淺析露天礦邊坡穩(wěn)定工程安全技術(shù)措施

張 豪

（安徽宏泰礦山建設(shè)工程有限公司，安徽 池州 247000）

露天礦邊坡之所以會出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，或是發(fā)生其他一些形狀變化的情況，和其周圍的地質(zhì)條件，以及一些相關(guān)的環(huán)境因素有著非常密切的聯(lián)系，這些不確定的因素隨時可能發(fā)生變化，具有一定的復(fù)雜性和多變性，所以在很大程度上會導(dǎo)致不同的地理位置發(fā)生不同程度的邊坡變形，同時也會導(dǎo)致其位置發(fā)生一定的變化。因此，為了更好地探究露天礦邊坡失去平衡性和穩(wěn)定性的原因，加強(qiáng)對防止邊坡穩(wěn)固措施，提高邊坡的穩(wěn)定性和生產(chǎn)的安全性，相關(guān)的工作人員必須要深入對露天礦進(jìn)行調(diào)查和研究，從多方面角度尋找相關(guān)的影響的因素，制定出合理的解決方案，加強(qiáng)邊坡穩(wěn)定工程安全技術(shù)措施的運(yùn)用和發(fā)展。

1 露天礦邊坡工程的基本特征

1.1 邊坡工程具有臨時性

一般來說，露天礦的邊坡工程施工，是為了節(jié)省煤礦初期的開拓成本，減少基建項(xiàng)目的工程量與施工時間，使得露天煤礦能夠得到盡早的開采。因此，露天礦的邊坡項(xiàng)目多為臨時性的基建支護(hù)工程，所支護(hù)服務(wù)的時長會隨著露天礦的開采需求改變，所以每一個邊坡工程要求的穩(wěn)定性也就由于實(shí)際需求的不同而大相徑庭了。邊坡工程的臨時性決定了其項(xiàng)目穩(wěn)定性評價的時效性特點(diǎn)。

1.2 邊坡所在巖層存在可變形性

由于露天礦的開采難度相較井下煤礦而言降低不少，所以到了開采后期，露天礦對于邊坡工程的穩(wěn)定性要求逐漸降低。不僅可以允許邊坡所在巖層的沉降變形，還不會過度修復(fù)巖層自身的塌陷與損壞，只要邊坡工程的變形程度不影響到煤礦的安全開采，至少在露天礦的開采年限到期前不出現(xiàn)大滑坡事故就可以。使用最低要求與最低工程量的邊坡支護(hù)來保障露天礦生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)利益最大化。

1.3 邊坡工程建設(shè)具有復(fù)雜性

除了邊坡工程所在地質(zhì)結(jié)構(gòu)的空間分布隨機(jī)，巖層可能出現(xiàn)沉降變形外，露天礦的邊坡工程的復(fù)雜性還表現(xiàn)在兩個方面。首先，由于露天礦開采自身的特性，大多露天礦的上部邊坡都會進(jìn)行人為提高坡度、封閉洼地、內(nèi)部排土等操作，配合下方的井下開采，就會讓整個邊坡暴露在采礦巖的擾動范圍，可見邊坡工程人為活動的多樣性。其次，由于季節(jié)性的大量降水，會誘發(fā)地下水位的變化，水壓增高而帶到巖體震動爆破，被破壞損害?？梢娺吰鹿こ淌苤苓叚h(huán)境影響的耦合性。

1.4 邊坡穩(wěn)定性評價的階段性

正常情況下，煤炭的開采作業(yè)會始終貫穿于礦山的整個服務(wù)年限。能夠露天開采的礦山而言，煤炭開挖本身就是一種最搞笑、最直接的項(xiàng)目探測、挖掘活動。隨著礦層的不斷深入挖掘，隊(duì)伍中的地質(zhì)人員也會隨之不斷深入對礦山當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)結(jié)構(gòu)的了解與認(rèn)識，具有階段性。由此可知，邊坡工程的穩(wěn)定性評價也是隨之動態(tài)變化的，需要根據(jù)不同階段的煤炭開采、地質(zhì)勘測活動來進(jìn)行穩(wěn)定性調(diào)整。

