基于露天金屬礦山開采邊坡安全技術(shù)分析

劉鴻揚

（紫金礦業(yè)集團股份有限公司，福建 上杭 364200）

近年來，隨著城市現(xiàn)代化進程的加快，國內(nèi)冶金工業(yè)得到了快速發(fā)展。然而，在露天金屬礦山開采過程中，一些企業(yè)為了提高采礦生產(chǎn)效率與利潤收益，往往忽視邊坡技術(shù)水平與安全管理，一味地冒進開采導致安全問題發(fā)生，最終給企業(yè)帶來嚴重的損失。如企業(yè)不重視邊坡安全技術(shù)，則會不斷引發(fā)礦山事故，不僅影響企業(yè)生產(chǎn)效益，同時嚴重危害人身安全。因此，本文基于露天金屬礦山開采時邊坡所存有的安全問題進行分析，并提出有效的安全技術(shù)措施，促進企業(yè)經(jīng)濟效益的提升。

1 露天金屬礦山邊坡特征

1.1 時效性

在礦山開發(fā)過程中，采礦活動使其周圍的地質(zhì)環(huán)境發(fā)生巨大變化，增加礦山邊坡不穩(wěn)定性，從而出現(xiàn)邊坡安全問題。而長時間的開采活動是造成地質(zhì)結(jié)構(gòu)變化的重要原因，因此在開采過程中需要注意時效性，降低礦山地質(zhì)結(jié)構(gòu)改變的程度。

1.2 復雜性

與其他項目相比，礦業(yè)開發(fā)項目的建設環(huán)境更加復雜嚴峻。特別是在當?shù)貧夂蜃兓挠绊懴拢S多金屬礦山的邊坡安全將受到暴雨和地質(zhì)活動等因素的影響[1]。因此，為使露天金屬礦山開采過程中的邊坡穩(wěn)定，促進邊坡安全，提供可靠的保障功能，多數(shù)企業(yè)會對邊坡進行安全設計。

1.3 動態(tài)性變化性

隨著金屬礦山開采深度的逐步加深，礦山邊坡整體安全穩(wěn)定性、施工質(zhì)量和結(jié)構(gòu)強度將發(fā)生較大變化，而這種動態(tài)變化則需要更高的開采施工標準，以此確保邊坡穩(wěn)定與安全，但在實際施工過程中其施工管理存有相對寬松的問題。

2 影響露天金屬礦山開采邊坡安全的因素

2.1 巖體構(gòu)造對邊坡安全性的影響

巖體及其變質(zhì)對邊坡表面的安全性影響很大，通過大量的實踐經(jīng)驗和開采報告，可以看出，巖體構(gòu)造異常是造成滑坡現(xiàn)象的重要因素。人員的安全評估主要基于結(jié)構(gòu)巖體的表面性能是否足以承受自然因素的影響[2]。目前，常見的不良巖體主要是薄弱的地表結(jié)構(gòu)，導致差異或表面裂紋。如果巖石表面裂隙太多，將嚴重損害邊坡的質(zhì)量和安全性。

2.2 巖性土層影響

在邊坡安全技術(shù)影響中，金屬礦山巖性土層也是重要因素。其中，硅質(zhì)和鐵質(zhì)巖性土壤對邊坡安全性的影響也大不相同。從根本上看，巖性土壤層性質(zhì)的差異主要是由于礦物種類不同而引起的，通常將不同的連接形式結(jié)合起來，形成地下巖體的主要結(jié)構(gòu)。普通的晶體結(jié)構(gòu)，包括變質(zhì)巖，都可以作為良好的膠結(jié)結(jié)構(gòu)。膠結(jié)結(jié)構(gòu)會對巖石結(jié)構(gòu)和邊坡安全性產(chǎn)生負面影響，甚至會引起滑坡等危害。

2.3 人為影響因素

人類活動對露天金屬礦山邊坡安全性的產(chǎn)生較大影響，大多數(shù)影響因素來自爆破和機械設備的運行。隨著爆破的發(fā)生，地下巖體結(jié)構(gòu)之間會形成側(cè)向滑動力，在這種滑動力的作用下，邊坡的安全性將大大降低。

