某深凹露天礦山邊坡安全管理措施淺析

閆亮 葉會師 張斌

（河北鋼鐵集團灤縣司家營鐵礦有限公司，河北唐山 063700）

0.引言

國內大部分露天礦山屬“鞍山式”沉積變質鐵礦床，某深凹露天礦山礦區位置處于燕山褶皺帶山海關隆起之昌黎凸起的西南邊緣地帶，礦區出露地層以前震旦系、震旦系和第四系為主。第四系地層大面積覆蓋，基巖露頭除在礦區東部有少量較連續的分布外，其余均為零星出露。露天采場上部邊幫已經靠界形成厚大第四系土層，下有強風化帶、風化帶及基巖的條件復雜，穩定性較差的邊坡。隨著露天開采的不斷深入，邊坡坡面暴露的時間不斷增加，受風化、強降雨、爆破振動等因素影響，開始發生不同程度的滑坡情況，并有大面積滑坡體出現的征兆和跡象，開采現狀如圖1所示。為了減少和杜絕露天開采邊坡滑坡等安全事故的發生，加強露天邊坡監測及檢查，落實邊坡安全管理措施研究對露天礦山來說尤為重要。

圖1 某深凹露天礦山開采現狀圖

1.邊坡破壞類型調查與分析

影響露天采場邊坡穩定性的因素主要包括內部因素和外部因素。其中內部因素主要體現在巖體中層理、節理、斷層等不連續結構特性等地質構造，外部因素主要指受人工削坡、雨水的長期沖刷等改變邊坡外形變化及地下靜水壓力和動水壓力、地震、爆破等引起坡體應力分布的變化[1]。在上述因素的綜合影響下，露天采場邊坡時刻都在發生著局部或整體的失穩破壞，對露天采場的邊坡安全生產造成嚴重影響。經現場調查，確定影響露天采場邊坡穩定性的主要因素有：

1.1 采場邊坡地質條件

露天采場邊坡主要是由粘土和巖石構成，上部巖石為風化巖，極易風化導致巖體松散，同時采場爆破振動、削坡生產作業的影響，邊坡極易形成裂隙從而導致松散破碎，同時長期在雨水的作用下，粘結力持續減小，最終極易形成滑坡。

1.2 水對邊坡體的影響

水對露天采場邊坡的影響主要為雨水沖刷和地下水壓力變化產生。隨著開采深度的不斷下降深入，上部有第四系土層受風化、雨水沖刷及開挖卸荷等不利因素影響，因邊坡地下水位的增高，加大潛在滑坡面上的孔隙水壓力，從而引起動水壓差。在雨水及地下水兩者共同作用下，松散邊坡體的穩定性大大降低，部分邊坡體開始出現裂隙，最終導致邊坡滑坡發生。

1.3 主要外部因素影響

某深凹礦山采場邊坡西側永久運輸道路，采場開采生產的廢石和礦石經常經運輸至排土場或礦石破碎站，隨著臺階開采不斷的下降，爆破作業產生的爆破振動是引起坡體失穩的主要因素之一，爆破作業后，在永久邊坡坡面進行削坡靠界作業時，可能因為超挖導致坡底不同程度的破損，使坡體失去支撐，原有坡面力學平衡體系被打破，造成局部剪切應變和剪切破壞，且上部運輸車輛動載和坡體的自重致使坡體逐漸演化為連續的潛在滑面和松動裂縫，并加劇各部裂隙間相互貫通，最終引起邊坡整體滑動。

2.露天邊坡安全管理措施分析

2.1 邊坡靠界管理

在采場實際生產過程中，不合理的爆破方式影響邊坡超采欠挖情況的發生，日常生產爆破振動對邊坡穩定性影響較為嚴重，因此，針對邊坡靠界管理采取以下措施：（1）靠界臺階穿孔作業工作。嚴格按照爆破設計孔網參數進行穿孔作業，必須準確控制穿孔位置及穿孔深度，為實現精準控制爆破提供前提條件。（2）采礦設計境界現場標定。在現場放設計境界線，在距離境界線30m范圍內必須采取小鉆孔控制爆破作業靠界，同時指導采礦作業人員嚴格按照設計境界線及邊坡角進行削坡靠界作業，采場局部轉彎的區域境界線點應加密標定。（3）靠界爆破設計及施工。采取100mm～200mm小孔徑控制爆破，按照爆破振動的限定值合理的設置起爆裝藥量，通過相鄰孔逐孔間隔的方式進行起爆。根據不同區域位置地質構造和巖石特性不斷完善爆破設計，降低爆破振動，從而減輕對邊坡穩定性的影響。（4）做好靠界邊坡開采的保護及加固工作。

