露天礦邊坡穩定性的影響因素及防治對策研究

露天礦邊坡經常出現不同程度的失穩及變形問題，且極易受到礦體周邊地質環境的影響，同時，由于其影響因素一般較為復雜，可能導致處于不同位置的邊坡結構發生變形破壞問題。基于此，需要深入探究邊坡結構的失穩原因并提出合理的防治手段，以充分保障露天礦邊坡結構的穩定性，讓礦山得以實現可持續發展。下文將簡要介紹露天礦邊坡穩定性的影響因素，并據此提出合理的邊坡防治措施建議，以達到良好的露天礦邊坡防治效果。

1 影響露天礦邊坡穩定性的主要因素

高泉昆源露天礦地處青海省大柴旦行委轄區內，主要采取露天開采的形式，使用了單斗-斗車開采工藝，采掘場平面呈現為凹陷性分布的形式。該礦邊坡的形成及變形主要受到如下因素的影響。

1.1 構造應力

邊坡巖體一般介于地應力場的覆蓋范圍中，通常可以將其分成水應力、溫差應力、地質構造殘余應力和自重應力等多種類型，需要高度關注構造應力問題。一旦發生了構造運動，便可能引發全新的應力狀態，形成相應的邊界條件及構造行跡，相比于彈性理論的計算結構，其狀態會表現出一定的差異。

將600例喉源性咳嗽患者的基本資料、中醫辨證分型分布情況、臨床檢查結果等數據信息錄入至Excel表格中進行匯總、整理，統計學分析軟件選擇SPSS19.0，χ2檢驗用于計數資料比較，表現形式為例、百分比，t檢驗用于兩組計量資料比較，F檢驗用于三組及三組以上計量資料比較，表現形式為平均值±標準差，P＜0.05即差異比較有統計學意義；相關性分析采用皮爾遜（pearson）相關系數分析法，P＜0.05表示存在相關性，r為正數即正相關，反之則為負相關，|r|≥0.8 即高度相關，0.5≤|r|＜0.8 即中度相關，0.3≤|r|＜0.5 即低度相關，|r|＜0.3 即相關性極弱，可認為不相關。

令f=[u,v,w]是3-面,其中d(u)=d(v)=3。若u和v的外鄰點都是5--點,則稱f為窮的;若u和v中恰有一個點的外鄰點是5--點,則稱f為半窮的;若u和v的外鄰點都不是5--點,則稱f為富的。若一個窮或半窮3-面上的3-點v的外鄰點是一個5--點,則稱v是一個窮點。若一個半窮或富3-面上的3-點v的外鄰點是一個6+-點,則稱v是一個富點。由定義知:一個窮3-面恰好關聯兩個窮點,一個半窮3-面恰關聯一個窮點和一個富點，一個富3-面關聯兩個富點。

實際上，巖體中的構造應力均處于具體的構造應力場中，需要通過當地實測的方式測定該區域內的實際構造應力狀態。利用構造應力，可以讓邊坡巖體得以向采空區中移動，并出現變形問題，使邊坡巖體自身裂縫得到了充分拓展，讓坡底位置處的應力得以高度集中，也相應影響了巖體強度。

1.2 巖體地質結構面

在經歷長期的沉積變形后，地殼巖體結構中出現了不同規模和形態的地質界面，可能導致巖石強度大幅降低，也因此降低巖體結構的強度，此類物質被統稱為結構面。通過結構面可以實現對于巖體結構的充分分割，將其轉化為具有不同形態和規模的塊體結構，也即結構體。只有在結構體及結構面的綜合影響下，方可充分保障工程巖體的穩定性。

一般可以利用坡體結構體剪短邊坡滑動面，與結構體自身抗剪強度有著較為密切的聯系。在邊坡面及其頂面的復合位置含有一定規模的結構體，且形態各異，可能在適宜的方位中出現滑體事故。針對呈現出塊狀的邊坡巖體結構而言，此類巖體一般有著較好的完整度，且相對穩定，然而，卻可能因為特殊因素影響而導致邊坡巖體出現變形，并因此形成了滑坡結構。作為一種層狀邊坡結構，露天礦中的巖質邊坡穩定性會受到層面性質及相對位置的直接影響，若層面傾角低于邊坡，則可以表現出良好的邊坡穩定性優勢。

