張鵬

摘 要：本文首先介紹了露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采過(guò)程中露天邊坡穩(wěn)定性對(duì)礦山安全生產(chǎn)的意義，主要從邊坡穩(wěn)定性的分析方法和影響因素兩方面對(duì)研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析和總結(jié)。最后，根據(jù)總結(jié)分析過(guò)程中所發(fā)現(xiàn)的一些問(wèn)題，給礦山的安全生產(chǎn)提出了一些可行性建議。

關(guān)鍵詞：露天轉(zhuǎn)地下;分析方法;影響因素;可行性建議

隨著露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采的進(jìn)行，在露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采過(guò)程中露天邊坡的穩(wěn)定性問(wèn)題，一直以來(lái)就是人們重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象。在沒(méi)有對(duì)露天邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析和準(zhǔn)備防護(hù)預(yù)案的情況下，當(dāng)露天邊坡突然失穩(wěn)，會(huì)嚴(yán)重影響礦山的安全生產(chǎn)，尤其對(duì)正在進(jìn)行的地下開(kāi)采產(chǎn)生致命性的破壞，所以在露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采過(guò)程中對(duì)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析研究，并提供一些建議，能夠保證礦山生產(chǎn)順利、安全的進(jìn)行下去。

1 露天邊坡穩(wěn)定性研究方法

邊坡穩(wěn)定性研究方法經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，隨著理論知識(shí)的突破和經(jīng)驗(yàn)的積累，研究方法也越來(lái)越多，包括：定性分析法、定量分析法、不確定性分析法等。

1.1 定性分析法

定性分析方法是在進(jìn)行完礦山地質(zhì)調(diào)研之后，對(duì)礦山的地質(zhì)結(jié)構(gòu)情況和邊坡穩(wěn)定性變化趨勢(shì)進(jìn)行分析，然后根據(jù)分析結(jié)果做出相應(yīng)的評(píng)價(jià)。其中包括：自然歷史分析法、工程類比法、范例推理法和圖解法等。

周春梅和李先福在對(duì)某鐵礦的邊坡破壞機(jī)理進(jìn)行研究時(shí)，采用了工程地質(zhì)類比法和自然歷史分析法進(jìn)行了分析，得出了該邊坡發(fā)生滑移的因素。舒暢和段輝杰等應(yīng)用工程地質(zhì)類比法對(duì)某礦山圍巖穩(wěn)定性評(píng)估，為邊坡巖體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)提供了依據(jù)。

1.2 不確定分析法

由于在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研中，巖石采樣的不確定性，造成在分析巖石物理力學(xué)性質(zhì)時(shí)的不確定，以及在進(jìn)行數(shù)值計(jì)算的不確定性。這些不確定性在實(shí)際研究中造成了很大的麻煩，所以出現(xiàn)了模糊數(shù)學(xué)理論、灰度預(yù)測(cè)分析法等應(yīng)用在邊坡穩(wěn)定性分析中。

劉勇健等針對(duì)某邊坡的抗震穩(wěn)定性，建立了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中包括影響邊坡抗滑穩(wěn)定性的多種因素。張永興針對(duì)某礦山的露天邊坡根據(jù)遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法建立了相關(guān)模型，并對(duì)其邊坡的變形趨勢(shì)進(jìn)行了分析。

2 露天轉(zhuǎn)地下邊坡穩(wěn)定性影響因素分析

在露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采過(guò)程中，對(duì)邊坡穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的因素有很多，通常人們根據(jù)影響形式的不同，把這些因素分為兩大類：內(nèi)部因素和外部因素。其中外部因素為主要因素，主要包括露天開(kāi)采、地下開(kāi)采以及露天地下開(kāi)采的開(kāi)采因素等。

2.1 影響邊坡穩(wěn)定的內(nèi)部因素

巖體的本身巖性影響著巖石的抗剪強(qiáng)度，而在邊坡的應(yīng)力集中區(qū)，當(dāng)巖體所受應(yīng)力超過(guò)其最大抗剪強(qiáng)度時(shí)，巖體穩(wěn)定性就很難保證;邊坡的穩(wěn)定性不僅與邊坡巖性有關(guān)，還受巖石結(jié)構(gòu)面的影響，當(dāng)巖體中存在明顯的結(jié)構(gòu)面，會(huì)使其強(qiáng)度大大下降，從而影響了整體的邊坡的破壞機(jī)理和破壞模式。

謝聯(lián)庫(kù)分別從地下水、結(jié)構(gòu)面、露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采等幾個(gè)方面分別分析了它們對(duì)露天邊坡的影響機(jī)理，并采用FLAC等數(shù)值模擬軟件對(duì)結(jié)構(gòu)面、開(kāi)挖、地下水等這幾個(gè)地質(zhì)環(huán)境方面的影響因素進(jìn)行了定性、定量的分析。

