陳 喆

（中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心遼寧總隊(duì)，遼寧 沈陽(yáng) 110032）

近年來(lái)，由于我國(guó)礦山開(kāi)采的范圍逐漸增大，采礦的技術(shù)和裝備水平也得到了一定的提高。雖然我國(guó)的礦產(chǎn)資源十分豐富，但是它仍具有不可再生性、稀少性以及分布不均勻性等特質(zhì)。不僅如此，過(guò)度的開(kāi)采對(duì)于礦山的地質(zhì)環(huán)境也產(chǎn)生了很大的壓力。在礦山的開(kāi)采過(guò)程中，地質(zhì)邊坡的穩(wěn)定是十分重要的。它不僅是礦山安全的保障，同時(shí)也是開(kāi)采工作中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并且直接關(guān)系到開(kāi)礦人員的財(cái)產(chǎn)和人身安全。通常情況下，礦山邊坡一旦發(fā)生坍塌滑坡，會(huì)對(duì)開(kāi)采設(shè)備造成極大的損壞，致使生產(chǎn)停頓，檢測(cè)系統(tǒng)報(bào)廢[1]。因此，為了更加有效地解決礦山邊坡穩(wěn)定性的問(wèn)題，國(guó)家開(kāi)展了一系列的礦山邊坡地質(zhì)的研究，并在部分礦山開(kāi)采工程中進(jìn)行試用。經(jīng)過(guò)研究證明，礦山的巖石在存水狀態(tài)下會(huì)因?yàn)榈刭|(zhì)循環(huán)而產(chǎn)生凍土問(wèn)題。而當(dāng)?shù)V山氣溫回暖時(shí)，巖石縫隙中的冰會(huì)逐漸融化，壓力也會(huì)減小，致使巖石兩壁向石心回推[2]。因此，本文主要對(duì)地質(zhì)邊坡失穩(wěn)性的原理進(jìn)行分析研究，并提出相應(yīng)的治理建議，以實(shí)現(xiàn)我國(guó)礦山的合理開(kāi)發(fā)和利用，完成對(duì)環(huán)境的保護(hù)，以達(dá)到促進(jìn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展的目的。

1 礦山開(kāi)采中的常見(jiàn)問(wèn)題

雖然近幾年來(lái)，礦山開(kāi)采技術(shù)逐漸變得成熟，但在開(kāi)采的過(guò)程中還是存在一些常見(jiàn)的問(wèn)題。首先，是開(kāi)采難度大，導(dǎo)致工程事故頻發(fā)。礦山的開(kāi)采方式有很多，但主要可以分為地下開(kāi)采、封閉開(kāi)采以及露天開(kāi)采三種。在這之中，露天開(kāi)采的應(yīng)用較為廣泛。這種方式的開(kāi)采難度相對(duì)較大，且邊坡防護(hù)工作較為困難，非常容易發(fā)生事故。有時(shí)工作人員為了達(dá)到開(kāi)采目的，會(huì)利用爆破技術(shù)對(duì)其進(jìn)行處理[3]。爆破時(shí)，礦山會(huì)產(chǎn)生劇烈的震動(dòng)，且結(jié)構(gòu)也會(huì)隨之發(fā)生改變，對(duì)礦山的穩(wěn)定性造成極嚴(yán)重的影響，也加大了邊坡坍塌情況的發(fā)生率。其次，礦山開(kāi)采時(shí)，山體滑坡災(zāi)害的發(fā)生頻率增加。其實(shí)，在礦山的開(kāi)采過(guò)程中，都會(huì)或多或少出現(xiàn)山體的滑坡現(xiàn)象。這是由于相關(guān)人員在沒(méi)有對(duì)礦山情況作出具體分析的情況下，就隨意擴(kuò)大開(kāi)采深度所造成的。一旦開(kāi)采過(guò)程中出現(xiàn)滑坡情況，那勢(shì)必就會(huì)影響工程的進(jìn)度，使相關(guān)部門承受不可估計(jì)的損失。最后，是礦山整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性不均勻的問(wèn)題。但是近幾年來(lái)，礦山事故頻發(fā)，最大的原因是其開(kāi)采穩(wěn)定性較差。在開(kāi)采期間，塌陷問(wèn)題和落石問(wèn)題是其不穩(wěn)定性的主要表現(xiàn)。一旦發(fā)生，就可能會(huì)誘發(fā)更多的安全問(wèn)題。

