礦山高陡邊坡穩定性分析及滑坡預警技術

陳啟霖，姚 羅

（四川省冶勘設計集團有限公司，四川 成都 610051）

在我國綠色礦山的不斷推進下，各個礦山企業也推進了礦山建設的標準化，同時礦山邊坡穩定性也是綠色礦山十分重要考核指標，邊坡穩定性是在礦山生產以及安全工作中有著十分重要地位，礦山是一種采礦作業面而存在，其形態可以在一定程度上受到采礦作業以及作業條件的影響，同時要求邊坡工程可以滿足采礦作業的要求，進而服務采礦技術，邊坡工程的安全性也會在影響著采礦作業，掌握邊坡穩定性的失穩原因以及防治措施，對指導邊坡穩定工作和礦山以后的發展有著較為重要的作用。

1 礦山邊坡相關概述

通常而言，礦山開采工作也是我國能源開采工作中十分重要工作，在其施工過程中，礦山邊坡現象也會出現，并且其形成較長時間也會剝離以及采礦工作推進以后出現相關較為特別的安全建筑物。一般是通過巖石構造的。在礦山采礦工作的推進下，邊坡也會形成一定的臨空面，造成了之前的原本巖體承受應力的情況也會有改變出現。在礦山施工團隊進行采礦推進前，也會把應力場自身平衡狀態維持在合理的范圍中。然而通過較長時間采礦推進，也會因為諸多因素導致之前應力平衡狀態被打破，構成應力集中區，此種應力集中區通常在礦山邊坡頂部的交線位置，導致之前應力平衡狀態被打破構成了應力集中區，則其通常處于礦山邊坡頂部交線的位置，此種應力則應該被擴散到一定范圍后，那么就會導致出現邊坡問題。

2 對邊坡穩定性影響的主要因素分析

（1）地質因素的影響。在當地氣候環境下會對巖石造成較大影響，比如說氣候變化會影響到巖石風化程度，一旦巖石出現風化，導致硬度降低。此外，巖石的抗壓能力和吸水能力也會影響到邊坡穩定性。

（2）人為因素的影響。在進行礦山開采時，工作人員也會使用到爆破技術，在爆破的過程中會出現較為強烈的震動，進而對巖石內部結構造成一定影響，如此就會導致邊坡的一些位置有裂縫發生。在進行開采中，一旦一些單位疏于管理造成了開采順序較為混亂和開采方向出現問題，那么就會導致出現邊坡失穩的情況。

（3）環境因素的影響。因為開采地環境也會對邊坡失穩造成較大影響，一旦當地的降水量偏大同時雨季較為集中的話，則容易導致出現滑坡的情況。此外，溫度變化也會對其有所影響。比如說溫度其變化較快，就會造成巖石風化程度家中，導致硬度的降低，環境因素的影響作為不可控因素，因此要求人員提前進行了解，盡量選擇當地的具體情況進行適合的防護措施。

3 增強礦山邊坡穩定性的相關措施

（1）對開采順序進行合理安排進而確定邊坡參數。在礦山生產進行中，應該堅持從上到下的順序，做好放井以及斜孔，禁止對工作臺階底部位置進行開采，避免邊坡構成傘狀巖石以及空隙。可以通過分層開采，高度比較高采場劃分成為若干個臺階，可以降低邊坡的高度。臺階高度應該依據巖石性質和采掘設備進行綜合分析和考慮，一般取值10m～15m，臺階太低不經濟，過高則會導致出現安全隱患。臺階坡面角的大小則從礦巖的性質入手進行分析，松軟穩定狂言臺階坡面角通常不會高于自然安息角，比較穩固的礦巖臺階坡面則應該低于50°；堅硬穩定礦巖的臺階坡面角應該低于70°。最后的邊坡角度應該依據巖石性質，水文地質環境、開采深度、邊坡生存期等諸多因素進行考慮和分析，安全平臺可以根據最后邊坡角進行確定，進而綜合考慮后期治理維護的需求。同時應該充分應用控制作爆破技術等來確保最后坡面的完整性。

（2）對開采環境進行嚴格控制。在實際中必須嚴格控制開采環境，有效降低邊坡失穩情況，要求確保此地區的滿足開采條件后，工作人員才能不斷開展后續的規劃工作。在正式開采之前，與之相關的單位根據以前制定方案，合理開展開采工作，為了避免邊坡有空洞情況出現，在進行開采中，應該盡量避免出現掏底開采的形式，在底部有空洞出現后，則邊坡整體穩定性有一定的影響。在實際施工中，與之相關的工作人員必須結合礦山的特征，采用合適的開采技術。

（3）控制各項參數。為了確保邊坡的穩定性，那么就要求對其做好綜合性治理工作，在該過程中，第一需要工作人員做好對各項參數的控制和監督，一般控制對象包括有平臺的寬度和臺階的高度。邊坡的寬度并非是固定的，要求從實際用途出發確定寬度范圍，平臺通常有三種類型；首先是應用在工作的平臺，其次是應用在運輸的平臺，第三種是清掃平臺。這三種類型對平臺寬度要求有一定區別，工作平臺要求寬度較寬，通常要求確保在30m的范圍內，但是運輸平臺和清掃平臺則需要控制在6m～7m的范圍內容內。此外，臺階的高度也應該從實際情況出發進行確定，工作人員要求把爆破技術要求和礦巖的分布情況進行考慮。

