露天煤礦邊坡治理安全技術應用措施探析

摘 要：本文深入探討露天煤礦邊坡治理的安全技術對策，針對潛在的滑坡、崩塌等安全隱患，提出了一系列治理措施。首先，強調在煤礦開采前進行詳細的地質勘探，識別并避開難以整治的邊坡區域；其次，針對不同類型的滑坡，如牽引式、推移式等，提出了修建石垛、采取減重措施、使用抗滑樁和錨桿加固等具體整治方法，強調了季節變化對邊坡穩定性的影響，并提出了相應的應對措施；最后，指出合理的管理流程、定期的邊坡巡視和監測也是保障邊坡穩定的重要因素，通過綜合應用這些技術和管理措施，可有效提高露天煤礦邊坡的穩定性，確保礦山安全生產。

關鍵詞：露天煤礦；邊坡治理；安全技術；對策；措施

引言

隨著我國能源需求持續增長，露天煤礦開采規模不斷擴大。然而，煤礦開采本就屬于高危行業，受地質環境、開采技術等多種因素影響顯著，對于露天煤礦開采而言，雖然其開采難度低于井下開采，但邊坡的穩定性仍然是一個不容忽視的問題，實踐表明，邊坡失穩不僅威脅礦山工人的生命安全，還可能對環境造成嚴重影響。近年來，由于多種因素，如地質條件復雜、開采方式不當、自然因素（降雨和地震等），露天煤礦邊坡滑坡、崩塌事故時有發生，影響了礦山的正常生產，因此，針對露天煤礦邊坡的穩定性問題，研究安全技術措施的應用，具有重要意義。

一、影響露天煤礦邊坡安全的因素

（一）巖體中地質結構面的影響

巖體中的地質結構面，例如斷層、節理和層理，對露天煤礦邊坡的穩定性起著舉足輕重的影響作用，這些地質結構面的存在，實質上在巖體中形成了弱面，削弱了巖體的整體強度，當這些結構面與邊坡面近于平行時，它們就構成了潛在的滑動面，易于引發邊坡的滑移、崩塌，在地質構造復雜、結構面發育的地區，邊坡的穩定性問題更為嚴峻，這是因為復雜的地質構造意味著更多的斷層、節理等結構面，它們相互交錯、切割巖體，降低了巖體的整體強度，如果邊坡角度過陡或受到外部荷載的作用，邊坡就很容易沿著弱面發生滑動，甚至于崩塌[1]。

工程實踐表明，地質結構面的存在也對邊坡的應力分布有顯著影響，在結構面附近，應力比較集中，進一步增加了邊坡失穩風險，因此，在露天煤礦開采過程中，必須充分考慮地質結構面對邊坡穩定性的影響，采取合理的開挖方式和加固措施，保障邊坡的安全。

（二）水資源的影響

水資源是影響露天煤礦邊坡穩定性的另一個關鍵因素。舉例而言，地下水的滲透會軟化巖層，降低巖體強度，當巖體中的節理、裂隙等被水充滿時，水會對巖石產生潤滑作用，使原本緊密結合的巖石顆粒之間的摩擦力減小，這樣一來，巖體在受到外部荷載時更易發生變形，特別是在一些軟弱巖層中，地下水的滲透甚至會引發泥化現象，進一步降低巖體強度。再如，在雨季或融雪時期，大量的地表水會沿著邊坡表面流下，帶走邊坡表面的土壤和細小顆粒，在邊坡上形成沖刷溝或小型泥石流，進一步削弱邊坡穩定性，甚至直接引發邊坡的崩塌或滑坡等災害。因此，在露天煤礦開采過程中，必須充分考慮水資源對邊坡穩定性的影響。一方面要加強地下水位的監測，防止地下水對巖體的軟化作用；另一方面也要加強地表水的排放和治理，阻止地表水對邊坡的沖刷作用。

（三）開采過程震動力的影響

露天煤礦在開采過程中會產生強烈的震動力，這主要來源于爆破、挖掘等作業。其中，爆破作業產生的沖擊波會對邊坡巖體造成損傷，當爆破震動波傳播到邊坡巖體時，會引發巖體的微破裂、損傷累積效應，降低巖體整體強度，使邊坡更易于發生滑動或崩塌等災害[2]；在挖掘過程中，機械設備的振動會對邊坡巖體造成擾動，特別是在一些軟弱巖層或含有斷層、節理等結構面的巖體中，這種擾動的破壞作用更為明顯，一般會降低巖體的整體性，進一步增加邊坡失穩風險。

除了上述直接影響外，開采過程中的震動力還會引發共振現象，當振動頻率與邊坡自振頻率相近時，邊坡巖體會發生共振，導致振幅急劇增大，并引發失穩破壞，因此，在露天煤礦開采過程中，必須嚴格控制爆破、挖掘等作業產生的震動力大小和傳播范圍，確保邊坡穩定性不受影響。同時，也要加強邊坡監測和預警，及時發現并處理潛在的邊坡失穩問題。

