于大偉

（中煤科工集團(tuán)沈陽(yáng)設(shè)計(jì)研究院有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110015）

1 影響邊坡穩(wěn)定性的因素

邊坡失穩(wěn)是由邊坡中的滑動(dòng)體沿滑面破壞，即抗滑力與滑動(dòng)力之比 (評(píng)價(jià)穩(wěn)定性系數(shù)。當(dāng)比值FS等于1，為極限平衡狀態(tài)；FS大于1，為穩(wěn)定狀態(tài)；FS小于1，為不穩(wěn)定狀態(tài)。邊坡的穩(wěn)定因素是相互影響的，在評(píng)價(jià)邊坡穩(wěn)定性時(shí)需要我們綜合考慮，對(duì)邊坡的防治工作有著重要的指導(dǎo)作業(yè)。

1.1 邊坡的幾何形狀

合理的邊坡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能提高邊坡的穩(wěn)定性。邊坡的幾何形狀包括坡面形狀和平面上的邊坡形態(tài)。山西某礦山，采用臺(tái)階分層開(kāi)采，最高臺(tái)階270m平臺(tái)開(kāi)采到礦界位置。臺(tái)階坡面角度70°，坡高14m。該平臺(tái)巖石較破碎，巖性為灰質(zhì)白巖、白云質(zhì)灰?guī)r，含泥質(zhì)。上層表土較風(fēng)化嚴(yán)重，為防止邊坡滑動(dòng)270平臺(tái)邊坡采用凹形斷面設(shè)計(jì)，其穩(wěn)定性要強(qiáng)于直線形邊坡和凸形邊坡。直線形邊坡適合坡高低，巖石結(jié)構(gòu)完整，巖性變化不大的邊坡；凸形邊坡適合坡底有完整巖體而上部結(jié)構(gòu)松散的巖體，這種結(jié)構(gòu)可減少剝離。為了確保其能夠穩(wěn)定，可以設(shè)計(jì)陡坡。在大型礦山開(kāi)采中，邊坡較長(zhǎng)，當(dāng)邊坡向采空面凸起，在邊坡巖體內(nèi)出現(xiàn)側(cè)向拉力，當(dāng)邊坡向采空面凹起時(shí)，在邊坡巖體內(nèi)出現(xiàn)其側(cè)壓應(yīng)力。

1.2 地質(zhì)結(jié)構(gòu)及巖體性質(zhì)

不同性質(zhì)的巖體會(huì)表現(xiàn)出不同的物理性能，一般來(lái)說(shuō)，沉積巖和侵入巖的邊坡穩(wěn)定性較好。而由板巖，片巖因節(jié)理風(fēng)化作用出現(xiàn)滑移、塌塌。結(jié)構(gòu)面是由巖體的外力和內(nèi)力形成的斷層、裂隙、層理和節(jié)理的地質(zhì)界面，它能將巖體分開(kāi)成形態(tài)不同、大小不一的塊體，這些塊體被稱為結(jié)構(gòu)體。礦山邊坡的穩(wěn)定性與這些巖體的結(jié)構(gòu)面和巖體密切相關(guān)。巖體滑動(dòng)、變形位錯(cuò)、破裂，導(dǎo)致邊坡巖體失穩(wěn)。我國(guó)多數(shù)工程邊坡事故往往由此造成。

1.3 巖性風(fēng)化作用和侵蝕作用的影響

礦山位于北溫區(qū)，受季風(fēng)影響明顯，年降水量較大，在邊坡防治工作中要分析風(fēng)化作用。風(fēng)化作用就是大氣、風(fēng)、雨、溫度水等因素長(zhǎng)期對(duì)巖石進(jìn)行破壞，能創(chuàng)造巖土體結(jié)構(gòu)面，從而使巖石性質(zhì)改變。降低巖石抗壓、抗剪強(qiáng)度，巖石的變形性質(zhì)減弱。使巖體的微小裂隙增多并不斷向內(nèi)部延伸，巖體表面松軟膨脹，會(huì)一層一層剝落。由于風(fēng)化作用的不段影響，邊坡的幾何形狀也會(huì)發(fā)生改變，導(dǎo)致邊坡巖土失穩(wěn)崩塌。

1.4 水對(duì)邊坡巖體的影響

水對(duì)礦山巖體影響有多方面因素。水的流動(dòng)性會(huì)將巖體內(nèi)大量的礦物質(zhì)帶走，另一方面水的滲透性會(huì)使巖體會(huì)產(chǎn)生物理和化學(xué)作用，使巖體軟化松散、膨脹和破裂，導(dǎo)致強(qiáng)度降低。同時(shí)水會(huì)對(duì)邊坡產(chǎn)生動(dòng)壓和靜壓作用，引起邊坡發(fā)生滑坡。露天礦山邊坡事故常常發(fā)生在雨季和解凍時(shí)期，普遍在于沒(méi)重視防治水工作，沒(méi)有選擇正確的方法 (導(dǎo)、截、堵、排)對(duì)水患進(jìn)行治理。