2.2 實施削坡作業

由于露天采場巖層邊坡滑塌破壞導致第四系土層坡面加陡，自穩能力低，為保證下方臺階的正常推進靠界和臺階坡面平順，對第四系土層實施削坡作業，削方坡度1:0.75～1:1.0，削方后在坡頂堆筑安全土擋。為保證永久運輸道路的邊坡穩定性，防止邊坡遭受損壞，削坡作業后采用全長粘結錨桿及掛網噴射混凝土的方式進行加固處理。

2.3 邊坡滑坡位置治理

對露天礦臺階邊坡已經發生滑坡情況的，因為滑坡體呈自然安息狀態，滑坡穩定后在短期內一般不會再次發生滑坡。為防止繼續發生滑坡現象，必須對兩個重點位置及時進行處理。第一處位置是滑坡上部出現的近似垂直或反坡的位置，需邊坡角按照35°～40°進行做削坡處理；第二處位置是滑坡體的下部，應對散落的滑坡體及時進行清理，并砌筑臨時的擋墻，擋墻高度1.5m～2m，防止滑坡體滑落采場運輸道路影響運輸車輛安全。為了避免連續降雨導致滑坡體再次滑坡，可采用塑料布覆蓋滑坡體的方法，防止雨水再次進入滑坡體。

2.4 控制爆破

露天礦山永久邊坡的穩定性與爆破振動以及靠幫爆破方法關系有關，根據總結采場實際爆破生產經驗，普通邊坡爆破對礦山邊坡穩定性的影響損壞較大，微差爆破、預裂爆破、光面爆破等控制爆破對邊坡穩定影響相對較小[2]。如果爆破參數設置及爆破裝藥量不合理，對不穩定邊坡、處于極限狀態下的邊坡影響較大，極易誘發邊坡巖體滑塌。根據有關研究表明，大中型普通爆破產生的振動導致永久邊坡穩定性降低15%～20%。對于地質條件差、巖土強度低或者高陡邊坡而言，當爆破振動超過預定數值時，邊坡可能發生局部滑坡或者大面積坍塌，采用爆破振動較小的光面爆破或者預裂爆破技術可降低邊坡滑坡的發生。上述控制爆破后坡面形成明顯半孔孔痕，且坡面平滑，可以減少邊坡清掃及維護投入的人力和物力，對邊坡的穩定性而言是非常有利的。

2.5 采場邊坡的日常維護與檢查

對露天礦采場邊坡的安全管理，首先要制定行日常及特殊巡查制度，加強對采場已有邊坡的巡視及檢查，發現邊坡存在異常，應及時采取措施或者制定方案及時進行處理。對重點部位及重要設備設施上方的邊坡應加強管理，增加邊坡清巡查的頻次，防止自然災害對邊坡產生的嚴重影響[3]。

2.6 治理邊坡截排水

如果露天礦邊坡巖體中存在裂隙水，會對邊坡產生靜水壓力，從而不連續邊坡巖體的抗剪切強度減弱，導致邊坡滑坡情況的發生。汛期強降雨天氣，短時間內雨水集聚，形成地表徑流，地表徑流匯集沖刷邊坡的坡面。因此對采場地下水及坡面匯水情況應定期進行分析及現場調研，減輕地下水及地表匯水對邊坡穩定性產生的影響，保證邊坡穩定。

3.結語

采場邊坡安全管理貫穿露天礦山生產全過程，對露天礦山邊坡的安全防護及治理工作就顯得尤為重要，結合礦山實際生產情況，各露天礦山應加強對邊坡穩定性因素及潛在風險的研究，通過制定嚴格管理制度及采取有效邊坡治理措施，保證露天礦山的邊坡穩定，時刻防范邊坡滑坡及坍塌事故的發生，對人民的生命安全負責。