二、露天煤礦邊坡治理安全技術的應用措施

（一）避開難以整治的邊坡

在煤礦開采前，應進行詳盡的地質勘探，了解礦區地質條件。勘探過程中，應特別關注那些地質結構復雜、節理發育、巖性軟弱的區域，這些區域容易形成難以整治的邊坡，一旦識別出這些區域，在規劃開采方案時，就應盡量繞開，從而降低邊坡失穩風險，在實際操作中，可利用地質雷達、超聲波探測等先進技術對礦區進行全方位、高精度勘探，結合地質專家的經驗，對勘探數據進行分析，以準確識別出難以整治的邊坡區域，在此基礎上，充分考慮地質條件設計方案，避免在不穩定區域進行開采。

（二）修建石垛，整治牽引式滑坡

牽引式滑坡是露天煤礦邊坡常見的一種失穩形式，其特點是滑坡后部首先出現滑動，隨后逐漸向前牽引發展，針對這種滑坡，修建石垛是一種有效的整治措施，可以增加滑體的抗滑力，通過自身的重量和摩擦力阻止滑坡體進一步下滑[3]。

在修建石垛時，應選擇合適的位置，通常是在滑坡的后部修建，石垛的高度、寬度和形狀需根據具體情況進行設計，以確保其能夠有效地阻止滑坡的進一步發展，石垛的建筑材料應堅固，例如可選擇堅固、耐久的石塊，以確保其長期穩定性。

（三）以減重措施，整治推移式滑坡

推移式滑坡是另一種常見的邊坡失穩形式，其特點是滑坡體在重力作用下沿滑動面整體下滑，針對這種滑坡，可采取減重措施來降低滑坡體下滑力，通過削減滑坡體的上部重量，減小下滑趨勢，這通常涉及削坡工程，即去除滑坡體上部的部分巖土體，以減小其重量和下滑力。此外，還可在滑坡體上部挖設排水溝，以降低地下水位，減少地表水對滑坡體的影響，在排水溝的設計中，應充分考慮地形、地質和水文條件，確保其能夠有效地排水，并防止水流對滑坡體造成沖刷、侵蝕。

（四）結合季節變化，制定滑坡措施

露天煤礦邊坡的穩定性受到多種因素的影響，其中季節變化是一個不可忽視的因素，在雨季和旱季交替時，邊坡的穩定性會受到很大影響，因此，在制定滑坡治理措施時，應充分考慮季節變化對邊坡穩定性的影響。

在雨季到來之前，可加強對邊坡的監測和巡視，包括對邊坡變形、裂縫、滲水等異常情況進行定期檢查，及時發現并處理潛在的安全隱患，同時，還應根據季節變化，調整開采計劃，以減少對邊坡的擾動。在旱季時，也應注意邊坡的保濕工作，防止因干燥引起開裂、松動現象，一般可采取灑水、覆蓋等措施，保持邊坡的濕潤狀態。

（五）使用抗滑樁，整治中、深層滑坡

對于中、深層滑坡的整治，可使用抗滑樁來整治，借助樁身的抗剪強度來抵抗滑坡體的下滑力，提高邊坡的穩定性，防止滑坡進一步發展。在設計和施工抗滑樁時，應充分考慮地質條件、滑坡體的規模、下滑力的大小等因素，抗滑樁的位置、直徑、深度和間距等參數也需進行精確計算，針對抗滑樁的施工質量，也需嚴格控制，以確保其能夠有效地發揮作用。

（六）使用錨桿加固邊坡

錨桿加固是一種廣泛應用于邊坡治理的技術手段，通過將錨桿深入到穩定的巖層中，并注漿加固，可使錨桿與巖層緊密結合，從而提高邊坡的穩定性，防止巖層進一步松動和滑落，保障露天煤礦安全生產。在實施錨桿加固時，首先需對邊坡進行詳細的勘察，確定錨桿的位置、長度和直徑等參數，再使用專業的鉆探設備將錨桿深入到穩定的巖層中，并進行注漿加固。注漿材料通常需選用高強度、快硬性的水泥漿或化學漿液，注漿結束后，要對錨桿進行張拉鎖定，使其與巖層緊密結合，形成一個穩定的整體。

（七）合理設計管理流程

除了上述技術措施外，煤礦企業也應建立完善的邊坡監測和預警系統，定期對邊坡進行監測，利用現代科技手段如無人機、遙感監測等技術，對邊坡進行實時監控，提高預警的準確性。企業應定期組織安全培訓活動，增強作業人員的安全意識，建立完善的考核機制，對作業人員的安全行為進行監督，確保其在生產過程中，始終遵守安全規程和操作規范，避免引發邊坡失穩事故。