1.5 構(gòu)造應(yīng)力和殘余應(yīng)力的影響

在開(kāi)采過(guò)程中，邊坡邊界處發(fā)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，由于地層的構(gòu)造作用，也會(huì)使其承受一定的水平構(gòu)造應(yīng)力。邊坡支護(hù)載合的大小與這些應(yīng)力相關(guān)，對(duì)這些應(yīng)力進(jìn)行預(yù)測(cè)可有效降低對(duì)邊坡影響。

2 提高邊坡穩(wěn)定性的防治措施

2.1 合理安排開(kāi)采順序確定邊坡參數(shù)

在露天礦生產(chǎn)過(guò)程中，要堅(jiān)持自上而下的開(kāi)采順序，堅(jiān)持放井或斜孔，嚴(yán)禁對(duì)工作臺(tái)階底部位置開(kāi)采，防止邊坡形成傘狀巖石和空隙。通過(guò)分層開(kāi)采，將高度較高的采場(chǎng)劃分為幾個(gè)臺(tái)階，降低了邊坡的相對(duì)高度。臺(tái)階高度要根據(jù)礦巖巖石性質(zhì)及采掘設(shè)備綜合考慮，通常取值 10～15m，臺(tái)階太低不經(jīng)濟(jì)，太高又會(huì)存在安全隱患。因此，當(dāng)前安全平臺(tái)應(yīng)根據(jù)最終邊坡角來(lái)確定，并綜合考慮后期治理維護(hù)需要。充分利用控制作爆破技術(shù) (光面爆破、預(yù)裂爆破)來(lái)保證最終邊坡面的完整。

2.2 做好防水排水工作

首先做好礦山防汛工作，設(shè)計(jì)好地面排水溝、截水溝。將其貫通到主要泄洪河道或遠(yuǎn)離邊坡部位，從而減少采場(chǎng)積水匯集到邊坡位置。其次要抑制延緩軟巖邊坡蠕動(dòng)變形的現(xiàn)象，進(jìn)行疏干減壓，降低因地下水壓引起的邊坡變形，采用集水井、滲井、平孔排水等手段，讓水不處于滑坡范圍內(nèi)，增加邊坡穩(wěn)定性。根據(jù)礦山實(shí)際需要，合理的設(shè)計(jì)礦山疏干排水工程是延緩邊坡形狀突變的有效手段。

2.3 全面統(tǒng)籌，精心施工

根據(jù)圍巖性質(zhì)結(jié)構(gòu)合理選擇支護(hù)方法 (如錨桿、噴射混泥土、抗滑樁、注漿、擋墻)提高邊坡穩(wěn)定性，控制邊坡變形。減少邊坡圍巖的暴露時(shí)間，對(duì)比較破碎的地帶可以通過(guò)預(yù)注漿，提高巖石強(qiáng)度，封堵水流。推進(jìn)邊坡穩(wěn)定性的安全標(biāo)準(zhǔn)化，嚴(yán)格按照開(kāi)采設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)進(jìn)行作業(yè)。精心組織爆破施工，邊坡頻繁遭受爆破震動(dòng)會(huì)導(dǎo)致邊坡的穩(wěn)定性變差，精細(xì)化的爆破施工將爆破震動(dòng)控制在安全范圍內(nèi)，維護(hù)邊坡的穩(wěn)定。

2.4 做好邊坡監(jiān)測(cè)預(yù)警工作|

確保露天礦邊坡的穩(wěn)定是做好礦山安全生產(chǎn)的前提。要充分利用科學(xué)技術(shù)手段，實(shí)行無(wú)人機(jī)跟蹤巡查，結(jié)合智慧礦山的建設(shè)推進(jìn)工作，建立起智能邊坡安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為邊坡日常養(yǎng)護(hù)、管理和監(jiān)測(cè)提供的依據(jù)。定期組織人員邊坡進(jìn)行巡視監(jiān)測(cè)，及時(shí)了解邊坡的位移及表面裂縫、變形等情況，針對(duì)邊坡失穩(wěn)制定事故救援預(yù)案。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在礦山邊坡的防治工作中，主要以預(yù)防力主，規(guī)范開(kāi)采作業(yè)，提前預(yù)警，出現(xiàn)邊坡危險(xiǎn)時(shí)及早進(jìn)行治理。在了解邊坡的失穩(wěn)機(jī)理，加強(qiáng)對(duì)邊坡的管理工作，運(yùn)用現(xiàn)代化的邊坡治理手段，確保邊坡安全。