2 影響邊坡工程穩(wěn)定的要點(diǎn)因素

2.1 所在巖層的地質(zhì)構(gòu)造

邊坡工程是否穩(wěn)定，受所在巖層的結(jié)構(gòu)體、結(jié)構(gòu)面以及構(gòu)成的巖體影響。由于露天礦邊坡結(jié)構(gòu)具有一定的坡度，其滑動面有可能會把坡體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)體剪斷，這與結(jié)構(gòu)體自身自帶的抗剪強(qiáng)度有關(guān)聯(lián)。而由邊坡側(cè)面與邊坡頂面組合而成的便是結(jié)構(gòu)體，其具有一定形態(tài)，如果出現(xiàn)大暴雨或雷雨大風(fēng)天氣，就極有可能出現(xiàn)山體滑坡災(zāi)害。塊狀結(jié)構(gòu)的邊坡巖層才能確保其穩(wěn)定性，一般該結(jié)構(gòu)巖體多為完整度高的。露天礦的邊坡巖體屬于層狀結(jié)構(gòu)的巖層。其穩(wěn)定性的評價確定與層面性質(zhì)、層面與邊坡的相對位置息息相關(guān)，如果層面傾角不大于邊坡傾角，那該露天礦的邊坡就有較不穩(wěn)定，因此，要注意打造穩(wěn)定性較好的頂幫邊坡和端幫邊坡。

2.2 開采期間的震動力量的影響

在對礦山進(jìn)行挖掘和開采的過程中，如果實(shí)施爆破工程的話，對礦山的邊坡會帶來一定程度的影響，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。第一是因?yàn)樵谶M(jìn)行爆破工作的過程中，其會產(chǎn)生一定的震動力量，而這種力量會加大邊坡的滑動力。第二是因?yàn)楸乒ぷ骶哂幸欢ǖ钠茐男?，所以容易?dǎo)致邊坡巖體遭到一定程度是損壞，不但會弱化巖體的強(qiáng)度，而且很容易出現(xiàn)裂縫，雨水和地下水也會因此沿著這些縫隙慢慢地流進(jìn)巖石當(dāng)中，促進(jìn)了巖體風(fēng)化的速度。

2.3 邊坡中水體的影響

眾所周知，邊坡巖石里包含了一定的水分，而這些水通常情況下是由結(jié)合水和自由水構(gòu)成的，所以水在很大程度上會影響露天礦邊坡的穩(wěn)定程度。如果巖體內(nèi)存在的水分比較多，那么極易給巖石帶來較為深層次的影響，比如說，會大大增加巖體的密度，會弱化巖石，減弱巖體的抗剪能力，同時也會加大邊坡所產(chǎn)生的動水壓力和靜水壓力，從而導(dǎo)致露天礦邊坡出現(xiàn)滑坡的問題。在一般情況下，露天礦出現(xiàn)邊坡滑坡的問題和事故，通常會發(fā)生在雨季和解凍的時候，所以工作人員應(yīng)該及時對礦山進(jìn)行排水疏通，防止水分給露天邊坡帶來不良的影響。

3 探究邊坡穩(wěn)定性的分析方法

3.1 工程地質(zhì)分析

所謂的工程地質(zhì)分析，就是工作人員需要去施工現(xiàn)場對地質(zhì)進(jìn)行細(xì)致地勘察和探測，從而有效地分析出會影響該礦山邊坡穩(wěn)定程度的一些要素，可能出現(xiàn)的一些形狀破壞和變化的方式，或是找出導(dǎo)致地質(zhì)體發(fā)生變化的原因以及演化的規(guī)律等。根據(jù)對工程地質(zhì)的詳細(xì)分析，從而確定邊坡穩(wěn)定性的情況和未來的發(fā)展趨勢。

3.2 極限平衡分析

所謂的極限平衡分析，這是在開展邊坡穩(wěn)定性分析的過程中比較常用的一種方法和手段。從大范圍的角度來說，這種方法也屬于一種數(shù)值分析法，但是因?yàn)槠渚邆淞溯^大的實(shí)用性質(zhì)和通用性質(zhì)，所以人們普遍將其當(dāng)成是一種獨(dú)立的研究分析方法。通過極限平衡的方法，可以假設(shè)礦山的邊坡存在滑動面，但是其又處在一種極限平衡的狀態(tài)當(dāng)中，然后把邊坡分成具有垂直邊界的剛體條塊，根據(jù)實(shí)際情況創(chuàng)建條塊之間達(dá)成靜力平衡的方程，最后進(jìn)行精確的計算得出邊坡的安全系數(shù)。