1.3 巖石礦物成分

相比于其他類型的材料，巖石礦物有其獨有的優勢：①巖石表現出一定的非均質性，不同質點所表現的力學性能也存在一定差異；②巖石具有各向異性，不同方向上的巖石結構，其性質也表現出相應的差別；③具有不連續性，其在特定物理場中并未表現出明顯連續的性質變化趨勢。

小塊巖石體強度一般顯著高于自然巖體，憑借小石塊的無側限抗剪強度優勢，可以讓高度較高的穩定邊坡結構得到充分支撐。即使是其弱面結構，也不會因邊坡高度過低而遭受損壞。針對巖體中的軟弱面特征實施充分分析，以確定其結構的幾何形態和空間分布特征，為提升邊坡穩定性提供充足的意見指導。

1.4 水的影響

對照組-男、女占比各為29：21；年齡段在27歲至88歲之間，經計算后中位年齡為（57.98±1.64）歲。

1.5 開采震動力

首先，實施爆破作業時可能產生一定的震動力，導致邊坡的滑動力大幅增加；其次，在實際爆破階段對邊坡巖體造成了破壞，進而影響了巖體結構的強度，可能導致地下水和雨水大量流入爆破裂縫中，也相應增加了巖體風化的風險。一般而言，爆破作業是十分主要的露天礦邊坡震動力來源，需要作業設備中均存在一定的震動力，露天礦臺階運行設備及運輸設備均不會對邊坡結構穩定性造成過大的損傷。部分礦山在實際使用過程中采取了大量的爆破控制技術，光面爆破及緩沖爆破等，可以有效避免邊坡巖體破壞的問題。

3.4.2豐富度指數。各土地利用方式大型土壤動物群落豐富度（D）農田＞森林＞退耕濕地＞濕地＞退耕林地。

高礦化度礦井水外排入榆林市礦區第四系潛水中由于水巖的混合作用、溶濾作用、離子交換作用以及蒸發濃縮等作用的影響，通常情況下會產生第四系潛水礦化度升高和硫酸鹽濃度升高等現象，使其水質變差。而本次水樣中的SO2-4和礦化度受影響相對均較小，主要是高礦化度和高硫酸鹽的礦井水排入第四系潛水含水層中發生稀釋作用，加之榆林市礦區潛水水動力條件較好，更替循環較快，導致潛水含水層本身的各項離子增加值不明顯，因此可認為礦井水外排對榆林市礦區潛水含水層影響較小。

邊坡巖石中通常包含自由水和結合水兩種類型的水，可以起到一定的露天礦邊坡穩定效果。如果水分過量堆積，則可能相應影響巖石結構，如果巖體密度較高或巖體抗剪強度較低，則可能導致邊坡中出現動水圧及靜水壓，在二者的綜合作用下，導致嚴重的邊坡滑坡問題。黏性土巖石在遇水后可能發生一定的膨脹，若膨脹嚴重，則有可能出現崩解，如果巖石中的蒙脫石組分較高，則可能直接影響巖石的強度，導致黏土頁巖夾層中出現大量的泥質填充物，并因此引發了嚴重的滑坡問題。

1.6 凍融作用

其次，要求積極實施邊坡人工加固措施，以充分提升巖石的強度，讓邊坡結構的穩定性得到充分優化。具體的加固技術手段如下：

1.7 其它影響因素

除上述因素外，也可能因其他因素而影響露天礦邊坡的穩定性，如果露天礦邊坡的使用年限過長，則可能導致巖體強度大幅減弱，需要確定最佳的邊坡穩定系數。要求結合具體的開采位置、實際開采規模、時間及地質因素等多種因素，綜合分析各類因素的實際影響程度。在采礦作業初期，部分露天礦為了縮短基建期和降低投資量，可能會將剝離物被大量丟棄在露天礦側方，如果距離過近，則可能增加采礦邊坡的壓力。此外，如果未能及時做好邊坡維護措施，且管理過于松散，未能嚴格按照規章制度要求實施作業，便可能嚴重影響露天礦的穩定性。除此之外，邊坡形狀也可能影響其露天礦邊坡結構的穩定性，以平面邊坡形狀為例，凹形邊坡的穩定性明顯優于凸形邊坡，其原因在于此類邊坡在壓縮拱受力狀態下側向阻力更大。為了讓露天礦的穩定性得到充分保障，要求設計較高的露天礦陡度。若在坡下實施開采，也可能影響邊坡結構的完整性，造成邊坡滑動、塌陷，也相應限制了露天礦邊坡的穩定性。

