矿山最终边坡稳定性预测分析与安全措施研究

矿山最终边坡稳定性预测分析与安全措

施研究

摘要：边坡稳定性分析是地质灾害防治工作中一项极其重要的工作，其评价

结果直接关系到人民群众的生命及财产安全。对于边坡稳定性的分析主要采用极

限平衡法和数值分析法。提出了极限平衡法，经过不断改进其逐渐成为边坡稳定

性评价中一项快捷有效的研究方法。该方法通过静力平衡原理计算出稳定性系数，即以抗滑力与下滑力的比值来评价边坡的稳定性。基于此，对矿山最终边坡稳定

性预测分析与安全措施进行研究，以供参考。

关键词：矿山；最终边坡；稳定性；预测分析；安全措施

引言

在露天矿山边坡稳定性分析中，重力、地下水、爆破振动力等通常是主要的

载荷组合。矿山爆破振动是影响露天矿山边坡稳定性的最重要因素之一。某大型

水泥建材矿山矿体为石灰岩，赋存范围大，在开采过程中常形成规模较大的高陡

石灰岩边坡。石灰岩边坡易受大气降水、地下水侵蚀，不同埋深风化程度各异，

局部台阶可能形成落水洞，降低了边坡的自稳能力，不利于石灰岩边坡稳定性。

因此，该类矿山生产中应重点关注爆破活动及其产生的动力对边坡的影响。

1边坡工程安全等级

根据边坡危害程度和边坡高度两个条件，分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个等级，结合矿

区水泥用灰岩、砂岩矿开采终了采场边坡的状况，其边坡如若发生破坏，将严重

影响生产，极有可能对运输车辆及人员、采场设备及工人造成重大伤亡及财产损失，预计直接经济损失大于100万元，得出采场边坡危害等级定为Ⅰ级。经计算，开采终了边坡高度最大45m（H≤100），其位于矿区采场东南侧，采场边坡工程

安全等级为Ⅱ级。

2设计工程布局

（1）矿山道路。矿区内部运矿道路为简易公路和采场斜坡道，矿区外部运

输为当地乡村公路，安排适当人力和财力进行洒水降尘和路面维护。（2）其他

辅助设备。矿山其它辅助设施如机修房、设备仓库、加油站等布置在办公生活区

附近，便于机械的维修。（3）开拓运输方案。本矿山已生产多年，现有公路－

汽车开拓运输系统已相当完善，此次预测分析是针对原露天矿体延伸开采，因此，矿山仍采用公路开拓-汽车运输方式。根据矿山的年生产能力、选用的运输设备

及道路的行车密度，设计道路等级为二级，泥结碎石路面。公路设计纵坡不大于8%，最小转弯半径10m，双车道，路面宽度为5m，路肩宽度lm。汽车拐弯处设置

不小于600m的缓坡段，道路施工及维护应根据矿山二级道路标准进行施工及维护。（4）排土场。因矿山采出的覆盖层剥离物可作为水泥黏土质原料，而夹石

层可与矿石进行搭配使用，可搭配使用的夹石堆放至临时堆场内，故矿山未设置

排土场。

3边坡安全防治措施

3.1边坡监测

（1）边坡表面位移监测。①监测点布置。边坡每30m高差布设一排监测点，监测点的距离：边坡长度小于300m时，宜取20～100m，结合现场实际情况，边

坡面上共设置监测棱镜点位20个，在边坡面以外坚固的山体设置1台智能全站

仪对监测点位进行监测，在坡面外坚固山体上每台全站仪设置2个监测棱镜后视点。②监测误差要求。边坡地表水平位移监测精度要求：监测等级为三等，相邻

点点位中误差±3mm：地表垂直位移监测精度要求：监测等级为四等，相邻点点

位中误差±1mm。③监测频率。监测网和监测点的初次观测应在埋设标石10~15d

后进行。边坡变形监测频率应根据边坡位移速率和季节来确定。新布设点一周内

每天应观测1次；位移趋于稳定后每月应观测1~2次，雨季适当增加观测次数，

暴雨前后增加观测密度。在边坡位移剧烈时，每小时观测不应少于2次。监测网

的观测应定期进行，建网的初期宜每个月观测1次，一年后可每3个月观测1次。有异常情况时应随时进行观测。监测期间，个别监测网点和监测点被破坏时，应

补救恢复并应进行监测结果的校核。（2）降雨量监测。根据本矿山露天边坡面

积，本次设计共布置2个降雨量监测点。（3）监测点布置汇总。该矿山设计最

终边坡最大高度约45m，最终边坡角介于40～55°之间，其中矿区南侧边坡最长，总长度约1000m。本次设计边坡监测点布置汇总。

3.2做好边坡维护和隐患排查

边坡安全管理小组应切实负起责任来，要定期定时加强安全检查与观测，专

人负责，并建立技术档案，加强边坡的监控和维护管理工作。对采场工作坡面的

检查应每月检查一次，不稳定区域在暴雨后应及时检查，发现异常应立即处理。

3.3边坡加固措施

根据边坡加固前的稳定性分析结果，边坡在暴雨、地震、天然工况下均处于

不稳定状态，由此需要对边坡进行加固治理。根据勘察资料并结合该区域地层分布、滑坡特征及场地条件，对该边坡采取削坡、锚杆格构加固的措施，对台阶坡

面采用挂网客土喷播绿化，而平台采用普通喷播绿化；同时每级平台设置排水沟

等截排水设施，减小降水对边坡稳定性的影响。进行削坡处理后，每级平台宽度

为４ｍ，平台削坡比例为１∶１。在坡面布置预应力锚杆，锚杆孔直径１３０ｍｍ，水平向下倾斜２５°，锚杆长度１１ｍ，材料为ＰＳＢ９３０Φ２５钢筋，

锚杆竖向间距为３．０ｍ，水平间距为３．０ｍ。

3.4剥离台阶和工作台阶参数严格按设计要求进行

矿山今后生产过程中，结束一个水平台阶开采时，应按设计要求检查台阶高

度和坡面角；临近最终边坡的采掘作业，必须按设计的宽度，预留安全平台和清

扫平台，保持阶段坡面角，不得超挖坡底。岩层破碎带或稳定性差的岩层应采取

支护措施。

3.5采空区围岩稳定性理论分析

地下采空区对露天采场边坡稳定性的影响主要与采空区的跨度、位置以及走

向等因素有关。已有研究表明，采空区影响下边坡稳定性会随着采空区跨度的增

大而逐渐降低。当采空区的位置与边坡的走向垂直或近似垂直时，采空区对边坡

稳定性的影响较小；当其与边坡的走向平行或近似平行时，则对边坡的稳定性影