4 確保露天礦邊坡穩(wěn)定性的安全技術(shù)措施分析

4.1 科學(xué)控制邊坡的角度大小

為了提高露天礦邊破的穩(wěn)定性，確保生產(chǎn)的安全性和可靠性，施工人員必須要科學(xué)控制好邊坡的角度大小。在明確邊坡大小的過程中，需要根據(jù)邊坡的巖石性質(zhì)、構(gòu)造特點(diǎn)以及巖石力學(xué)的強(qiáng)度參數(shù)等因素，來確定工作幫坡角和最終幫坡角的大小。針對以一些內(nèi)排土場松散物料的邊坡，將兩個或者兩個以上組成臺階，而整體幫坡角需要保持在十八度到二十度之間，并通過一系列的科學(xué)計算，確保采區(qū)設(shè)置的合理性。

4.2 保證排水疏干工作的落實(shí)

為了提高露天礦邊坡的穩(wěn)定性，還要保證施工場地的排水疏干工作要落實(shí)到位，確保水不會聚集在采場。所以在進(jìn)行施工的過程中，應(yīng)該在合理的位置設(shè)置排水溝和截水溝，使其可以和主要的泄洪河道相通，并且要保證和邊坡部位要有一定的距離，不會對邊坡帶來不良的影響。為了防止因?yàn)榈叵滤畨憾斐傻穆短斓V邊坡的形變問題，以及軟巖邊坡出現(xiàn)蠕動變形的情況，施工人員還應(yīng)該對施工礦地進(jìn)行疏干和減壓，可以采取集水井或是平孔排水等一些方法，保證在滑坡范圍內(nèi)不會出現(xiàn)水，從而來提高邊坡的穩(wěn)定性。

4.3 加強(qiáng)露天礦山企業(yè)相關(guān)制度的完善

提高露天礦邊坡的穩(wěn)定性和安全性，必須要有強(qiáng)有力的制度作為保障和支撐，因此，相關(guān)的管理部門應(yīng)該加強(qiáng)對露天礦邊坡施工相關(guān)制度的完善，才能促進(jìn)企業(yè)的安全化生產(chǎn)和發(fā)展。一套完整的制度建設(shè)，需要具備相關(guān)的獎勵機(jī)制、責(zé)任追究機(jī)制、施工規(guī)范機(jī)制等，將日常生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的問題納入到制度規(guī)范當(dāng)中，才能有效的促進(jìn)露天礦山開發(fā)的安全性，促進(jìn)工作人員的施工行為的合理性，為礦山企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益。

4.4 加強(qiáng)對礦山作業(yè)的監(jiān)督和管理

要想保證露天礦開發(fā)的安全性，提高邊坡的穩(wěn)定性，除了要具備完善的制度以外，還需要根據(jù)制度的要求，加強(qiáng)對礦山作業(yè)的監(jiān)督和管理，才能促進(jìn)企業(yè)的長久發(fā)展。露天礦整體生產(chǎn)建設(shè)的安全規(guī)范離不開對露天邊坡的安全標(biāo)準(zhǔn)化，因此，施工人員應(yīng)該加強(qiáng)對邊坡穩(wěn)定性安全標(biāo)準(zhǔn)化的規(guī)范。例如，在實(shí)際的施工過程中，要監(jiān)督施工人員必須要嚴(yán)格遵循開采的設(shè)計方案，并且還要留出充足的保安平盤和作業(yè)平盤的寬度，及時調(diào)整和控制每個工作幫和非工作幫的邊坡角。技術(shù)人員在監(jiān)督巡視的過程中，發(fā)現(xiàn)問題要及時上報，并制定出相應(yīng)的緊急治理方案。

5 結(jié)語

綜上所述，在挖掘和開采露天礦的過程中，必須要考慮到露天礦邊坡穩(wěn)定性的問題，只有保證邊坡工程的安全性，才能順利地進(jìn)行后期的開采工作。在采取措施穩(wěn)定邊坡的過程中，施工人員要加強(qiáng)對實(shí)地的考察，認(rèn)真分析巖層的地質(zhì)構(gòu)造，科學(xué)控制好邊坡的角度大小，保證排水疏干工作的有效落實(shí)，同時，也要加強(qiáng)對制度的建設(shè)和完善，加強(qiáng)對礦山作業(yè)的監(jiān)督和管理。