露井聯采中采礦方法對露天邊坡穩定性的影響分析

薛萬海

（中煤平朔集團有限公司安太堡露天礦，山西 朔州036006）

1 露井聯采過程中邊坡穩定性影響因素

1.1 巖體和巖性結構

邊坡巖體自重和抗剪強度是影響露天邊坡穩定性的主要因素。露井聯采時，邊坡巖體會出現滑動現象，并且坡腳和坡頂附近都會出現應力集中[1]。另外，邊坡巖體的抗剪力強度越大，穩定性越好。但是，露天邊坡的穩定性還會受到自身結構的影響，巖體結構面越薄，巖體結構強度越低，邊坡穩定性也就越差。

1.2 地下水

地下水對巖體穩定性的影響主要表現為地下水的滲透方面，進行露井聯采時，很容易受到地下水的影響，會在地下水的滲透作用下影響邊坡穩定性，出現邊坡失穩問題。若頂坡和坡面存在傾斜張裂縫，一旦進入雨季，大量的雨水進入張裂縫中，會對坡面產生水平推力，進而影響邊坡的穩定性。

1.3 爆破

進露井聯采時，爆破是重要工序之一，但是，爆破會產生較大的爆破振動荷載，并且這個振動荷載會作用于邊坡巖體上，對邊坡的張力和應力等方面有強烈的破壞作用，從而嚴重影響了露天邊坡的穩定性。

2 逆坡開采和順坡開采的特點與影響

2.1 逆坡開采

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

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力也會保持一致。進行露井聯采時，采空區、后煤壁位置上方的水平應力會出現集中，并產生一定的變化，通常情況下，逆坡開采時，該應力一般需要保持在9MPa，順坡開采時，保持在3MPa，這樣可以在一定程度上降低對邊坡穩定性的影響，確保露井聯采的順利開展，進而減少安全事故的產生，提高開采效率。但是，若邊坡上部變形相對較大時，順坡開采會相對較為便利一些，提升經濟效益。另外，由于順坡的巖體層為順向結構，有助于提高露井聯采的便利性，因此，進行露井聯采時，應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，進行礦井開采時，可能會遇到多種問題，所以，建議在掌握逆坡開采以及順坡開采特點與影響之后，結合實際礦井具體情況，靈活展開開采方案編制，保證開采方案的科學性以及合理性，進而達到預期礦產開采目標。按照平朔地區采礦條件以及地質，建議將煤壁側垮落角和開切眼側垮落角相差控制在7°。

3 不同采礦方法對露井聯合開采條件下邊坡穩定性的影響

3.1 極限平衡法

極限平衡是露井聯合開采中的一種常見方式，主要是根據開采區域的地質結構確定滑體的邊界條件，并且其滑動平面和滑動曲面需要根據計算公式進行分析。同時，采用極限平衡方法時，可以利用瑞典條分法對露天邊坡的穩定性進行分析。在分析過程中，需要將滑動面假設為一個為圓弧面，并認為條塊間的作用力對邊坡穩定性造成的影響較小，可以忽略不記。另外，若假定條塊兩側的作用力相等，并且方向相反，這時，若滑動塊體整體力矩平衡條件無法滿足條塊的靜力平衡條件，需要根據相應的計算公式，對邊坡的穩定性展開分析，其公式為：

式中，Ti為安全系數；Tfi為條塊i在滑動面上的抗滑力；Fs為滑動圓弧的安全系數。其中，因為條快間的作用力對邊坡穩定性的影響較小，所以，計算時可以對條塊作用力忽略不計，可根據極限平衡條件展開計算。

3.2 方法穩定性評價與結論

3.2.1 穩定性評價

極限平衡法主要是根據收集資料和現場的勘察，確定研究對象的巖層及煤層的力學參數和材料配比等情況，從而分析并明確巖層和煤層是否具有穩定性。同時，進行穩定性評價和分析時，需要根據幾何的相似比、密度相似比、位移相似比等對煤層和巖層的變化進行分析，并且可以利用全站儀、千分表以及位移監測點對邊坡的變化進行實時觀察，明確其變化情況，以便各項開采工作的展開。

3.2.2 結論分析

根據穩定性評價分析可知，由于露井聯合開采不斷推進，采空區上方覆蓋的巖層在自身重力以及工作面的推力的影響下，大大增加了沉降產生的概率。同時，在邊坡巖體變化的影響下，加速了坡體地質和結構條件的改變，導致邊坡巖體的強度下降，進而產生大面積的沉降和坍塌等現象，影響露井聯合開采的順利開展。因此，面對這樣的情況，需要對邊坡巖體進行加固處理，加強邊坡巖體的穩定性和強度，確保露井聯合開采的順利進行。

3.3 開采建議以及注意事項

開采建議：邊坡加固是露井聯合開采中確保露天邊坡穩定性的重要方式，主要用注漿加固的方式將邊坡巖體不同的滑動面進行黏結，進而保證露天邊坡的穩定性。同時，在露井聯合開采過程中，可以通過擋墻、錨桿、抗滑樁和綜合支擋結構等增加滑動面的摩擦力，以此提高露天邊坡的穩定性，確保露井聯合開采的穩定性，實現良好的開采效率和經濟效益。

注意事項：需要注重注漿材料的運輸，不能出現注漿材料離析現象；需要做好支護施工，避免在施工期間產生安全事故；在施工過程中，需要對巖層和煤層之前的關系以及力學性能進行分析，采取合理的施工技術，加強邊坡巖體的強度；在巖體注漿時，需要對注漿的速度和頻率進行嚴格的控制，不能出現氣泡等現象，并且注漿過程不能出現間斷，以保證注漿質量。

4 結語

綜上所述，由于露天開采相對較為復雜，對露天邊坡很容易造成嚴重的影響，因此，在露井聯采時，需要對影響露天邊坡穩定性的影響因素進行分析和闡述。本文對露井聯采中采礦方法對露天邊坡穩定性的影響的相關內容展開了分析和闡述，其目的是保證露天邊坡的穩定性，提升開采效率，避免安全事故的產生，實現良好的經濟效益，促使其行業的發展。