2 礦山開(kāi)采地質(zhì)邊坡失穩(wěn)性原理的研究

其實(shí)，導(dǎo)致礦山開(kāi)采地質(zhì)邊坡的失穩(wěn)因素有很多，但主要還是由于應(yīng)力的影響。這種應(yīng)力主要可以分為兩類，構(gòu)造應(yīng)力和殘存應(yīng)力，它們同時(shí)對(duì)礦山的邊坡施壓，最后使其產(chǎn)生一個(gè)連帶效應(yīng)，這便是造成礦山失穩(wěn)的主要原理。接下來(lái)，對(duì)這個(gè)原理進(jìn)行系統(tǒng)論述。首先，礦山邊坡本身的地質(zhì)條件就十分復(fù)雜。在開(kāi)采過(guò)程中，不同性質(zhì)的巖體會(huì)顯現(xiàn)出不同的地質(zhì)性能。通常情況下，花崗巖和石灰?guī)r的邊坡穩(wěn)定性較好。但是由于黃崗巖，麻花巖的擠壓、碰撞作用，會(huì)使整個(gè)礦洞出現(xiàn)塌陷、滑移的情況。此時(shí)，邊坡的結(jié)構(gòu)面與礦山的地質(zhì)界面是相互擠壓的，它在一定程度上，使整個(gè)巖體分散、破碎，最終形成沙礫狀。不同體積的砂礫體。在這樣的地質(zhì)環(huán)境下，礦山邊坡的構(gòu)造應(yīng)力和殘存應(yīng)力的作用被逐漸放大。開(kāi)采時(shí)，礦山的邊坡區(qū)域之間會(huì)發(fā)生聚壓的現(xiàn)象。這主要是因?yàn)榈刭|(zhì)構(gòu)造的不斷變化而形成的。但是可以通過(guò)計(jì)算，分析邊坡的構(gòu)造應(yīng)力具體數(shù)值，以此來(lái)做好防護(hù)。計(jì)算公式如下：

公式中：E表示構(gòu)造應(yīng)力，a表示巖體最高硬度，b表示巖體測(cè)定最低硬度，n表示礦山巖體的穩(wěn)定性質(zhì)子因數(shù)。通過(guò)以上公式，可以得出邊坡的構(gòu)造應(yīng)力。之后，利用得出的數(shù)值，再次計(jì)算邊坡的殘存應(yīng)力。殘存應(yīng)力主要是指邊坡在經(jīng)過(guò)構(gòu)造應(yīng)力的作用之后，剩余的應(yīng)力數(shù)值，通過(guò)這個(gè)數(shù)值，可以計(jì)算出邊坡側(cè)方結(jié)構(gòu)的垂直長(zhǎng)度。因此，邊坡的殘存應(yīng)力計(jì)算公式如下：

公式中：A表示殘存應(yīng)力，m表示巖體側(cè)方高度，x表示作用力總力值，y表示作用力相對(duì)力值，k表示應(yīng)力慣性函數(shù)。通過(guò)計(jì)算之后，得出邊坡的殘存數(shù)值。礦山開(kāi)采工程可以通過(guò)相關(guān)的數(shù)值，利用構(gòu)造應(yīng)力和殘存應(yīng)力的原理，對(duì)邊坡的實(shí)際情況進(jìn)行測(cè)算。

3 礦山開(kāi)采地質(zhì)邊坡失穩(wěn)情況的治理措施

3.1 健全地質(zhì)保護(hù)機(jī)制并完善管理制度

要對(duì)礦山地質(zhì)邊坡的失穩(wěn)情況進(jìn)行治理，首先就要建立一套完整的地質(zhì)保護(hù)機(jī)制和管理制度。一方面，要在可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)上進(jìn)行礦山邊坡的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，并投入新型的技術(shù)強(qiáng)化研發(fā)，不斷完善礦山地質(zhì)環(huán)境的管理制度、礦山地質(zhì)環(huán)境治理恢復(fù)基金制度。另一方面，要對(duì)礦產(chǎn)資源開(kāi)采工程的作業(yè)程序進(jìn)行合理化設(shè)置。利用遙感技術(shù)以及人工智能技術(shù)對(duì)礦山綜合環(huán)境進(jìn)行勘察預(yù)測(cè)，以此來(lái)確保開(kāi)采方案的高效落實(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山環(huán)境的動(dòng)態(tài)管理與保護(hù)。

3.2 推行多元化的治理工程

傳統(tǒng)的礦山邊坡治理措施相對(duì)較為單一，且治理效果不是十分好。在礦山的采空區(qū)中，也經(jīng)常會(huì)發(fā)生坍塌的現(xiàn)象。對(duì)此，通常需要推行多元化的礦山邊坡治理工程。首先，可以先擴(kuò)大整個(gè)礦洞的空間范圍，使其便于開(kāi)采。之后以混凝土將礦洞頂端密封，達(dá)到礦洞與外界隔離的作用。不僅如此，還需要構(gòu)建清斷水溝，使其發(fā)揮一定的阻斷作用，在防止邊坡移動(dòng)的同時(shí)，也防止相關(guān)的水源流入礦洞之中，導(dǎo)致邊坡滑落。

