露天礦山邊坡破壞形式及原因分析

李超

（湖南省煤田地質局第三勘探隊 湖南永州 425000）

露天礦山邊坡破壞形式及原因分析

李超

（湖南省煤田地質局第三勘探隊 湖南永州 425000）

礦產資源是一種重要的自然資源，開發礦產資源有力地支持了國民經濟建設，促進了社會的進步。與此同時，礦產資源的開發也對礦山地質環境造成了不同程度的破壞，尤其是露天礦山形成的高陡邊坡，留下了各種地質災害隱患。往往導致滑坡、泥石流等地質災害的發生，生態環境也進一步惡化。在開發礦產資源的同時如何能盡可能的減少災害的發生是一項很有意義的課題。本文結合露天礦山邊坡主要的地質災害類型，分析了影響邊坡穩定的因素，并提出了防治措施與建議。

露天礦山；邊坡破壞；工程地質條件；水文地質條件；開采技術條件

露天礦山的邊坡問題是礦產開發過程中一個難以把握的問題，既影響到礦產的綜合利用，直接影響礦山的經濟效益，又影響到礦山的安全生產，也對礦山地質環境的保護與閉坑后恢復治理的難易程度有著決定意義。為追求高額經濟利益，露天礦山往往盡可能地留有較陡的邊坡，甚至“不但可以允許邊坡巖體產生一定的變形，甚至可以允許產生一定的破壞，只要這種變形及破壞不致影響露天礦的安全生產即可”，為礦山留下了各種地質災害隱患。根據我國大中型露天礦山的不完全統計，不穩定邊坡或具有潛在滑坡危險的邊坡占礦山邊坡總量的15～20%，個別礦山高達30%，認清礦山邊坡的破壞形式及原因也是露天礦山防災減災工作的重要途徑。

1 露天礦山邊坡問題

露天礦山邊坡的破壞往往表現為崩塌、滑坡、泥石流三種形式。

1.1 露天礦山引發崩塌

某采石場為開采二十余年的老礦山，主要開采泥盆系上統錫礦山組的灰巖，用作建筑石料。該礦山在1臺階實行開采作業，在實施爆破后因管理不善，在未確保安全的條件下指派工人到采坑邊坡下方作業，上方松動土石發生崩塌致使一名工人死亡。

1.2 露天礦山引發滑坡

光宏鉛鋅礦主要開采土狀赤鐵礦石，該礦石賦存于第四系下部，礦山范圍內第四系一般厚5～20m，礦體厚5.9～7.7m。礦山為追求經濟利益在凹陷開采過程中未按照設計保留邊坡，致使在一次連續性強降雨后引發滑坡地質災害，原采坑被填埋，礦山損失嚴重。

圖1 采石場曾因爆破土石松動崩塌致人死亡

圖2 光宏鉛鋅礦引發滑坡填埋采坑

1.3 露天礦山引發泥石流

婆婆岱礦為開采飾面花崗巖板材的露天礦山，地層巖性為中等風化燕山期花崗巖，地表全-強風化層厚度可達3～5m，主要成分為石英、長石、輝石等礦物顆粒，結構松散，毫無粘結力。前期由于礦山無序開采，對山體進行了大面積破壞，同時將廢棄尾礦肆意順山傾倒，以致在2015年6月連續暴雨的情況下發生了泥石流（如圖3）。

2 露天礦山邊坡破壞的原因

影響邊坡穩定的主要因素有礦山工程地質條件、水文地質條件、開采技術條件等多種因素，露天礦山邊坡的破壞也往往與上述條件有關。

2.1 工程地質條件

礦石及圍巖工程地質性質是露天礦山邊坡穩定的內在條件，也直接影響露天采礦邊坡角的設計。一般而言，巖石的硬度越大邊坡越穩定。

圖3 婆婆岱飾面花崗巖礦引發泥石流毀壞民居

此外，巖石的工程地質性質還重點反映在節理、裂隙、層理斷層、破碎帶以及極不穩定的軟弱夾層和遇水膨脹的軟弱面等結構面特征。大量滑坡實例表明，滑坡體的滑動面和邊緣輪廓都是受結構面控制的，露天礦山滑坡一般發生在層理面、巖土接觸面、軟硬相間的軟弱層等結構面。

