露井聯(lián)采中采礦方法對(duì)露天邊坡穩(wěn)定性的影響分析

薛萬海

（中煤平朔集團(tuán)有限公司安太堡露天礦，山西 朔州036006）

1 露井聯(lián)采過程中邊坡穩(wěn)定性影響因素

1.1 巖體和巖性結(jié)構(gòu)

邊坡巖體自重和抗剪強(qiáng)度是影響露天邊坡穩(wěn)定性的主要因素。露井聯(lián)采時(shí)，邊坡巖體會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)現(xiàn)象，并且坡腳和坡頂附近都會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中[1]。另外，邊坡巖體的抗剪力強(qiáng)度越大，穩(wěn)定性越好。但是，露天邊坡的穩(wěn)定性還會(huì)受到自身結(jié)構(gòu)的影響，巖體結(jié)構(gòu)面越薄，巖體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度越低，邊坡穩(wěn)定性也就越差。

1.2 地下水

地下水對(duì)巖體穩(wěn)定性的影響主要表現(xiàn)為地下水的滲透方面，進(jìn)行露井聯(lián)采時(shí)，很容易受到地下水的影響，會(huì)在地下水的滲透作用下影響邊坡穩(wěn)定性，出現(xiàn)邊坡失穩(wěn)問題。若頂坡和坡面存在傾斜張裂縫，一旦進(jìn)入雨季，大量的雨水進(jìn)入張裂縫中，會(huì)對(duì)坡面產(chǎn)生水平推力，進(jìn)而影響邊坡的穩(wěn)定性。

1.3 爆破

進(jìn)露井聯(lián)采時(shí)，爆破是重要工序之一，但是，爆破會(huì)產(chǎn)生較大的爆破振動(dòng)荷載，并且這個(gè)振動(dòng)荷載會(huì)作用于邊坡巖體上，對(duì)邊坡的張力和應(yīng)力等方面有強(qiáng)烈的破壞作用，從而嚴(yán)重影響了露天邊坡的穩(wěn)定性。

2 逆坡開采和順坡開采的特點(diǎn)與影響

2.1 逆坡開采

在露井聯(lián)采的過程中，不管逆坡還是順坡工作面，煤壁側(cè)垮落角均小于開切眼側(cè)垮落角。同時(shí)，若井采工作面開切眼或停采線位置相同，逆坡開采對(duì)邊坡會(huì)造成一定的影響，并且其影響范圍會(huì)大于順坡開采。

2.2 順坡開采

若邊坡下部各隔離煤柱尺寸相等，則逆坡開采和順坡開采的邊坡巖體應(yīng)力也會(huì)保持一致。進(jìn)行露井聯(lián)采時(shí)，采空區(qū)、后煤壁位置上方的水平應(yīng)力會(huì)出現(xiàn)集中，并產(chǎn)生一定的變化，通常情況下，逆坡開采時(shí)，該應(yīng)力一般需要保持在9MPa，順坡開采時(shí)，保持在3MPa，這樣可以在一定程度上降低對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響，確保露井聯(lián)采的順利開展，進(jìn)而減少安全事故的產(chǎn)生，提高開采效率。但是，若邊坡上部變形相對(duì)較大時(shí)，順坡開采會(huì)相對(duì)較為便利一些，提升經(jīng)濟(jì)效益。另外，由于順坡的巖體層為順向結(jié)構(gòu)，有助于提高露井聯(lián)采的便利性，因此，進(jìn)行露井聯(lián)采時(shí)，應(yīng)盡量采用順坡開采方式。

2.3 建議

由于各地礦井情況并不相同，進(jìn)行礦井開采時(shí)，可能會(huì)遇到多種問題，所以，建議在掌握逆坡開采以及順坡開采特點(diǎn)與影響之后，結(jié)合實(shí)際礦井具體情況，靈活展開開采方案編制，保證開采方案的科學(xué)性以及合理性，進(jìn)而達(dá)到預(yù)期礦產(chǎn)開采目標(biāo)。按照平朔地區(qū)采礦條件以及地質(zhì)，建議將煤壁側(cè)垮落角和開切眼側(cè)垮落角相差控制在7°。