3 露天金屬礦山開采邊坡存在的安全問題

3.1 邊坡穩(wěn)定動態(tài)平衡難以保證

對于露天開采，只有保證礦山邊坡穩(wěn)定的動平衡，才能有效減少各種滑坡的發(fā)生和其他邊坡事故的發(fā)生[3]。實際生產(chǎn)中隨著露天開采活動的逐步進行，開采區(qū)域的裸坡高度增加、爆破振動變多、開采深度加深、地下水和土壤壓力出現(xiàn)變化，從而導致邊坡穩(wěn)定性的動態(tài)平衡改變，這對采礦生產(chǎn)的安全構(gòu)成嚴重威脅。近年來，由于科學技術(shù)的不斷進步，許多露天礦山已逐漸從地面傾斜向深凹的豎井轉(zhuǎn)變，邊坡坡度愈來愈高，損壞邊坡的可能性也會增加，并且滑塊的比例也會增加，滑坡也就更容易產(chǎn)生，從而更加難以控制邊坡的安全性。

3.2 金屬露天礦山邊坡災害增多

近年來，雖開采技術(shù)在不斷創(chuàng)新發(fā)展，但開采活動的增加也造成露天金屬礦山邊坡的災害也在增加，這給開采工作帶來了一些困難[4]，諸如山體滑坡之類的災害是造成金屬露天礦山邊坡安全的主要因素。考慮到目前的情況，不僅滑坡和露天邊坡坍塌的數(shù)量在增加，而且造成的破壞也在增加。邊坡災害已成為露天礦山的重大事故來源。露天采礦的持續(xù)發(fā)展，許多露天金屬礦山將進入地下開采，而地下采礦將增加進水量和土層應力，讓地質(zhì)條件更加嚴峻。如果在金屬礦山開采過程中不及時處理，則會造成滑坡、坍塌等多種邊坡災害。

3.3 邊坡監(jiān)管工作不到位

許多開采企業(yè)沒有強大的組織來管理礦山生產(chǎn)中的邊坡安全，沒有合理的礦山邊坡安全應急系統(tǒng)和機制可進行具體實施。在礦山邊坡開采安全管理中，若人員安全考慮不足，技術(shù)水平相對低，一旦發(fā)生邊坡安全事故，后果將十分嚴重。滑坡和礦山邊坡塌方的發(fā)生，在很大程度上是由于對邊坡安全的監(jiān)督不足。

3.4 技術(shù)水平低，安全管理難度大

隨著采礦深度的不斷增加，邊坡結(jié)構(gòu)的動平衡將在振動、地下水、礦山爆破和土壤應力的作用下發(fā)生顯著變化，邊坡安全管理能力需不斷提升，以便更好地控制逐漸降低的邊坡穩(wěn)定性。此外，露天礦山的邊坡高度越陡，則滑坡事故發(fā)生概率越大。然而，多數(shù)小型礦山企業(yè)技術(shù)水平過低，安全管理并不完善，為了獲得更多的利益，不斷加大開采力度，地下塌陷現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，開放邊坡的下部失去支撐，在開放邊坡上引起嚴重的滑坡。

4 露天金屬礦山開采邊坡安全技術(shù)措施

4.1 開采中安全應急治理技術(shù)

安全緊急處理技術(shù)是已開發(fā)的邊坡處理技術(shù)。處理邊坡時，應首先分析發(fā)生的邊坡事故的實際情況，并應充分了解事故的現(xiàn)狀，然后進行抽樣。主要有以下三種方法：即從開挖中采集未受擾動的土壤，階梯式開挖，邊坡采樣和鉆孔采樣。采樣完成后，進行室內(nèi)巖土測試，對測試結(jié)果進行統(tǒng)計分析，分析土壤的物理和機械特性，并重點確認好水文地質(zhì)條件與產(chǎn)生滑坡的有關(guān)參數(shù)。以某露天金屬礦山開采為例，對于325m 以下的平臺開采，需要運用到應急削方，要按照原始的地形條件以及現(xiàn)場邊坡的實際情況進行分析。而對于大于325m 的平臺大多是采用分層開挖的方式，穩(wěn)定進行分層加固開采。