三、露天煤礦邊坡加固設計

（一）做好邊坡處理

在進行加固設計之前，要對邊坡展開詳細勘察，了解邊坡的地質構造、巖性特征、節理發育情況、水文地質條件，以及潛在的滑坡風險等，在勘察過程中，應綜合利用地質雷達、鉆探、物探等多種手段，根據勘察結果，可設計合理的邊坡角度、高度。在設計邊坡角度時，應考慮到巖體的穩定性，避免過陡導致滑坡風險增加，同時也要防止過于平緩影響開采效益，在設計邊坡高度時，需結合礦體的賦存條件、開采工藝，確保在安全的前提下，最大限度地回收資源[4]。

除了角度、高度設計外，還需根據邊坡的具體情況，采取必要的加固措施。舉例而言，在露天煤礦初始開采階段，上盤邊坡內可能會出現破壞、不穩定性的機理，這是因為煤礦存在一些松軟巖塊，與局部不利的地質構造彼此結合，導致邊坡不穩定，針對這一類問題，在加固時，可在先天不穩的天然斜坡、切方邊坡以及山坡填土的位置采取預防性措施，對已十分不穩定的斜坡，或者已完全破壞的斜坡，結合實際情況，進行有針對性的治理。例如，在節理發育、巖體破碎的區域，可采用注漿加固方法提高巖體強度，在水文地質條件復雜的區域，則需加強排水，降低地下水對邊坡穩定性的影響。

（二）選擇合適的處理措施

在選擇加固措施時，應根據邊坡的具體情況，制定合適的方案，一般來講，不同的加固方法有不同的適用范圍和優缺點，因此需進行詳細的比較，選擇最適合當前邊坡條件的加固方法。例如，在邊坡高度較大、潛在滑坡風險較高的區域，可選擇修建擋土墻來增加邊坡的穩定性。擋土墻可以有效地抵抗滑坡體的推力，防止邊坡失穩。在設計擋土墻時，需根據邊坡的高度、推力大小以及地質條件等因素，確定墻體的厚度、高度和埋深等參數，確保擋土墻具有良好的穩定性。

此外，也可使用預應力錨索等加固方法進行處理，通過張拉鋼絞線，對邊坡巖體施加預應力，可提高巖體的整體性，這種方法一般更適用于節理發育、巖體破碎的區域，可有效地提高邊坡的穩定性。在加固之前，技術人員應通過勘探，了解邊坡的地質構造和巖性特征，揭示潛在的滑坡風險和其他安全隱患，為加固設計提供準確的數據支持。

值得說明的是，在選擇邊坡處理措施的過程中，要加強對高風險災害的規避，在邊坡不穩定性所產生的危害達到難以預防、破壞比較嚴重、危害比較大的程度時，應避免沿斜坡或者坡底附近建設建筑物及其他設施，盡可能將設施建設在穩定性高的低危害區域。

（三）加強邊坡巡視，預防事故

為了確保安全生產，企業應安派巡視人員密切關注邊坡的變化情況，包括巖體的開裂、變形、滲水等異常現象，一旦發現異常情況，應立即報告，并采取相應的處理措施，防止邊坡失穩，導致安全事故發生[5]。企業可構建邊坡位移監測系統，這樣一旦發生異常情況，可迅速確定好滑坡范圍，必要情況下也可設置地下位移監測孔，確定滑動面位置，為滑坡的加固治理提供有效的數據支持。在雨季或邊坡有裂縫的情況下，需重點巡查邊坡，以保證邊坡的穩定性，減少各類事故的發生，保證開采安全性。

在巡查過程中，對于已經出現破損或老化的加固設施，一經發現，應及時進行維修或更換，確保其能夠有效地發揮作用。同時，還應根據實際情況對加固方案進行調整，以適應邊坡條件的變化和開采需求的變化。

結語

綜上所述，露天煤礦邊坡治理，是保障礦山安全生產的關鍵環節，針對邊坡穩定性帶來的挑戰，必須采取科學有效的安全技術措施。基于詳細的地質勘探、合理的開采方式，可根據邊坡類型和具體情況，制定相應的加固整治方案，顯著提升邊坡的穩定性，此外，優化管理流程、邊坡巡視、制定應急預案，都是預防邊坡失穩事故的重要手段。在未來的露天煤礦開采過程中，應持續關注新技術、新方法的應用情況，不斷完善邊坡治理措施，以最大程度地降低安全風險，確保人員和環境的安全，推動露天煤礦行業的可持續發展。

參考文獻：

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[4]李桂艷.平朔東露天礦邊坡變形機理分析及穩定性控制措施[J].露天采礦技術，2021，36（05）：31-34.

[5]劉云飛.某地下轉露天煤礦受采空區影響邊坡穩定性分析[D].包頭：內蒙古科技大學，2020.