3 不同采礦方法對(duì)露井聯(lián)合開采條件下邊坡穩(wěn)定性的影響

3.1 極限平衡法

極限平衡是露井聯(lián)合開采中的一種常見方式，主要是根據(jù)開采區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)確定滑體的邊界條件，并且其滑動(dòng)平面和滑動(dòng)曲面需要根據(jù)計(jì)算公式進(jìn)行分析。同時(shí)，采用極限平衡方法時(shí)，可以利用瑞典條分法對(duì)露天邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分析。在分析過程中，需要將滑動(dòng)面假設(shè)為一個(gè)為圓弧面，并認(rèn)為條塊間的作用力對(duì)邊坡穩(wěn)定性造成的影響較小，可以忽略不記。另外，若假定條塊兩側(cè)的作用力相等，并且方向相反，這時(shí)，若滑動(dòng)塊體整體力矩平衡條件無法滿足條塊的靜力平衡條件，需要根據(jù)相應(yīng)的計(jì)算公式，對(duì)邊坡的穩(wěn)定性展開分析，其公式為：

式中，Ti為安全系數(shù)；Tfi為條塊i在滑動(dòng)面上的抗滑力；Fs為滑動(dòng)圓弧的安全系數(shù)。其中，因?yàn)闂l快間的作用力對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響較小，所以，計(jì)算時(shí)可以對(duì)條塊作用力忽略不計(jì)，可根據(jù)極限平衡條件展開計(jì)算。

3.2 方法穩(wěn)定性評(píng)價(jià)與結(jié)論

3.2.1 穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

極限平衡法主要是根據(jù)收集資料和現(xiàn)場(chǎng)的勘察，確定研究對(duì)象的巖層及煤層的力學(xué)參數(shù)和材料配比等情況，從而分析并明確巖層和煤層是否具有穩(wěn)定性。同時(shí)，進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和分析時(shí)，需要根據(jù)幾何的相似比、密度相似比、位移相似比等對(duì)煤層和巖層的變化進(jìn)行分析，并且可以利用全站儀、千分表以及位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)邊坡的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察，明確其變化情況，以便各項(xiàng)開采工作的展開。

3.2.2 結(jié)論分析

根據(jù)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)分析可知，由于露井聯(lián)合開采不斷推進(jìn)，采空區(qū)上方覆蓋的巖層在自身重力以及工作面的推力的影響下，大大增加了沉降產(chǎn)生的概率。同時(shí)，在邊坡巖體變化的影響下，加速了坡體地質(zhì)和結(jié)構(gòu)條件的改變，導(dǎo)致邊坡巖體的強(qiáng)度下降，進(jìn)而產(chǎn)生大面積的沉降和坍塌等現(xiàn)象，影響露井聯(lián)合開采的順利開展。因此，面對(duì)這樣的情況，需要對(duì)邊坡巖體進(jìn)行加固處理，加強(qiáng)邊坡巖體的穩(wěn)定性和強(qiáng)度，確保露井聯(lián)合開采的順利進(jìn)行。

3.3 開采建議以及注意事項(xiàng)

開采建議：邊坡加固是露井聯(lián)合開采中確保露天邊坡穩(wěn)定性的重要方式，主要用注漿加固的方式將邊坡巖體不同的滑動(dòng)面進(jìn)行黏結(jié)，進(jìn)而保證露天邊坡的穩(wěn)定性。同時(shí)，在露井聯(lián)合開采過程中，可以通過擋墻、錨桿、抗滑樁和綜合支擋結(jié)構(gòu)等增加滑動(dòng)面的摩擦力，以此提高露天邊坡的穩(wěn)定性，確保露井聯(lián)合開采的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)良好的開采效率和經(jīng)濟(jì)效益。

注意事項(xiàng)：需要注重注漿材料的運(yùn)輸，不能出現(xiàn)注漿材料離析現(xiàn)象；需要做好支護(hù)施工，避免在施工期間產(chǎn)生安全事故；在施工過程中，需要對(duì)巖層和煤層之前的關(guān)系以及力學(xué)性能進(jìn)行分析，采取合理的施工技術(shù)，加強(qiáng)邊坡巖體的強(qiáng)度；在巖體注漿時(shí)，需要對(duì)注漿的速度和頻率進(jìn)行嚴(yán)格的控制，不能出現(xiàn)氣泡等現(xiàn)象，并且注漿過程不能出現(xiàn)間斷，以保證注漿質(zhì)量。

4 結(jié)語

綜上所述，由于露天開采相對(duì)較為復(fù)雜，對(duì)露天邊坡很容易造成嚴(yán)重的影響，因此，在露井聯(lián)采時(shí)，需要對(duì)影響露天邊坡穩(wěn)定性的影響因素進(jìn)行分析和闡述。本文對(duì)露井聯(lián)采中采礦方法對(duì)露天邊坡穩(wěn)定性的影響的相關(guān)內(nèi)容展開了分析和闡述，其目的是保證露天邊坡的穩(wěn)定性，提升開采效率，避免安全事故的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)效益，促使其行業(yè)的發(fā)展。