4.2 開采中安全防護治理加固技術(shù)

對于邊坡滑坡，應在不同地方進行局部加固處理，隨后對土渣進行清理，并使用錨桿的鋼筋混凝土擋土墻進行加固，必要時可以與掛網(wǎng)和噴射混凝土聯(lián)合使用。例如，對與巖性硬度F 為0.4-8 之間級別的，其金屬礦山邊坡角度應控制為30°～80°之間。并且立柱間距2.5m～3.5m，每根立柱視其高布置2-3 根錨桿，錨桿的位置應盡量使立柱受力分布均勻。錨桿一般水平向下傾斜10°～45°，并使錨桿長度盡可能短。

擋墻分級設置時，每級高度不大于6m，兩級之采用間留有1m～2m 的平臺，以便施工操作和安全。例如，某礦山在對1636m～1628m 采用錨桿的鋼筋混凝土擋土墻時，錨桿長15m，邊坡及平臺C20 掛網(wǎng)噴漿防護，寬度不少于12m，掛網(wǎng)噴漿厚15cm，雙層鋼筋網(wǎng)，以此完成邊坡加固處理[5]。

4.3 完善開采監(jiān)管工作

礦山開采企業(yè)應當制定并嚴格執(zhí)行露天礦山坡安全管理機制，并利用該制度加強露天礦山坡的安全管理。安全檢查將顯示現(xiàn)場條件是否符合其要求，例如施工設備使用前檢修完畢、邊坡土渣清理干凈、邊坡防護墻施工標準等符合要求與否。但某些地方仍然存在問題和差距。例如，在探測發(fā)現(xiàn)豐富的金屬礦物后，一些開采企業(yè)會進行激進開采，沒有考慮自身開采條件與防護水平，貿(mào)然開采導致塌方與滑坡。基于此，應制定嚴格的制度，嚴格控制不穩(wěn)定的邊坡。

4.4 加強開采技術(shù)優(yōu)化，嚴格遵循監(jiān)督管理

為了加強對露天采礦區(qū)內(nèi)的控制，有必要限制采礦臺階的高度，制定合理的采礦順序，運用科學的發(fā)展方向，嚴格遵循采礦順序。即使是同一礦山，礦山坡所處的自然地形、施工、水文地質(zhì)環(huán)境條件和土壤應力條件也存在很大差異；位置和高度，每個邊坡和巖體的地質(zhì)環(huán)境也不同，導致邊坡破壞模式的特征復雜多樣。企業(yè)要組建安全排查小組，定期深入到開采現(xiàn)場組織邊坡安全性和穩(wěn)定性的自檢工作，將國家、地方管理部門制定的管理對策全面落實，將安全隱患排除。針對安全責任落實不到位的現(xiàn)象，要自覺進行整頓。

5 總結(jié)

隨著國內(nèi)外對礦產(chǎn)資源需求的日益增加，在露天金屬礦開采過程中如何提高安全與效率是企業(yè)關(guān)注的重點。因此，本文在分析露天金屬礦邊坡特征后，從巖體構(gòu)造、巖性土層以及人為影響分析了邊坡安全影響因素；并從邊坡穩(wěn)定動態(tài)平衡難以保證、金屬露天礦山邊坡災害增多、邊坡監(jiān)管工作不到位、技術(shù)水平低，以及安全管理難度大等四個方面分析了存有的問題。而后，提出了開采中安全應急治理技術(shù)、安全防護治理加固技術(shù)、完善開采監(jiān)管工作、加強開采技術(shù)優(yōu)化，嚴格遵循監(jiān)督管理等安全技術(shù)措施，以期對企業(yè)經(jīng)濟效益增強有所幫助。