摘要：随着我国绿色矿山的全面推进，各个矿山企业加快矿山的标准化建设，而矿山的边坡稳定是成为绿色矿山的一项重要考核。边坡稳定问题在露天矿山生产和安全工作中占有重要地位。露天矿山依附于采矿作业面存在，它的形态在很大程度上受采矿生产与作业条件的约束，要求边坡工程满足于采矿生产的要求，服务于采矿工艺；边坡工程的自身安全性一定程度上约束着采矿作业。了解边坡稳定性的失稳原因与防治措施对于指导露天矿边坡的稳定工作及矿山的未来发展有着重要的意义。
关键词：绿色矿山；边坡稳定；边坡治理；爆破技术
一、影响边坡稳定性的因素
边坡失稳是由边坡中的滑动体沿滑面破坏，即抗滑力与滑动力之比（评价稳定性系数 
当比值FS等于1，为极限平衡状态；FS大于1，为稳定状态；FS小于1，为不稳定状态。边坡的稳定因素是相互影响的，在评价边坡稳定性时需要我们综合考虑，对边坡的防治工作有着重要的指导作业。
1、边坡的几何形状
合理的边坡结构设计能提高边坡的稳定性。边坡的几何形状包括坡面形状和平面上的边坡形态。某矿山，采用台阶分层开采，最高台阶270m平台开采到矿界位置。台阶坡面角度70°，坡高14m。该平台岩石较破碎，岩性为灰质白岩、白云质灰岩，含泥质。上层表土较风化严重，为防止边坡滑动270平台边坡采用凹形断面设计，其稳定性要强于直线形边坡和凸形边坡。直线形边坡适合坡高低，岩石结构完整，岩性变化不大的边坡；凸形边坡适合坡底有完整岩体而上部结构松散的岩体，这种结构可减少剥离。露天矿山的边坡在没有特殊的地质构造情况下，为了保持稳定性强，可以设计陡坡。在大型矿山开采中，边坡较长，当边坡向采空面凸起，在边坡岩体内出现侧向拉力，当边坡向采空面凹起时，在边坡岩体内出现其侧压应力。由于岩石抗压不受拉的性质，设计向采空面内凹的边坡形态会更有利于边坡的稳定性。岩体结构面的力学特征与几何要素往往是边坡稳定性分析最重要的部分。
2、地质结构及岩体性质
不同性质的岩体会表现出不同的物理性能，一般来说，沉积岩和侵入岩的边坡稳定性较好。而由板岩，片岩因节理风化作用出现滑移、塌塌。结构面是由岩体的外力和内力形成的断层、裂隙、层理和节理的地质界面，它能将岩体分开成形态不同、大小不一的块体，这些块体被称为结构体。矿山边坡的稳定性与这些岩体的结构面和岩体密切相关。岩体中的结构面会降低岩体的整体强度，加深岩体的不均匀性、不连续性以及各向异性。不稳定岩石会沿一个或多个结构面的组合边界形成剪切滑动、变形位错、破裂，导致边坡岩体失稳。我国多数工程边坡事故往往由此造成。
3、岩性风化作用和侵蚀作用的影响
某矿山位于北温区，受季风影响明显，年降水量较大，在边坡防治工作中要分析风化作用。风化作用就是大气、风、雨、温度水等因素长期对岩石进行破坏，能创造岩土体结构面，从而使岩石性质改变。降低岩石抗压、抗剪强度，岩石的变形性质减弱。使岩体的微小裂隙增多并不断向内部延伸，岩体表面松软膨胀，会一层一层剥落。由于风化作用的不段影响，边坡的几何形状也会发生改变，导致边坡岩土失稳崩塌。因此，对边坡及时表面覆盖封闭可有效减少对边坡的影响，某矿山在采矿过程中会及时对边坡进行复绿。
4、水对边坡岩体的影响
水对矿山岩体影响有多方面因素。水的流动性会将岩体内大量的矿物质带走，另一方面水的渗透性会使岩体会产生物理和化学作用，使岩体软化松散、膨胀和破裂，导致强度降低。同时水会对边坡产生动压和静压作用，引起边坡发生滑坡。露天矿山边坡事故常常发生在雨季和解冻时期，普遍在于没重视防治水工作，没有选择正确的方法（导、截、堵、排）对水患进行治理。
5、 构造应力和残余应力的影响
在开采过程中，边坡边界处发生应力集中现象，由于地层的构造作用，也会使其承受一定的水平构造应力。构造应力不仅能够使得边坡岩体趋向于采空区变形，导致边坡岩体自身裂缝进一步扩展，抑或造成新的卸荷裂隙，增加坡底位置应力集中，从而造成岩体强度的下降。边坡支护载合的大小与这些应力相关，对这些应力进行预测可有效降低对边坡影响。