（4）嚴格控制開采技術。為了確保開采效率符合要求，降低邊坡失穩問題出現，那么就要求工作人員做好對開采技術嚴格管理。在工作期間，相關工作人員應該對開采臺階的高度做好控制，進而確保開采順序符合要求。在工作中，相關人員必須遵守從上到下順序，在選擇開采技術時，盡量避免出現掏底開采，避免對邊坡造成空洞問題。

（5）對采礦行為進行約束。在掌握礦區結構環境下，做好對整個開采流程進行合理規劃，并且注重充分考慮道諸多方面的因素，選擇合適的爆破形式。在進行爆破施工作業時，除了應該選擇合適的爆破技術外，還需要對爆破工作區進行合理劃分，把工作區的彈藥量控制合理范圍中。因為采礦廢料出現堆積，機械設備的應用會出現較強的荷載力，因此在礦山開采進行中，要求對機械設備和廢棄石料做好管理，同時定期清理生活垃圾以及爆破出現的廢石料，可以把重力荷載控制在科學的范圍中，進而在最大程度降低荷載對邊坡穩定性的影響，需要注意的是，礦山開采禁止出現掏采，避免因為掏挖量較大而出現邊坡失穩的問題。

（6）選擇合適的邊坡加固處理技術。除了使用相關預防措施外，對于初心失穩問題的邊坡而言，要求開展清理以及加固處理，一般來說，主要是清理邊坡上積累的垃圾雜物以及廢棄石料，對出現崩塌的邊坡做好修整加固，實現邊坡安全穩定性提升。

與此同時，對巖石構造，紋路節理有著明顯缺陷的邊坡，可應用擋滑墻、抗滑樁和邊坡注漿等人工干預措施，可以實現提升邊坡穩定性。并且，定期開展邊坡巡查以及維護，確保邊坡的安全穩定性，增加開采作業的安全系數。

（7）全面統籌精心施工。在選擇采礦技術、作業工作面以及采區布置等推進方式和采空區在應用中，可以結合邊坡工程，進行統籌發展，同時實施排壓腳滑坡防止措施，最大程度降低傾倒滑移，依據圍巖形式結構，科學選擇支護技術，不斷提升邊坡穩定性，合理控制邊坡變形。降低邊坡圍巖暴露時間，對于比較破碎地帶可以以預注漿，提升巖石強度以及封堵水流等措施進行推進。實現邊坡穩定的安全標準化，嚴格依照開采設計說明書進行作業施工，并且可以預留充足的作業平盤寬度，控制工作幫和非工作幫邊坡角。并且合理組織爆破施工，邊坡較為頻繁受到爆破震動會導致邊坡穩定性降低，精細化爆破施工就會導致爆破震動控制在安全范圍中，對邊坡穩定性進行合理維護。

（8）加強邊坡監測預警工作。保證礦山邊坡穩定性是進行礦山安全生產的基礎，必須科學應用技術措施，應用無人機跟蹤巡查，同礦山建設工作進行結合推進，建立智能邊坡安全監測體系，為了邊坡日常養護，監測以及管理提供具體有，應該定期組織人員做好巡視監測工作，掌握邊坡的位移以及便面裂縫和變形問題，對于邊坡失穩的情況制定事故救援預案，避免事故的逐漸擴大。

（9）加強防水排水工作。第一應該做好礦山的防汛工作，對排水溝以及截水溝進行設計，可以貫通到主要的泄洪河道或者是遠離邊坡位置，降低采場積水以匯集到邊坡位置。第二應該做好抑制延緩軟巖邊坡蠕動變形問題，做好疏干減壓，降低因為地下水導致邊坡變形，應用集水井、平孔排水以及滲井等措施，促使水不會在滑坡的范圍中，增加邊坡穩定性。根據礦山的具體實際，應該合理設計礦山疏干排水工程則是有效延緩邊坡形狀突變的措施。

4 礦山滑坡災害預警措施

（1）人工智能模型的應用。可以對礦山滑坡災害建立預警預報系統之時，第一應該對滑坡的狀態信息做好檢測，包括的內容有滑動機制、潛在誘發因素、閾值。并且需要對此種信息狀態做好綜合分析，把分析結果可以嵌入到預警預報系統中，進而充分發揮出預警預報系統的功能。那么就要求工作人員通過長期位移監測的形式來對滑坡變形失穩的情況進行檢測，最大程度降低滑坡災害導致的風險。

（2）突變理論預報模型的應用。一般對突變理論來說，第一應該是同法國數學家了勒內托姆提出，此理論的特點為，在其過程中具備著一定的連續性，并且結果不具備連續性。在滑坡出現前，地表結構位移有著連續性，然而在滑坡出現時，滑坡土體運動有著不連續性，其正好符合突變理論的特點的原則。所以對于突變理論來說，在滑坡災害預報模型應用中，是一種較為科學合理的數學工具。

5 結語

根據前文所述，露天礦山邊坡穩定性并非是通過單一性因素而有所影響，主要是在礦山內部同外部等諸多因素的共同影響下構成，內部因素為包含邊坡自身巖體特征以及機構。外部因素包括內容有人類采礦活動的不斷推進，植被、地表水等諸多因素的影響。對于解決這種問題，要求積極使用避免露天礦山邊坡穩定性災害方法進行解決，不斷提升露天礦山邊坡的穩定性質量，實現采礦效益的增加。