2 露天礦邊坡危害防治措施

2.1 協調采礦工程，確定最佳的邊坡參數

為實現對于邊坡變形問題的有效控制，要求積極實施邊坡結構管理措施，并予以積極維護，以相應降低邊坡結構的暴露時間。為此，要求充分關注各項邊坡工程管理措施，以確定最佳的采礦工藝手段和作業線推進方式，讓采區得以得到妥善布置，同時，充分利用采空區設備，讓各項內排壓滑坡防治手段得以充分發揮實效，以切實規避邊坡傾倒或滑移等問題。

首先，要求結合礦巖的實際埋藏條件及力學特性，依據采掘工作的具體要求，確定最佳的臺階高度。通常將邊坡高度控制在15米以內，以保持良好的邊坡穩定性。

其次，露天礦臺階坡面角的實際大小可能受到礦巖性質的直接影響。如果礦巖結構十分松散，則要求將工作臺階坡面角的坡度控制在其結構自然安息角以內；如果礦巖結構非常穩定，則要求充分關注礦巖結構的坡面角，使其得以維持在55°以上；若礦巖結構十分穩固，則要求將其坡面角度保持在75°以上。

（1）噴錨加固法，在邊坡結構外表面上噴射混凝土，以達到良好的邊坡表面保護效果，避免出現邊坡風化及碎塊坍落的問題。同時，可以使用錨桿及錨索裝置進行滑體固定。如果場坡表面結構發生了嚴重破碎或石塊大面積滑落，則可能相應影響采場的安全性和穩定性，為此，需要在邊坡表面位置上鋪設一定量的金屬網結構，并向其上噴灑一定量的混凝土。

最后，結合最終邊坡角的實際坡度，確定最佳的平臺寬度信息，以充分保障邊坡結構的穩定性。

2.2 深化落實各項防水排水措施

首先，要求積極采取削坡減載措施，通過降低坡高、放緩坡角等多種技術措施，相應降低邊坡結構的穩定性。實施削坡設計，要求盡量避免出現削減巖土體高度的情況。

為達到這一目標，要求積極落實如下措施：首先，需要盡量避免在滑坡區中出現過多的外圍地表水，為此，可以在滑坡邊界位置處修建截水溝設施，同時，也可以在滑坡坡面位置處進行排水溝修筑，以充分降低地下水及地表水的危害；其次，要求在滑坡覆蓋層位置上鋪蓋均勻的漿砌片石，以免出現過度的地表水下滲問題；再次，為達到良好的巖質邊坡防護效果，需要充分利用混凝土噴護面及掛鋼筋網噴混凝土材料；最后，可能有多種因素可以達到良好的地下水清除效果，要求充分關注邊坡地質結構的實際特征，同時，結合當地的水文地質條件，確定具體的地下水清除方案，深入落實各項排水疏干措施。

（2）水平疏干孔。要求在邊坡結構中打入一定量的水平疏干孔，以降低裂隙底部高度，避免對潛在的破壞面造成過多的損失。水平疏干孔的位置及間距將受到邊坡形狀及巖體結構面分布狀態的影響，水體在堅硬的巖石邊坡結構中通常呈現出節理流動的狀態，若水平孔可以自由通過此類節理，便可以達到良好的疏干效果。水平疏干孔具有較為便捷的施工優勢，通常依賴重力疏干的方式，而無需實施維護，且可以充分適應地質條件的變化，然而，此種方法的疏干影響范圍相對有限，要求在確保形成邊坡結構后正式實施設備安裝。