3.3 進(jìn)行礦山土地的復(fù)墾

對(duì)礦山土地進(jìn)行復(fù)墾，是一項(xiàng)十分有效的邊坡治理措施。但是復(fù)墾的基礎(chǔ)條件則是對(duì)泥石流問(wèn)題的處理。對(duì)泥石流的治理需要在廢石、棄土堆外圍設(shè)置擋土墻，以降低礦體結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。之后，要在礦洞下游處，臨近與礦山最低處的位置，修建多處砂石攔筑壩，同時(shí)在大壩的周圍均勻地種植綠色植物，以此來(lái)對(duì)廢石、沙礫堆進(jìn)行復(fù)墾。這樣的方式，在一定程度上，不僅有利于控制礦山開(kāi)采時(shí)泥石流事故的發(fā)生，還間接的避免了其他災(zāi)害的出現(xiàn)。接下來(lái)，要對(duì)礦山土地進(jìn)行復(fù)墾?？梢韵葘?duì)需要種植的植物進(jìn)行選擇。這些植物的選擇標(biāo)準(zhǔn)主要應(yīng)該以韌性強(qiáng)，存活率高，穩(wěn)定性好等來(lái)進(jìn)行選擇。

3.4 加強(qiáng)礦山邊坡的實(shí)時(shí)監(jiān)控

在完成以上治理措施之后，需要對(duì)礦山邊坡的實(shí)施情況進(jìn)行監(jiān)控。由于礦山巖體開(kāi)鑿的多面性，導(dǎo)致礦山邊坡很容易受到地殼振動(dòng)、雨水浸泡、風(fēng)力侵蝕等因素的影響。所以，完整的礦山監(jiān)控系統(tǒng)可以幫助開(kāi)采人員更好地完成工作。并通過(guò)所得的數(shù)據(jù)對(duì)礦山開(kāi)采的指導(dǎo)、邊坡的防災(zāi)減災(zāi)等工作進(jìn)行處理，使相關(guān)的開(kāi)采人員可以及時(shí)、精準(zhǔn)地掌握礦山邊坡的具體情況。中小型的礦山開(kāi)采工程，每月會(huì)對(duì)礦山邊坡的相關(guān)情況監(jiān)測(cè)2次，并從中獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)信息。而大型的礦山開(kāi)采工程則會(huì)每月進(jìn)行3次的實(shí)況監(jiān)測(cè)。當(dāng)工程處于降水量集中的季節(jié)時(shí)，還會(huì)進(jìn)行不定期的抽查監(jiān)測(cè)。這樣不僅可以降低災(zāi)害的發(fā)生幾率。

3.5 增強(qiáng)開(kāi)采邊坡各項(xiàng)參數(shù)的控制

要想減少礦山邊坡的災(zāi)害發(fā)生率，就需要在源頭進(jìn)行控制。所以，需要增強(qiáng)對(duì)邊坡各項(xiàng)參數(shù)的基礎(chǔ)性控制，擴(kuò)大其相關(guān)的綜合治理范圍。首先，需要確定礦山邊坡平臺(tái)的寬度和高度，并對(duì)其側(cè)方的礦洞情況進(jìn)行核查，保證礦洞處于安全狀態(tài)。但是需要注意的是，礦山邊坡的高度通常是不一致的，它會(huì)隨著開(kāi)采進(jìn)度而不斷變化。所以可以利用測(cè)定儀器對(duì)數(shù)值先進(jìn)行精準(zhǔn)地測(cè)定，之后利用沙袋阻擋、樹(shù)木種植以及邊坡維護(hù)等方法對(duì)具體問(wèn)題解決。然后，對(duì)邊坡相應(yīng)的寬度進(jìn)行控制。這個(gè)寬度一般對(duì)礦山開(kāi)采的工作有一定的影響。一般情況下，中小型礦山開(kāi)采所需要的寬度大概在6-7米，而大型礦山開(kāi)采所需要的寬度為10米左右，因此，在動(dòng)工之前，需要對(duì)這個(gè)數(shù)值作出嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目刂啤?/p>

4 結(jié)束語(yǔ)

礦山邊坡穩(wěn)定性是礦山開(kāi)采過(guò)程中不可忽視的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。一旦邊坡的穩(wěn)定性達(dá)不到要求，往往容易導(dǎo)致邊坡垮塌、滑坡等事故的發(fā)生，不僅會(huì)影響工程的進(jìn)度，同時(shí)還有可能造成開(kāi)采人員的傷亡。間接造成礦山資源的損失，并增加礦山開(kāi)采的成本。因此，要對(duì)礦山開(kāi)采地質(zhì)邊坡的失穩(wěn)問(wèn)題加以治理，以此來(lái)保證礦山開(kāi)采工程的順利施行。