除了上述技术措施外，煤矿企业也应建立完善的边坡监测和预警系统，定期对边坡进行监测，利用现代科技手段如无人机、遥感监测等技术，对边坡进行实时监控，提高预警的准确性。企业应定期组织安全培训活动，增强作业人员的安全意识，建立完善的考核机制，对作业人员的安全行为进行监督，确保其在生产过程中，始终遵守安全规程和操作规范，避免引发边坡失稳事故。

三、露天煤矿边坡加固设计

（一）做好边坡处理

在进行加固设计之前，要对边坡展开详细勘察，了解边坡的地质构造、岩性特征、节理发育情况、水文地质条件，以及潜在的滑坡风险等，在勘察过程中，应综合利用地质雷达、钻探、物探等多种手段，根据勘察结果，可设计合理的边坡角度、高度。在设计边坡角度时，应考虑到岩体的稳定性，避免过陡导致滑坡风险增加，同时也要防止过于平缓影响开采效益，在设计边坡高度时，需结合矿体的赋存条件、开采工艺，确保在安全的前提下，最大限度地回收资源[4]。

除了角度、高度设计外，还需根据边坡的具体情况，采取必要的加固措施。举例而言，在露天煤矿初始开采阶段，上盘边坡内可能会出现破坏、不稳定性的机理，这是因为煤矿存在一些松软岩块，与局部不利的地质构造彼此结合，导致边坡不稳定，针对这一类问题，在加固时，可在先天不稳的天然斜坡、切方边坡以及山坡填土的位置采取预防性措施，对已十分不稳定的斜坡，或者已完全破坏的斜坡，结合实际情况，进行有针对性的治理。例如，在节理发育、岩体破碎的区域，可采用注浆加固方法提高岩体强度，在水文地质条件复杂的区域，则需加强排水，降低地下水对边坡稳定性的影响。

（二）选择合适的处理措施

在选择加固措施时，应根据边坡的具体情况，制定合适的方案，一般来讲，不同的加固方法有不同的适用范围和优缺点，因此需进行详细的比较，选择最适合当前边坡条件的加固方法。例如，在边坡高度较大、潜在滑坡风险较高的区域，可选择修建挡土墙来增加边坡的稳定性。挡土墙可以有效地抵抗滑坡体的推力，防止边坡失稳。在设计挡土墙时，需根据边坡的高度、推力大小以及地质条件等因素，确定墙体的厚度、高度和埋深等参数，确保挡土墙具有良好的稳定性。

此外，也可使用预应力锚索等加固方法进行处理，通过张拉钢绞线，对边坡岩体施加预应力，可提高岩体的整体性，这种方法一般更适用于节理发育、岩体破碎的区域，可有效地提高边坡的稳定性。在加固之前，技术人员应通过勘探，了解边坡的地质构造和岩性特征，揭示潜在的滑坡风险和其他安全隐患，为加固设计提供准确的数据支持。

值得说明的是，在选择边坡处理措施的过程中，要加强对高风险灾害的规避，在边坡不稳定性所产生的危害达到难以预防、破坏比较严重、危害比较大的程度时，应避免沿斜坡或者坡底附近建设建筑物及其他设施，尽可能将设施建设在稳定性高的低危害区域。

（三）加强边坡巡视，预防事故

为了确保安全生产，企业应安派巡视人员密切关注边坡的变化情况，包括岩体的开裂、变形、渗水等异常现象，一旦发现异常情况，应立即报告，并采取相应的处理措施，防止边坡失稳，导致安全事故发生[5]。企业可构建边坡位移监测系统，这样一旦发生异常情况，可迅速确定好滑坡范围，必要情况下也可设置地下位移监测孔，确定滑动面位置，为滑坡的加固治理提供有效的数据支持。在雨季或边坡有裂缝的情况下，需重点巡查边坡，以保证边坡的稳定性，减少各类事故的发生，保证开采安全性。

在巡查过程中，对于已经出现破损或老化的加固设施，一经发现，应及时进行维修或更换，确保其能够有效地发挥作用。同时，还应根据实际情况对加固方案进行调整，以适应边坡条件的变化和开采需求的变化。

结语

综上所述，露天煤矿边坡治理，是保障矿山安全生产的关键环节，针对边坡稳定性带来的挑战，必须采取科学有效的安全技术措施。基于详细的地质勘探、合理的开采方式，可根据边坡类型和具体情况，制定相应的加固整治方案，显著提升边坡的稳定性，此外，优化管理流程、边坡巡视、制定应急预案，都是预防边坡失稳事故的重要手段。在未来的露天煤矿开采过程中，应持续关注新技术、新方法的应用情况，不断完善边坡治理措施，以最大程度地降低安全风险，确保人员和环境的安全，推动露天煤矿行业的可持续发展。

参考文献：

[1]郭占华，刘鹏.露天煤矿并段高台阶边坡变形失稳机理及控制对策[J].露天采矿技术，2023，38（05）：24-27，31.

[2]赵浩.露天煤矿高质量安全发展形势分析与对策措施[J].煤矿安全，2022，53（07）：251-256.

[3]牛健镔，周志友.露天煤矿边坡治理安全技术对策措施探析[J].内蒙古煤炭经济，2022（08）：22-24.

[4]李桂艳.平朔东露天矿边坡变形机理分析及稳定性控制措施[J].露天采矿技术，2021，36（05）：31-34.

[5]刘云飞.某地下转露天煤矿受采空区影响边坡稳定性分析[D].包头：内蒙古科技大学，2020.