（1）地表排水措施。通常需要在邊坡巖體結構外圍修筑排水溝設置，讓地面水得以充分流經地面裂縫，以盡早排走其中的地面水。為了讓排水溝中的坡度得以維持在指定范圍，要求盡量避免出現地面漏水的問題，導致地面水大量停留于地表。若某一位置中存在開口張裂縫，則需使用黏土進行柔性物料填充。如果其中的裂縫較寬，則可以使用礫石或廢石材料實施填充，使用柔性物料填充廢石頂部。然而，要求盡量避免使用灰漿及混凝土材料實施縫隙填充，以免因材料阻水而在邊坡巖體結構中產生一定的水壓，進而影響邊坡結構的穩定性。

（3）垂直疏干井。要求在邊坡頂端位置鉆鑿一定量的豎直小井，在其中配置深井泵及潛水泵裝置，以充分清除邊坡巖體裂隙結構中的地下水，達到良好的邊坡疏干效果。在巖質邊坡結構中設置疏干井，要求將其垂直于結構面，以充分保障疏干效果。堅硬巖體中的水體多借助構造斷裂的形式自由流動。相比于水平疏干孔，此類疏干方式的主要優勢在于可以在正式開展邊坡開挖前進行安裝，以達到良好的疏干效果。同時，此類疏干方案不會受到安裝時間的限制，也不會對采礦作業造成過度干擾。在實施采礦作業前進行疏干處理，則可以相應彌補爆破運輸費用降低的問題，且可以抽出大量的清潔水，并將其應用于選礦廠和其他方面。

（4）地下疏干坑道。采取坑道排水措施，可以實現良好的地下疏干效果，且可以穿越較多的斷面層。如果地質結構存在較大的交切，則可能造成自流排水，使其在低溫環境中極易受到地表凍結的影響，導致采場作業面難以長期使用。然而，由于開挖量相對較大，且開挖費用較高，通常只能將其作為地下水坑道疏干措施，并建立對于地下水流情況的細致了解。在實施坑道開挖處理后，可以在其內部設置扇形排水孔，以便在地質結構面中形成更多的交切面，讓坑道的排水效果得以充分保障。

（2）溫度超過第一、二管束底部護板及振打梁的耐熱溫度，導致鍋爐振打梁燒損，振打無法運行，引發鍋爐管束粘接。

2.3 改善邊坡巖土體的力學強度

要求積極采取合理的工程技術手段，以實現對于邊坡巖土體結構力學強度的充分優化，提升露天礦邊坡結構的抗滑性能，相應降低該結構的滑動力，具體的施工措施如下：

由上文可知水是滑坡問題的重要成因，由于水的影響，可能導致露天礦滑坡事故頻發，為此，要求積極探索可以規避水體影響的因素，以降低對于露天礦邊坡的危害。需要積極降低孔隙水壓力及動水壓力，以免巖土體結構發生過度軟化，或因水體影響導致巖土體發生不同程度的溶蝕分解，同時，需要盡量降低水體的沖刷作用，避免引起嚴重的浪擊問題。

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該采礦工作區位于季節性凍土區域中，如果巖石中的裂隙水大量凍結成冰，則可能導致水體體積嚴重膨大，也因此增加了對于巖石裂隙壁的壓力，導致巖石裂隙結構的深度和寬度普遍相對較大。如果裂隙冰發生了融化，則可能導致水體沿裂隙大面積滲透到巖石內部結構中，也相應增加了裂隙水量，使其凍結成冰。由于需要頻繁開展凍結融化作業，可能導致裂隙結構大幅增加，進而導致巖石結構發生大面積崩裂，造成邊坡結構穩定性相對較差。

再次，要求結合巖石的地質構造狀態、開采深度及水文地質實際，確定最終的邊坡角坡度。

（2）抗滑樁加固法，通常應用于包含潛在滑動面的堅硬巖體邊坡結構，可能沿抗滑樁滑面出現薄層巖石，如若滑面被剪短破壞，則可能產生嚴重的巖石剪力問題，導致破碎帶滑面中出現不同程度的塑形形變。