6、爆破振动扰动影响
爆破作业爆破时产生的震动会得边坡边坡岩体被破坏，降低岩体强度，使得边坡滑动力增加。地下水和雨水容易沿着爆破裂缝渗入岩石中，加重岩体风化。在开挖到矿山最终边界时，为减少爆破以边坡的扰动，通常采用光面爆破、预裂爆破技术加以对边坡的保护。
二、提高边坡稳定性的防治措施
在矿山开采过程中，随着开采深度、范围的不短推进，边坡的治理工理工作也需同步跟上，达到矿山开采与边坡防治工作同步，防止在开采过程中，疏忽对边坡的管理，造成坍塌、垮落事故。
1、合理安排开采顺序确定边坡参数
在露天矿生产过程中，要坚持自上而下的开采顺序，坚持放井或斜孔，严禁对工作台阶底部位置开采，防止边坡形成伞状岩石和空隙。通过分层开采，将高度较高的采场划分为几个台阶，降低了边坡的相对高度。台阶高度要根据矿岩岩石性质及采掘设备综合考虑，通常取值10～15m，台阶太低不经济，太高又会存在安全隐患。露天矿台阶坡面角的大小一般取决于矿岩的性质，松软稳定矿岩的台阶坡面角一般不大于自然安息角；较稳固矿岩的台阶坡面角不大于50°；坚硬稳定矿岩的台阶坡面角不大于70°。最终的边坡角度应根据岩石性质、地质构造、水文地质条件、开采深度、边坡生存期等因素考虑。安全平台根据最终边坡角来确定，并综合考虑后期治理维护需要。充分利用控制作爆破技术（光面爆破、预裂爆破）来保证最终边坡面的完整。
2、 做好防水排水工作
首先做好矿山防汛工作，设计好地面排水沟、截水沟。将其贯通到主要泄洪河道或远离边坡部位，从而减少采场积水汇集到边坡位置。其次要抑制延缓软岩边坡蠕动变形的现象，进行疏干减压，降低因地下水压引起的边坡变形，采用集水井、渗井、平孔排水等手段，让水不处于滑坡范围内，增加边坡稳定性。根据矿山实际需要，合理的设计矿山疏干排水工程是延缓边坡形状突变的有效手段。
3、 全面统筹，精心施工
在选择采矿方法、采区布置、作业工作面推进方式以及采空区的利用时，应结合边坡工程，统筹发展，实施内排压脚滑坡防治措施，减少倾倒滑移。根据围岩性质结构合理选择支护方法（如锚杆、喷射混泥土、抗滑桩、注浆、挡墙）提高边坡稳定性，控制边坡变形。减少边坡围岩的暴露时间，对比较破碎的地带可以通过预注浆，提高岩石强度，封堵水流。推进边坡稳定性的安全标准化，严格按照开采设计说明书进行作业，预留足够作业平盘宽度，控制工作帮以及非工作帮边坡角。精心组织爆破施工，边坡频繁遭受爆破震动会导致边坡的稳定性变差，精细化的爆破施工将爆破震动控制在安全范围内，维护边坡的稳定。
4、 做好边坡监测预警工作
确保露天矿边坡的稳定是做好矿山安生产的前提。要充分利科学技术手段，实行无人机跟踪巡查，结合智慧矿山的建设推进工作，建立起智能边坡安全监测系统，为边坡日常养护、管理和监测提供的依据。定期组织人员边坡进行巡视监测，及时了解边坡的位移及表面裂缝、变形等情况，针对边坡失稳制定事故救援预案，防止事故进一步扩大。
结束语
在矿山边坡的防治工作中，主要以预防力主，规范开采作业，提前预警，出现边坡危险时及早进行治理。在了解边坡的失稳机理，加强对边坡的管理工作，运用现代化的边坡治理手段，确保边坡安全，达到矿山生产与周围环境和谐统一，为绿色矿山的建设做好基础工作。
参考文献：
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[2]王道临，董瑞荣.水对露天矿边坡稳定性的影响及治理措施[J].露天采矿技术，2013（6）：34-38.
论文作者:王海青
论文发表刊物:《建筑模拟》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/14
标签：矿山论文; 稳定性论文; 岩石论文; 作业论文; 应力论文; 台阶论文; 工作论文; 《建筑模拟》2020年第2期论文;