2.2 影響露天邊坡穩(wěn)定的外部因素

在進(jìn)行露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采時(shí)，露天開(kāi)采已經(jīng)結(jié)束，這時(shí)露天邊坡已經(jīng)達(dá)到一種應(yīng)力平衡狀態(tài)，再進(jìn)行地下開(kāi)采，對(duì)邊坡形成二次擾動(dòng)，這時(shí)露天邊坡的應(yīng)力狀態(tài)不同于單一的露天開(kāi)采和地下開(kāi)采，它是一種復(fù)合狀態(tài)。所以在露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采過(guò)程中對(duì)邊坡形成影響的外部因素其實(shí)是復(fù)合開(kāi)采擾動(dòng)，它也是影響露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采邊坡穩(wěn)定性的主要因素。

2.2.1 相同水平不同開(kāi)采位置

孫世國(guó)研究了露天轉(zhuǎn)地下過(guò)程中地下開(kāi)采位于不同水平位置時(shí)對(duì)露天邊坡的影響，采用數(shù)值模擬和相似試驗(yàn)的方法，詳細(xì)分析了復(fù)合開(kāi)采過(guò)程中邊坡的變形和移動(dòng)規(guī)律，指出在露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采過(guò)程中，當(dāng)?shù)叵麻_(kāi)采為與不同水平位置時(shí)，其對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響也不相同。

2.2.2 不同開(kāi)采水平

當(dāng)開(kāi)采深度不相同時(shí)，對(duì)露天邊坡的穩(wěn)定性影響不同，其中劉杰，趙興東等，分別采用相似實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬這兩種方法，詳細(xì)分析了當(dāng)采場(chǎng)位于不同開(kāi)采水平時(shí)，對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響特征，隨著開(kāi)采深度的增加，對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響越小，其中開(kāi)采深度對(duì)坡腳區(qū)和坡內(nèi)區(qū)開(kāi)采的影響較大，對(duì)坡外影響較小。

2.2.3 采場(chǎng)參數(shù)

甘德清，李占金等都針對(duì)不同采場(chǎng)參數(shù)開(kāi)采對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)出9種不同采場(chǎng)參數(shù)的采礦方法，采用ANSYS模擬軟件進(jìn)行了數(shù)值模擬，最終得出一個(gè)最優(yōu)的采場(chǎng)參數(shù)方案;并且分析了每個(gè)采場(chǎng)參數(shù)對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響的敏感度，得出礦房間柱的尺寸對(duì)邊坡穩(wěn)定性的作用最明顯，礦房的寬度次之，礦房頂柱的影響程度最小。

3 總結(jié)及建議

在露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采過(guò)程中，進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析對(duì)礦山的生產(chǎn)和保證安全有重要的意義，本文通過(guò)對(duì)邊坡穩(wěn)定性的分析的幾種方法進(jìn)行分析比較和幾個(gè)影響因素的研究發(fā)現(xiàn)：（1）研究方法的選擇的對(duì)錯(cuò)決定了研究的成果，但是在研究方法的選擇上比較單一。（2）對(duì)開(kāi)采因素的研究多是單一開(kāi)采對(duì)邊坡的影響，沒(méi)有考慮同時(shí)開(kāi)采時(shí)的影響程度。

根據(jù)以上結(jié)論提出幾點(diǎn)建議：

1）在對(duì)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析時(shí)要根據(jù)礦山的實(shí)際情況，選用合適的研究方法，必要的情況下采用多種方法相結(jié)合，比如：室內(nèi)相似物理實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合，得到的結(jié)論能夠相互驗(yàn)證，從而結(jié)果更加可靠。

2）在露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采工程中，把握“時(shí)間”與“空間”的關(guān)系，要掌握在不同開(kāi)采階段的邊坡穩(wěn)定性的情況，并針對(duì)此情況采取一些措施，如，調(diào)整采場(chǎng)參數(shù)、改變開(kāi)采順序等，來(lái)保證礦山的安全生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙麗娜.高陡山區(qū)露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采邊坡穩(wěn)定性分析[D].中南大學(xué)，2008.

[2]舒暢，段輝杰，周俊.某礦山邊坡巖體結(jié)構(gòu)及圍巖質(zhì)量評(píng)估[J].土工基礎(chǔ)，2007，21.

[3]高勇.露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采邊坡穩(wěn)定性與防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)研究[D].中南大學(xué)，2013.

[4]謝聯(lián)庫(kù).復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境因素作用下邊坡穩(wěn)定性分析研究[D].東北大學(xué)，2005.

[5]劉杰，趙興東，等.露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采方案優(yōu)化及邊坡穩(wěn)定性分析[J].東北大學(xué)學(xué)報(bào)，2013.

[6]甘德清，李占金，等.石人溝鐵礦露天轉(zhuǎn)地下過(guò)渡期采場(chǎng)參數(shù)及邊坡穩(wěn)定性研究[J].金屬礦山，2007：130-134.