相比于長錨索邊坡加固技術，抗滑樁的受力相對被動，若邊坡巖體可以沿某一滑面不斷下滑，則可能導致抗滑樁中產生一定的抗滑平衡力，以充分保障邊坡結構的穩定性。此類加固方法的布置方式十分靈活，其有著一定的施工優勢，加固速度較快，可以與其他加固治理措施進行充分結合，并予以應用。

（3）壓力灌漿。在一定的壓力影響下，使礦體漿液得以大量流經注漿管，并填滿邊坡巖體結構裂隙。利用這種方式，不僅可以達到良好的漿液裂隙及巖體固結效果，構建穩定的破碎巖石支架，以切實保障圍巖結構強度；還可以堵塞地下水通道，以相應削弱水體的影響，避免對邊坡結構造成過大的危害。

再次，需要綜合使用預應力錨桿及錨索措施，并將其應用于具有裂隙結構的巖土邊坡位置，同時，也可以在軟弱結構面的巖質邊坡中實施加固處理。

式中，p(θ)為單個粒子散射相位函數，r為粒子半徑，Qsca為散射效率因子，n(r)為粒子譜分布函數.

最后，借助電化學加固法和固結灌漿、邊坡柔性防護等處理技術，讓邊坡巖體的強度得到充分保障，有效規避各類邊坡滑坡問題。

*Zuo Xiying is a research fellow at Renmin University of China.

2.4 規范施工管理措施

為了讓企業得以擁有完善系統的安全機制，要求積極開展安全標準化管理措施，讓露天邊坡結構的穩定性得到充分保障，以高效達成標準化建設的目標。為此，要求積極規范邊坡穩定性安全標準化管理工作，在實際施工階段深刻落實各項設計說明書的要求，嚴格執行說明書中的方案要求，以預留充足的保安平盤，讓作業平盤的寬度得到充分保障，并據此實現對于不同工作流程的有效控制，避免出現邊坡滑坡問題。此外，要求積極做好施工人員組織工作，在指定區域內定期開展巡視監測，以便及時掌握地表裂縫的實際狀態，確定建筑物的實際變形情況。同時，需要結合邊坡結構的實際穩定狀態制定緊急預案。

2.5 做好提前預警

要求在正式開展施工作業前積極做好階差工作面管理工作，以充分清除其中的危巖物體。需要在實際作業階段積極強化相關作業人員的危險意識，以便及時發現邊坡結構中的裂隙問題，避免造成邊坡坍塌。如果發現邊坡上部中出現了過多的浮石和傘巖結構，則需立即上報，同時，第一時間撤離周邊的人員及設備，若無法進行及時處理，則要求在其中設置醒目的警示語，采取卸載反壓為主的技術的手段，利用邊坡光纖檢測系統確定邊坡中的各類裂隙問題，以達到預警預報的目標。

3 結語

綜上所述，邊坡防治方法已經在工程實踐過程中得到了一定優化，造成滑坡問題的主要因素十分復雜，如果采取單一化的治理手段，則可能難以收獲良好的滑坡防治效果，要求結合邊坡實際確定相應的防治措施。上文簡要介紹了影響邊坡結構穩定性的主要因素，也即巖體結構面及其構造應力、巖石礦物成分、水、開采震動力等因素，同時，明確了維持露天礦邊坡穩定性的重要意義，并據此提出了相應的防治意見，也即通過合理確定開采順序、排水疏干、規范作業、提前預警等措施，實現對于邊坡結構穩定性檢測的充分優化，讓礦山采礦的邊坡穩定性得以充分保障。

[1] 諶模洋.某礦山排土場巖土工程勘察及邊坡穩定性評價[J].中國金屬通報,2021(08)：202-203.

[2] 任國柱,耿立君,鄭柏舉,孫艷輝,柴國強.霍林河一號露天礦邊坡穩定性分析與滑坡預防[J].露天采礦技術,2020,35(01)：79-82.

[3] 熊昊,侯克鵬,孫華芬,王明陽,王黎蝶,張盛友.某露天礦山邊坡結構參數優化與支護設計[J].化工礦物與加工,2020,49(09)：15-18.

[4] 杜曉詩.淺析露天礦邊坡穩定和滑坡防治的技術措施[J].冶金管理,2020(19)：85-86.