露天礦邊坡穩定性的影響因素探析

周少鵬

摘要：本文簡要闡述了露天礦邊坡的特征，在此基礎上，對影響露天礦邊坡穩定性的地質因素、邊坡結構因素、生產因素及其它因素等進行了分析探討。

關鍵詞：露天礦;邊坡穩定性;影響因素

露天礦開采的過程就是邊坡形成的過程，礦山巖體開挖與邊坡形成貫穿露天礦生產作業的始終。露天礦邊坡的形成是一個動態的過程，隨著礦山開采的不斷深入，邊坡也逐漸高陡深凹，邊坡的穩定性成為礦山安全作業的重要影響因素。根據相關統計，我國露天采礦場存在的不穩定邊坡或具有潛在滑坡危險的邊坡在礦場總邊坡長度中占比達到了15%～20%，一些礦場甚至達到了30%以上。露天采礦場邊坡穩定性對其安全作業影響巨大，因此，對露天礦邊坡穩定性的影響因素進行分析，對于確保露天礦山安全生產具有重要的現實意義。本文就此方面進行一些探討。

1露天礦邊坡特征

露天礦邊坡是隨著采礦作業的不斷深入而逐步形成的，從最初只有一個或幾個臺階發展形成具有數十個臺階的高大邊坡，是一個動態的過程，一般需要幾年或十幾年的時間，其最終邊坡形態的形成標志著采礦作業的完結或礦山的廢棄。

露天礦邊坡的特征主要有以下幾個方面，一是露天礦邊坡一般都是高邊坡，高度從幾十米到幾百米不等，走向可達數千米，揭露巖層多，巖體的強度低、完整性差，地質結構復雜、各部分地質條件的差異較大;二是露天礦邊坡是由上而下逐步形成的，上部邊坡的形成時間長于下部邊坡，具有時效性，這使得上下部邊坡的穩定性不盡相同;三是露天采礦爆破作業、運輸作業等會使邊坡巖體受到經常性的震動，邊坡穩定性會不斷發生變化。

2露天礦邊坡穩定性的影響因素

影響露天礦邊坡穩定性的因素主要有地質因素、邊坡結構因素、生產因素以及風化、氣候、開采時間以及人為等其它因素。

2.1地質因素

地質因素對露天礦邊坡的穩定性具有重要的影響。巖石性質與結構構造、巖體孔隙度、巖體結構面以及地應力等是影響露天礦邊坡穩定性的主要地質因素。

巖石礦物成分與結構構造決定著巖體性質，主要影響著巖石的力學性質和抗壓強度，對邊坡的穩定性具有重要的作用。巖體孔隙度主要影響巖石的吸水性，進而影響巖體的抗壓、抗剪及抗拉強度，巖石的孔隙度增大，其強度性能會降低。結構面是在巖體內形成具有一定方向、規模、形態和特性的面、縫、層、帶狀的地質界面，對邊坡的穩定性具有直接的影響。結構面形態特征越復雜，邊坡的穩定性越差，邊坡也越容易發生變形、破壞。地應力包括自重應力、震動應力、溫差應力等，露天礦場存在的地應力會使邊坡巖體向自由面變形移動，使原有巖體裂隙擴大或造成新裂隙的出現，從而影響邊坡巖體的穩定性。露天礦場的地應力會隨著開采深度的增加而增加。

2.2邊坡結構因素

影響露天礦邊坡穩定性的邊坡結構因素主要有臺階高度和平臺寬度、邊坡角與邊坡高度、臺階坡面角和最終邊坡角。

露天礦場開采的臺階高度和平臺寬度對邊坡形成及其穩定性具有重要的影響。確定臺階高度和平臺寬度要考慮礦巖的埋藏條件和力學性質，以及穿爆作業和采掘工作面的要求。我國大中型礦山的臺階高度一般為8～15m，在邊坡角相同的情況下，邊坡越高其自重力越大，相應的邊坡滑動的剪切力也增大，穩定性越差;平臺寬度影響著邊坡角的大小，當邊坡高度一定時，邊坡角越大，邊坡的穩定性越差，臺階最小寬度一般以滿足運輸和安全條件為前提。臺階坡面角的大小與礦巖性質、穿爆方式、推進方向、礦巖層理方向和節理發育情況等因素有關。在一般情況下，臺階坡面角大小取決于礦巖的性質：松軟礦巖的工作臺階坡面角小于礦巖的自然安息角，較穩定的礦巖的坡面角小于55°，堅硬穩固的礦巖的坡面角小于75°。

2.3生產因素

生產因素對露天礦邊坡的穩定性也具有重要的影響，主要表現為開采作業產生的震動、開采順序和推進方向。

露天采礦場開采作業產生的震動是邊坡穩定性重要的影響源，爆破作業、車輛運輸作業是露天采礦主要震動源。露天采礦場爆破作業對邊坡穩定性的影響主要表現為：爆破震動增加邊坡的滑動力;爆破作業破壞邊坡巖體的完整性，邊坡巖體破壞嚴重，表層破碎，易剝落崩塌;易受風化、水滲流等影響降低邊坡穩定性和安全系數。露天礦臺階上車輛運輸作業產生的震動會對邊坡巖體產生頻繁擾動，對其穩定性影響較大，甚至有可能觸發局部臺階的滑動。在露天采礦場的生產作業過程中，開采順序和采礦推進方向同樣會對邊坡的穩定性造成重要影響。采用不合理的開采順序、在臺階底部進行掏底開采，會形成傘檐狀邊坡和空洞，從而使邊坡失穩。

2.4其它因素

風化作用會使露天礦巖體原生結構面和構造結構面的規模增大，條件惡化，并有可能產生風化裂隙等次生結構面。長時間的風化作用會使巖石強度降低，尤其是一些抗風化性能較差的軟巖，強度會大幅減小，對邊坡的穩定性極為不利。巖石風化速度受礦山開采年限、巖體成分、結構構造、爆破震動、降雨等因素的影響。在同一個露天礦，同樣的巖性，上部邊坡比下部邊坡風化程度要大，穩定條件也相應降低。

在礦山開采中，開采時間與礦區氣候條件也是不可忽略的重要因素。隨著開采時間的延續和氣候的變化，邊坡的狀態相應發生變化，影響邊坡巖體穩定的因素如巖層成分與構造面、地下水、地應力、邊坡幾何形狀等都隨著變化。

3結束語

露天礦邊坡穩定性的影響因素眾多，多數情況下，造成邊坡不穩定是多種因素綜合作用的結果。邊坡穩定性會隨著露天礦山開采過程而不斷變化，其影響因素很多難以進行準確估計或是進行定量分析，為避免發生邊坡事故，在實踐中應加強地質調查，采取必要的、科學的邊坡維穩措施，防患于未然，只有如此，才能最大程度的確保露天礦邊坡的穩定性。

參考文獻：

[1]喬琛.露天礦邊坡穩定性的影響因素與防治措施[J].露天采礦技術，2019，34（01）：92-94.

[2]曹蘭柱，李惠發，王珍，王東.露天礦高陡邊坡變形破壞機理及穩定性[J].遼寧工程技術大學學報（自然科學版），2018，37（01）：7-13.

[3]王文軍，李靜濤.露天礦邊坡形變影響因素研究[J].中國新技術新產品，2018（02）：103-105.

[4]楊天鴻，張鋒春，于慶磊，蔡美峰，李海洲.露天礦高陡邊坡穩定性研究現狀及發展趨勢[J].巖土力學，2011，32（05）：1437-1451+1472.