胡灿有 林庆奎 赖彬华
紫金矿业集团股份有限公司
摘要：露天矿边坡具有的失稳和变形行为通常与露天矿周边的地质条件及外部环境等很多因素有关，而这些因素具有的随机多变性和复杂性，会直接导致地理位置不同的边坡其变形和位移的发展方向不同。为此，了解边坡稳定性的失稳影响因素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：露天矿山；边坡；影响因素；稳定性
1露天矿边坡稳定性影响因素
1.1内部影响因素
（1）地质分布情况。露天矿山的地质成分组成主要由裂隙层结构、软夹层结构、节理、软面结构、破碎带结构等。这些结构的实际分布情况直接决定了边坡的稳定性，此外，山体岩石的力学性质与边坡稳定性的关系也非常密切。通常情况下，山体岩石硬度越高，边坡稳定性就越强，大多数边坡崩塌滑坡等现象都是发生在灰岩、砂质岩或者泥岩岩层中。（2）岩体结构和结构面。岩体的结构体与结构面，共同决定了岩体特性，对边坡稳定性的影响也至关重要。沉积岩是露天边坡的重要组成部分，其含有大量软弱岩层与断层破碎带，遇水变塑性，岩体的流变特性是导致边坡受损的最根本原因。
1.2外部影响因素
（1）后天自然因素影响边坡稳定性。在金属矿山边坡工程中，影响其稳定性的后天自然因素主要包含地下水侵蚀、风化、温度变化以及来自自然环境的压力因素。其中风化对于岩体表面结构会产生一定程度的破坏，在自然风的影响下岩体表面层会在扩张力的作用下产生裂纹，一旦裂纹数量超过了限制便会极大的降低岩体结构稳定性。而温度的急剧变化则会使岩底内部和外部受力不均，在膨胀和收缩的作用下便会导致岩体开裂。而地下水侵蚀对于岩体结构和矿山边坡的稳定性影响是最为严重的，水体在破碎的岩石结构及裂纹中流动，时间久了便会造成裂纹的扩张和岩石颗粒的流失。这种侵蚀变化虽然缓慢，但是对于边坡结构稳定性的长久影响确是值得研究人员重点关注的。（2）人为因素破坏了边坡稳定性。人为活动对于露天金属矿山边坡稳定性造成的影响也是非常显著的，而大部分影响因素都来自于矿山开采过程中的爆破和机械设备运行。一方面随着爆破的产生会使地下岩体结构之间形成横向滑移力，在滑移力的作用边坡的稳定性及安全性将会极大的降低，极易产生滑坡的危险事故。而另一方面，爆破和机械运行产生的震动会破坏岩体内部的结构稳定和表面层稳定，岩体结构面会在震动的作用下产生一定的延展，同时大量的裂纹和空隙出现在岩体内部中，使岩体结构的安全性与可靠性达不到矿山边坡施工的标准。
2边坡稳定性分析
边坡稳定性影响因素较多，各因素之间又相互影响，相互作用，目前考虑各因素交互关系的边坡稳定性影响因素敏感性分析还有待进一步研究。以下列举了几种常用的边坡稳定性分析方法。
2.1弹塑性力学计算方法
主要以微元为单位，通过计算微元的应力、应变来判断微元是否达到屈服、拉伸、断裂、弯曲等破坏以此判断是否导致材料的局部或全域性破坏。
2.2刚体极限平衡分析法
滑移面是事先假定的、任意的，滑移面包含的屈服区中破坏判据并非处处被满足，而是整体满足。岩体中的真实滑移面取决于地质间断面的空间分布和抗剪强度。滑塌是否发生，取决于滑体有多大的滑动力（致滑力）和滑床能够提供多大的阻抗力（抗滑力）。
安全系数：FS＝抗滑力/致滑力＝T/R
判断FS的取值，一般矿山工程需要大于等于1.2。
2.3极射赤平投影识别法
不同的滑塌模式，主要是由于地质间断面（滑塌面）与开挖面（自由面）之间有不同的几何关系引起的，这种几何组合关系可用极射赤平投影法表示。目前，常用的赤平投影有吴尔福网和施密特网。
2.4石根华关键块体识别法
根据边坡类型划分块体，识别出关键块体，关键块体就是岩体中的薄弱环节，不仅它能自己滑塌，而且一旦滑塌，其又为相邻的块体提供了自由面，从而引起相邻块体的滑塌。
3提高露天金属矿山边坡稳定性的措施
3.1确保排水疏干
地面的排水工程首先要做好，从而保证采场的汇水量减少。设立排水沟、截水沟，并将其贯通到主要泄洪河道或远离边坡部位。为排除因地下水压带来的边坡变形，抑制延缓软岩边坡蠕动变形的现象，需要进行疏干减压，采用比如集水井、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。合理的设计疏干工程是消除减小变形阶跃，延缓变形继续发生的有效手段。
3.2协调采矿工程
为了控制边坡变形，应对边坡进行定期管理和维护，同时应尽量减少边坡暴露的时间和服务年限。为此在选择采矿工艺、采区布置、作业线推进方式以及采空区的利用时，应结合边坡工程管理，统筹发展，同时实施内排压脚滑坡防治措施，减少倾倒滑移。
3.3规范作业
安全标准化是一个企业拥有长久安全机制的重要途径。露天边坡稳定性的安全标准化，是实现安全标准化完整建设的重要组成部分之一。因此，需要对边坡稳定性的安全标准化进行规范。比如，在施工时需要按照开采设计说明书严格执行，预留足够的保安平盘以及作业平盘宽度，控制各个工作帮以及非工作帮边坡角。同时组织相关人士按区域定期进行巡视监测，对地表裂缝以及建筑物变形情况要及时掌握，并对边坡的失稳事故订制紧急预案等。
3.4边坡安全预警体系的应用
这种系统能够对边坡结构存在的潜在风险进行预知和分析，并发出预警提醒。边坡安全预警体系能够24小时全天工作，实时监督边坡的安全状态。系统中设置了详细的预警指标，一旦超出预设指标，系统就会自动发出警报，并且能够准确定位边坡中存在的风险位置。这种系统能够直接通过网络进行远程控制，无需到场就能全面监控施工开采过程。边坡预警系统的功能主要有两个方面，一方面是危险预测功能，一方面就是预先警报功能。其中危险预测细分成两部分，一部分是空间预测，一部分是时间预测。通过预警系统施工单位可以基本明确事故发生的严重性和波及范围，提前预制边坡可能发生的滑坡系数，从而提前采取相关对策，尽可能抑制事故的发生，降低损失。通过这种预警系统，工程内部能够有效预防落石问题和爆破等问题引发的边坡塌落，有效提升到边坡安全治理效率。
4结语
为维护露天采矿边坡的稳定性，需要从开采顺序、排水疏干、协调采矿工程、规范作业和提前预警等方面协调落实到位。边坡稳定性的检测和研究工作是一项系统工程，应在生产过程中连续性研究并优化方案，对于保证矿山采矿的边坡稳定性有着深远意义。
参考文献：
[1]露天金属矿山边坡稳定性的影响探析[J].焦金伟.世界有色金属.2018(21)
[2]西藏某高陡露采边坡稳定性分析与优化[J].段峻峰.现代矿业.2019(11)