2.2 水文地質條件

水是露天礦山邊坡破壞的環境條件，主要作用有增大巖土體（坡體）容重，降低巖土體的凝聚力和抗剪強度，在坡體內產生動水壓力和孔隙水壓力，對透水巖層產生浮托力等。

露天礦山滑坡多發生在強降雨或持續性降雨時期，降雨入滲后形成的裂隙水降低了巖土體的抗剪強度；地下水可能對巖體產生向上浮力和水平推力；當水賦存于巖石軟弱面中時，會顯著減弱巖層間的摩擦力和增大巖體的下滑動，從而降低邊坡的穩定性；當巖體中含有砂土時，在地下水滲流的作用下會掏空巖體中的砂土形成空洞，也會導致邊坡的破壞。

2.3 開采技術條件

開采技術條件是影響邊坡穩定的重要因素，采礦過程中形成的邊坡形狀、幾何尺寸等都直接影響到邊坡的穩定。主要包括邊坡角、臺階組成形式、開采程序、推進方向以及穿爆工藝等。一般來說，邊坡角越小，邊坡越穩定；上部緩下部陡的邊坡較穩定；邊坡暴露的時間越短越穩定；不采用爆破工藝（如切割、繩鋸等）形成的邊坡比采用爆破震動作用的穩定。

另外，生產過程中是否按設計要求采取了有效的加固與支護措施；遇到新的巖層是否根據新的巖性重新進行了力學分析與邊坡角的計算校正；等等上述情況也會直接影響到露天采礦所留邊坡的穩定。

3 建議

（1）合理設計邊坡參數。礦種及圍巖的性質直接影響邊坡參數的設定，并考慮邊坡的幾何形態、巖組、結構面和構造特征以及它們之間的相互關系。

（2）合理確定邊坡破壞模型，通常采用極限平衡法來分析邊坡的穩定。對于自然狀態下處于臨界穩定狀態的邊坡，要采取控制爆破、疏干和局部加固等措施以保證邊坡穩定。

（3）做好疏排水工作，地表水一般采用截水溝、排水溝疏排，凹形開采的礦坑一般要采用水泵抽牌，地下水一般采用鉆孔疏干。

（4）控制爆破。不良的爆破作業在不同的程度上影響著邊坡巖體的穩定，甚至造成安全事故。采用合理的爆破方法，盡可能地減小爆破對邊坡的破壞，使邊坡保持較好的穩定狀態。

（5）人工加固邊坡。對節理、裂隙等地質構造發育容易引起坍塌或滑坡的露天礦山，可采用采用抗滑擋墻、抗滑樁、邊坡注漿、安裝瞄桿、噴射混凝土等方法進行人工加固。

（6）邊坡監測與預報。對邊坡巖體的變形和移動情況進行監測（如采用裂隙觀測法），減少事故不可忽視的工作。

總之，邊坡的研究工作任重道遠，尤其是對于露天礦山，它是階段性與連續性研究相結合的系統工程，在生產過程中應更深入地開展邊坡的研究工作，這對保證礦山整體邊坡的穩定和礦山的安全生產都具有深遠意義。

[1]孫玉科，等.中國露天礦邊坡穩定性研究.中國科學技術出版，1999.

[2]唐廷宇，等.影響露天礦邊坡穩定的主要因素及防范措施.礦業工程，2008，6（2）.

[3]楊天鴻，等.露天礦高陡邊坡穩定性研究現狀及發展趨勢.巖土力學，2011，32（5）.

TD854.6

A

1004-7344（2016）12-0181-02

2016-4-10

李超（1982-），男，工程師，本科，主要從事地質災害調查與評價、地質災害防治工程勘察與設計、礦山地質環境評估與恢復治理工作。