露天矿开采边坡稳定性影响因素和防治措施

露天矿开采边坡稳定性影响因素和防治措施

摘要：随着科学技术发展,露天采矿工程边坡已经成为困扰矿山安全生产的重要

问题,其稳定性是保证矿山正常生产的先决条件。露天矿山开挖后在一定程度上

破坏和扰动原来较为稳定的岩体而形成新的人工边坡,随着回采工作的逐年推进,

大量的永久性边坡随之形成。它们的稳定性随着时间的延长逐渐降低,对生产、生

活的安全威胁将会随之增大。因此,对露天边坡稳定性影响因素的分析也就变得尤

为重要。本文就露天矿开采边坡稳定性影响因素和防治措施进行了分析。

关键词：露天矿开采；边坡稳定性；影响因素；防治措施

一、露天矿边坡的特点

第一，边坡坡度高的特点。露天矿边坡一般较高，高度从几十米到几百米不等,边坡走向从几百米延伸可达数公里,因而边坡揭露的岩层多，边坡各部分地质

条件差异大、变化复杂。

第二，易受荷载影响较大的特点。露天矿因大型机械作业设备施工频繁，边

坡容易受到荷载力的影响，使得边坡的稳定性逐渐降低，长此以往，边坡必将坍塌。

第三，易滑坡的特点。露天矿的边坡稳定性具有下端稳定性强、上端稳定性

差的特点，并且上下区间软夹层是比较多的，长时间受到分化作用或者不同水质

条件侵蚀作用，产生滑坡问题。露天矿在实际开采过程中上部边坡的服务时间长

于下部边坡的服务时间，因此，下部边坡的稳定性要求要高于上部边坡的稳定性。

第四，易破碎的特点。因露天矿的边坡主要采用爆破的形式或者机械采掘的

形式形成的，严重破坏了岩体的稳定性，使得露天矿的边坡岩体受到外力作用的

条件下易产生破碎的情况，如露天矿开采中经常出现爆破活动，使得边坡很容易

受到震动，整体性较差的岩体就会产生破碎。

二、露天矿开采边坡稳定性影响因素

1、地质因素。

影响露天矿边坡稳定性的地质因素主要包括岩石性质、结构面、岩体孔隙度

和地应力等四个方面。（1）岩石性质。露天矿施工场地的岩石性质是影响边坡

稳定性最直接的因素，通常情况下，岩石的强度越高，露天矿边坡稳定性越好，

反之，岩石的强度越低，露天矿边坡稳定性越低。（2）边坡结构面。一般来说

结构面倾向和边坡坡面倾向一致，倾角小于坡角的稳定性较反向坡差，同向缓倾

坡中，岩层倾角愈陡，稳定性愈差，水平岩层稳定性较好，结构面走向与坡面走

向夹角愈大，对边坡的稳定愈有利，当边坡受多组相交的结构面切割时，岩体自

由变形的余地大，切割面、滑动面和临空面多，利于水的渗入，对边坡不利。同时，结构面的起伏差和表面性质对边坡也有一定程度的影响。（3）岩体孔隙度。随着孔隙度增大和增多，岩石的强度降低、弹性模量减小，致使岩体的抗压、抗剪、抗弯和抗拉强度都发生变化，影响边坡的稳定性。（4）地应力。露天矿岩

体因地应力的作用倾斜于自由面，然后变形，相应增加了岩体的孔隙，影响露天

矿边坡的稳定性。

2、水文因素。

水对边坡的稳定性有显著影响。露天矿滑坡大量发生在雨后、解冻时期,因疏

干排水方法不当所致。地下水富集程度的提高一方面增大坡体下滑力；另一方面

降低软弱夹层和结构面的抗剪强度,引起孔隙水压力上升,降低滑动面上的有效正

应力,导致滑动面的抗滑力减小从而导致边坡失稳。

3、边坡参数及形状因素。

在已定的地质条件下，露天矿边坡的稳定性主要取决于边坡的高度、台阶坡

面角、最终边坡角等边坡参数。坡角越小，边坡越稳定；上部缓下部陡的边坡较

上部陡下部缓的边坡稳定；边坡出露的时间越短越稳定；当边坡向采场凸出时，

岩体侧向受拉力，由于岩体抗拉能力低，此时边坡稳定条件差；当边坡向采场进时，边坡岩体侧向受压，边坡比较稳定。

4、开采过程震动力的影响因素。

开采过程中，爆破作业对于边坡稳定性有一定的影响，主要包括两方面原因：一是由于爆破时产生的震动力会使得边坡滑动力增加；二是由于爆破过程中，边

坡岩体被破坏，这不仅使得岩体的强度降低，致使地下水和雨水容易沿着爆破产

生的裂缝渗入岩石中，导致岩体风化加重。露天矿边坡所受的震动力大多数来自

于爆破作业，除此之外还有部分作业设备产生的震动力，比如在露天矿台阶运行

的工作设备和运输设备，以及挖掘机工作时产生的震动力，但这些设备对于边坡

整体的稳定性损害很小。一些矿山在近些年采用了控制爆破技术，如预裂爆破、

光面爆破和缓冲爆破等，对于减小边坡岩体的破坏有着良好的应用效果。

三、露天矿开采边坡稳定性防治措施

1、加强地质勘查。

对矿区地质进行勘查是确保边坡稳定性的基础，应对矿区岩石类型、水文地质、岩体结构面、自然边坡及滑落情况等进行深入透彻地了解。

2、建立边坡监测系统。

露天矿边坡的监测和防治是保证边坡稳定性的重要保障措施。通常情况下露

天矿边坡监测主要包括三种：地表位移监测、岩体内部位移监测和水压监测。在

实际应用最为广泛的是地表位移监测。因此，露天矿山应该建立相应的地表位移

监测，有条件的矿山企业还应建立岩体内部位移监测和水压监测，建立相应的管

理制度、配备足够的管理人员，定期测试边坡的稳定性能，制定相应的紧急预案。

3、合理安排开采顺序。

需要首先确定合理的台阶高度，然后再进行分层回采操作。针对小型的露天

矿或者采石场，如果条件允许均应该使用分层开采，将高度较高的采场分为多个

台阶进行开采，使得边坡的相对高度降低。如果不能采用分层的矿场，也应该采

取一定措施，以控制边坡的稳定性，比如减小边坡角，首先开挖山头部分从而降

低边坡的绝对高度。

4、确保边坡疏水。

防排水的措施很多，对于地下水可采用巷道疏干，深井疏干，明沟疏干等方

法进行疏干。在防水方面，对于地面水可采用河流改造，设截水沟、拦河护堤等

措施；对于地下水可以打探水钻孔，设防水门和防水墙，预留防水矿柱等措施。

实际边坡体内地下水是难以疏干的，在生产作业时，加强对地下水的观测和分析

也是必要的。

5、规范施工作业。

安全标准化是一个企业拥有长久安全机制的重要途径。露天边坡稳定性的安

全标准化，是实现安全标准化完整建设的重要组成部分之一。因此，需要对边坡

稳定性的安全标准化进行规范。比如，在施工时需要按照开采设计说明书严格执行，预留足够的保安平盘以及作业平盘宽度，控制各个工作帮以及非工作帮边坡角，同时组织相关人士按区域定期进行巡视监测，对地表裂缝以及建筑物变形情