試論小型露天采石場邊坡穩定性分析

摘 要：近年來，城鄉經濟發展迅速，房地產與城鎮基礎設施建設規模不斷擴大，石材供應面臨巨大缺口，為了滿足城鎮建設的發展需求，小型露天采石場數量激增，在很大程度上滿足了國內市場需求，促進了社會主義經濟發展，但是小型露天采石場由于規模小，缺乏有效的管理方法，大多也未進行復墾綠化，對生態環境破壞極大，容易出現水土流失、泥石流、滑坡、河道堵塞等自然災害，給國家、人民和生態環境都造成重大損害。

關鍵詞：小型露天采石場；邊坡穩定性；成因；方法

小型露天采石場在開發過程中未注意考慮現場綜合環境治理、鑿巖穿孔、爆破物品運輸、現場爆破、邊坡治理等開采環節中存在多方面對作業員的身心健康及生產設備造成威脅和傷害的因素，長此以往給采石場安全生產埋下很多隱患，也給政府后期的治理工作加大難度。本文結合政府安全生產條例，從安全管理、采剝方法和采掘要素四個方面，全面論述造成小型露天采石場邊坡穩定性隱患的原因及預防治理的措施。

1 影響邊坡穩定的主要因素分析

1.1 安全管理方面

1.1.1 缺乏完善的安全生產規章制度。一部分小型采石場沒有制定全面規范的安全操作規程和安全生產責任制度，邊坡安全管理工作人員無章可循；另一部分采石場雖然依據國家安全生產條例制定了完善的安全管理規章制度，但是沒有有力的監督管理組織，違章作業、違章指揮情況嚴重，安全管理并沒有得到貫徹落實。

1.1.2 組織機構不健全。小型露天采石場大多為小型的私企，為節約成本，根本不會設立安全管理組織機構，也不會配備專業的管理人員進行隱患排查。

1.1.3 安全意識缺乏。小型的露天采石場從領導到作業員大多缺乏安全意識，安全教育和培訓不到位，經常出現作業人員無證上崗的情況。

1.1.4 安全生產與治理的專項資金大幅度縮水。小型露天采石場大多以追求最大利潤為目的，盈利也主要用于擴大再生產，用在安全教育、新工藝研發和設施設備更新、維修上的專項資金投入比例嚴重不足，對邊坡穩定性治理工作棄之不顧。

1.2 采掘要素

1.2.1 臺階高度。邊坡的角度一般是固定的，臺階高度越大，臺階坡面上承重的巖體重量就會增加，且巖體裸露的面積也會擴大，受應力釋放和風化作用的影響會形成弱結構面，邊坡穩定性就會降低。

1.2.2 臺階坡面角。開采區巖石自身的穩定性和巖石的性質直接影響臺階坡面角的確定范圍。在邊坡角度確定時，臺階坡面角越大，坡面的穩定性可能越差。巖體構造中巖層層理對臺階坡面角的影響最大。因為巖石層理面的傾向和邊坡的傾向相同時，臺階坡面角如果小于巖層層理面傾角，則臺階邊坡較穩定。反之坡面的穩定性就會降低，造成滾石或滑坡。

1.2.3 最終邊坡角。在邊坡參數中，最終邊坡角是影響邊坡穩定性的決定性因素。邊坡角太大，會造成巖石結構面滑動破壞，導致邊坡上部的載重加大，坡角巖體所承受的壓力也會加大，當其超過受力臨界點后，坡角巖體就會被損壞，引起邊坡滑塌。

1.2.4 平臺寬度。當臺階高度固定，安全平臺寬度小，則最終邊坡角就大，邊坡穩定性就會受到影響。

1.3 采剝方法

1.3.1 在開采過程中，施工程序混亂，掘溝、采剝作業不到位，偏重開采，忽視掘溝、采剝現象嚴重。臺階設計不合理、作業面窄、作業線短等原因，直接影響采石場邊坡穩定性。

1.3.2 施工開采順序混亂，沒有堅持從上到下的開采順序，推進方向不明確；另外在鑿巖穿孔、現場爆破過程中使用掏底崩落的開采方式，懸浮的巖體斷裂破碎，邊坡穩定性受到影響。

1.4 爆破技術

爆破作業對邊坡穩定性有著最直接的影響。爆破會對巖石產生劇烈震蕩和沖擊波，當爆破地震波通過巖體時，會導致巖石破裂，而巖石潛在的破壞面和軟弱結構面，由于額外的附加應力導致節理裂隙張開，促使邊坡巖體沿節理裂隙或層面滑塌，爆破越靠近邊坡對其穩定性影響越大。

2 邊坡穩定性評價

根據工程地質類比法，邊坡的穩定性系數，其中r表示巖石體重（KN/m3）；v表示巖石體積（m3）；θ表示結構面傾角；β表示結構面的內摩擦角；A表示面的體積（m2）；C表示結構面的粘聚力（K pa）。計算后的系數Ks≥1.35為一級邊坡；1.35>Ks≥1.30為二級邊坡；1.30>Ks≥1.25為三級邊坡。

3 確保邊坡穩定的方法

小型露天采石場應嚴格按照《金屬非金屬露天礦山安全規程》制定的開采流程進行施工，堅持從上到下的開采順序，杜絕單面坡式和掏采的錯誤開采程序。制定完善安全施工管理的規章制度，并確保其貫徹實施，對違章亂采行為，進行責任追究，加強施工作業人員的安全教育培訓，提高其安全意識。

根據懸浮或者傾斜巖體的實際情況，對邊坡及時進行平整和刷幫，改變邊坡的輪廓和形狀，降低邊坡高度或對邊坡角進行削坡減載，永久性改變邊坡巖體內應力狀態，提高邊坡的穩定性。

實施規范的爆破工藝。預防爆破、緩沖爆破可以最大限度的減少爆破對后坡的后沖影響，降低爆破振動，是目前邊坡控制爆破中使用最廣泛的工藝。當巖石穩定性和整體性差，難以形成裂隙面時，可采用光面爆破方法。

人工加固。針對巖石本身呈節理性發育，穩定性差的開采區可以采用邊坡人工加固，對巖體進行人工補強，增加其穩定性，避免安全隱患。一般人工加固的方法可以分為兩大類：通過注漿加固法提高巖體的粘結強度；增加摩擦力輔助支擋結構的加固法，工藝簡單，但對于加強邊坡穩定性效果明顯。

為減少地表水滲入邊坡體內，可以在露天開采上部境界外挖掘截水溝，阻擋采石場外的水流匯入采礦場內。在裂縫發育、滲水嚴重部位設泄水孔，另外為減輕地下水給巖體造成的水壓力作用，可以使用水平鉆孔疏干方法和豎直鉆孔抽干法進行疏導。

4 結語

綜上所述，保護礦山環境是實施可持續發展戰略的重要組成部分，目前，我國眾多小型露天采石場正面臨著十分嚴重的生態環境退化和安全施工隱患，采石擾動使巖體完整性及區段巖體的穩定性減弱，采石場邊坡穩定性失衡會造成的環境惡化、水土流失、生物多樣性銳減等問題，向采石場生態恢復的理論和技術提出了嚴峻挑戰，希望相關部門引起高度重視，對小型露天采石場加強監督管理，提高采石區的投資環境，實現經濟效益、環境效益和社會效益的協調統一發展。

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作者簡介：湯志磊（1985- ），男，云南富源人，本科，助理工程師，主要從事安全生產監督管理工作。endprint