露天矿山安全生产管理教材.pptx

由于岩石的成因类型不同，其结构与构 造也不同，因而导致岩性差异很大。滑坡 大都是剪切破坏，因而岩石的抗剪强度是 衡量边坡岩体稳定的必要条件，通常坚硬 致密岩石的抗剪强度较高，不易发生滑坡， 反之则易滑坡。
一般滑坡往往发生在砂质岩、页岩、泥 岩、灰岩及片理化的岩层中。
（二）结构面
结构面是响边坡稳定的决定因素，岩体失 稳往往是沿着结构面发生。
2、影响边坡稳定的主要因素
随着露天矿山的开采，破坏了边坡岩体原 始应力平衡，可能出现个别失稳岩体，导致边 坡产生滑坡。
影响边坡稳定性的主要因素有：岩体的岩 性、结构面、水文地质条件和爆破震动。此外， 边坡高度、风化作用、边坡几何形状等也有一 定影响。
（一）岩性
岩性是指组成边坡的岩石固有的基本特 性，包括岩石构造、孔隙度和岩石强度等， 它是决定岩体强度和边坡稳定性的重要因 素。
1、边坡的构成要素
➢ 一般来说边坡结构中的基本单元是台阶。 不同用途的台阶进行组合形成了边坡的结 构要素。各台阶参数的组合决定了最终边 坡角的大小，而最终边坡又受到岩体的地 质条件和开采深度的限制。
开采过程中的工作台阶、安全平台、清扫平台、 运输平台、工作台阶边坡角、最终边坡角、开采 深度等一般在开采前由设计来确定。当这些参数 确定后，边坡的基本结构也就确定了。
山东镁矿安全生产处 李树德
主要内容
▪ 露天矿山边坡安全管理 ▪ 露天矿山运输安全管理 ▪ 露天矿山排土安全管理 ▪ 露天矿山防水安全管理
一、露天矿山边坡的安全管理
我国现有生产露天矿山的开采程序都比较单一， 主要采用缓工作帮、全境界开采。开采时，常是 把矿岩划成一定厚度的水平层，自上而下逐层延 深。这样会使露天矿场的周边形成阶梯状的台阶， 多个台阶组成的斜坡称之为露天矿山边坡。
结构面是指在地质发展的历史中，岩体内形 成具有一定方向、一定规模、一定形态和一定
特性的面、缝、层、带状的地质界面。
结构面对边坡稳定的影响表现在：
一是岩体内的结构面都是弱面，比较破 碎，较易风化，其抗剪强度较低；
二是孔隙、裂隙、节理等结构面发育的 岩体，为地表水的渗入和地下水的活动提 供了良好通道，使岩石抗剪强度进一步降 低。滑坡一般就是沿结构面发生的。
（2）岩体结构控制着边坡岩体的变形 过程。
（3）地下水的作用。
（4）爆破震动和不适当的开挖。露天 矿山边坡是由采掘开挖形成的人工边坡， 其特点是边坡形成和存在时间都较短，坡 角和坡高都较大，且常有爆破震动，故对 边坡岩体扰动产生了活性，从而引起岩体 变形破坏的反应敏感。
4、边坡岩体的破坏类型
露天矿开采会破坏岩体的稳定状态，使 边坡岩体发生变形破坏。边坡岩体的破坏 类型按破坏机理可分为四类：
（三）水文地质条件
地表水的渗入和地下水的活动是导致滑 坡的重要因素之一。露天矿的滑坡多发生 在雨季或解冻期，一般地下水压可以降低 边坡稳定性20％～30％。在保持安全系数 不变的情况下，降低岩石裂隙水压，可使 边坡角加陡5°～ 7°。
当地下水赋存于岩石裂隙中时，一是水 对裂隙两壁产生静水压力，能增大滑动力 或减小摩擦力，从而对边坡稳定不利。二 是流动水的潜蚀作用，使断层破碎带中岩 石颗粒或可溶性物质被地下水带走，使岩 体内聚力和摩擦力减小而失去平衡，进而 产生滑坡。
边坡开挖以前，岩体内部应力场处于相对平 衡状态，随着露天矿采场的开挖和延伸，岩体在 采场一侧出现临空面，失去侧向支撑力，引起岩 体内部应力状态不断调整变化。
露天采场开挖的结果，总是使边坡岩体向临 空面方向发生变形和破坏。
边坡岩体的变形和破坏受各种因素的 制约和影向
（1）岩体结构控制着应力分布状态和 破坏模式，应力状态则通过岩体结构力学 效应表现出来。
(3) 露天矿每天频繁的穿孔、爆破作业和车辆
行进，使边坡岩体经常受到震动影响 。
(4) 露天矿边坡是用爆破、机械开挖等手段形 成的，坡度是人为控制的，暴露岩体一般不加 维护，因此边坡岩体较破碎，并易受风化影响 产生次生裂隙，破坏岩体的完整性，降低岩体 强度。
(5) 露天矿边坡的稳定性随着开采作业的进行 不断发生变化。
（四）爆破震动
爆破能使露天矿边坡长期经受反复的震 动而遭受破坏。当爆破地震波通过岩体时， 给岩体的潜在破坏面以附加的动力，可使 原结构面的规模增大，条件恶化，并可产 生次生结构面（爆破裂隙），而促使边坡 破坏。
（五）其他影响因素
在一定的地质条件下，露天矿边坡是否有足 够的稳定性，主要取决于边坡高度和边坡角的大 小。
一般是在非运输帮边坡是由几个安全平台加上 一个清扫平台组成；在运输帮边坡上由安全平台、 清扫平台、运输平台组成，运输平台是根据线路 而步入的。由于运输平台要求比清扫平台宽，所 以在有运输线一帮的边坡角比无运输线一帮的边 坡角要缓些。
露天台阶的构成要素
需要指出的是，在一些采石场尤其是规 模较小的采石场，往往是不分台阶“一面 墙式”开采，作业环境极不安全，容易发 生滑坡、蹦塌和浮石滑落等事故。因此， 如何控制开采高度与坡度，选取合理的边 坡形式与几何形状等，对边坡的稳定性有 很大影响。
2、边坡的特点
（1） 露天矿边坡一般比较高，从几十米到几 百米都有；走向长度从几百米到数公里，因而 边坡暴露的岩层多，自由面大，边坡各段地质 条件差异大，变化复杂。
（2） 露天矿最终边坡是由上而下逐步形成， 上部边坡服务年限可达几十年，下部边坡服务 年限较短，底部边坡在采矿时即可废止，因此 上下部边坡的稳定性要求也不相同。
岩体中的自重应力是随着深度的增加而递增的， 欲保持边坡稳定，就必须随着边坡高度的增加而 减缓最终边坡角。
边坡在平面上的几何形态对边坡岩体的应力状 况，直接影响边坡的稳定性，圆形或近似于圆形 的露天采场边坡要比其他形状的边坡稳定情况要 好。
3、 边坡破坏机理
作用于矿山边坡岩体上的力以自重力为主， 其次为构造力、渗透力和爆破振动力等。
➢ 平面破坏。边坡沿某一主要结构面与边坡面 相交而发生的滑动，其滑线为直线。
➢ 楔形破坏。在边坡岩体中有两组或两组以上 结构面与边坡相交，将岩体相互交切成楔形 体而发生破坏。