影响露天矿边坡稳定的因素及防治措施

影响露天矿边坡稳定的因素及防治措施

摘要：露天矿边坡是露天采矿的一个重要组成部分，边坡的稳定性直接影响采矿的安全和施工进度，也涉及到矿山开采方案、投资规模、经济效益及矿山服务年限和采矿生产、运输工艺等诸多方面。随矿山开采规模的不断扩大，深度增加，边坡工程也在逐步增大，边坡的安全和稳定性显得越发重要。因此，边坡稳定性及防治措施对矿山的后续发展也尤为重要。

关键词：大平掌；露天矿；边坡稳定性影响因素；边坡角；防治措施

露天矿边坡是露天采矿工程活动所形成的一种特殊结构物。它与地壳体连成一体，处在地应力场内，无时不承受各种自然应力的作用。同时，它又是矿山工程活动的对象，受矿山活动的影响。因此，影响露天矿边坡稳定性的因素繁多，这些因素的影响程度是个复杂的问题。对于露天矿山, 提高边坡角又可达到充分回收资源、降低生产成本和增加矿山效益的目的。在充分考虑影响边坡稳定因素的同时，合理确定边坡角具有很好的前景和价值，由此看来边坡稳定技术开发也尤为重要。

一、大平掌矿山的地质概况

大平掌铜多金属矿位于冈底斯－念青唐古拉褶皱系与唐古拉－昌都－兰坪－思茅褶皱系两个Ⅰ级大地构造单元的接合部，属于澜沧江复杂火山岩带中南段火山岩岛弧。矿体分布于侵蚀基准面之上的次火山岩中，矿体出露标高870-1270m，埋深0-400m 不等。上伏地层为英安岩，岩石节理裂隙不发育，孔隙度低，为不含水或弱含水层。矿区分为V1、V2两种矿体，V1矿体顶板岩石绝大部分为英安岩，岩石致密坚硬、节理欠发育，具有较好的抗压强度，少部分为沉凝灰岩。V1矿体赋存流纹岩与英安岩间的沉凝灰岩，凝灰岩岩层产状总体平缓，倾角0-22°，个别达

到40°，岩体松软，极易风化、水化，且局部围岩绿帘石化、绿泥石化很强，极不稳固。V1矿体底板岩石为流纹岩或V2矿体。V2矿体顶板、底板及含矿岩石均为流纹岩，被硅质胶结，硅化强，岩石坚硬，抗剪抗压强度高。矿床露天采矿过程中注意V1矿体附近的低缓破碎带及其他破碎带对边坡稳定性的影响，其余地段，岩石坚硬，稳固性好。地下水渗透会使节理面岩壁或节理充填物弱化，在遇到软弱夹层时，会使软弱夹层中或结构面上的泥质物质发生软化和泥化，导致岩体强度降低。经统计，干燥结构面占大多数，极少数结构面有渗水现象。但到了梅雨季节，由于边坡外部顺层结构面比较发育，容易诱发局部垮塌，跨落的碎石体掩盖平台，那么对工程造成影响和经济损失以及人员通行不便。因此在此期间应注意地表水防排水工作，以防止水对边坡的侵蚀，造成大面积的滑坡破坏。就目前现状而言，水对边坡面上的岩体性质影响比较大，对边坡内部岩体性质影响不大。

二、影响边坡稳定性的因素分类

影响露天矿边坡稳定性的因素有很多，既有内因也有外因。内因方面主要是地质构造，岩石的岩性及其结构面和结构体构造。外因主要有水、积雪、气候、震动、开采技术、生产过程及维护管理。

1、其中内因包括：

（1）岩体岩性特征。组成大平掌矿山边坡主要为上覆表土层、风化严重英安岩、表面风化英安岩、英安岩、流纹岩。根

据岩石的力学性质在各质点均不同和岩体中各种自然软弱面的

特征，调查其几何形状、尺寸及其空间分布，从而分析其对边

坡稳定性的影响。

矿岩块力学性质试验成果表

（《昆明理工大学国土资源工程学院岩石力学实验室试验报告》，矿岩块采用的是50mm×50mm）

（2）岩体结构面。结构面主要有软弱夹层(或弱层)；岩层面、层理；断层；节理、裂隙；片理、页理。大平掌铜矿露天采场上部岩体（风化英安岩）节理裂隙较发育，西部和西北边坡断层较多，采场边坡岩体结构面大部分属于急倾斜的结构面，其中夹带泥灰岩，遇水泥化，边坡稳定性差，表土层和严重风化英安岩接触面很不稳定，存在大面积滑坡或塌方的隐患。

节理裂隙RQD值统计表

说明：1、流纹岩和矿石没有合适的地段进行详细的节理裂隙调查，本次调查主要集中在风化英安岩和新鲜英安岩；2、受现场调查条件的限制，只调查了长度大于0.5m的节理，小于0.5m的未作统计，故RQD值偏大。（RQD：岩石质量指标，是国际上通用的鉴别岩石工程性质好坏的方法，由美国伊利诺斯大学提出和发展起来。）

（3）地质构造。地质构造对边坡稳定性的影响是十分明显的，在区域构造复杂，新构造运动比较活动的地区，边坡稳定性较差，失稳斜坡发育的方式、分布的疏密与构造线的方向及部位有密切的关系。大平掌矿区总体为一北西走向的背斜构造，由于受断裂、斜长花岗斑岩及流纹斑岩侵入破坏，背斜形态不完整。李子树断裂（F4）、白沙井断裂（F2）沿矿区两侧分布，将矿区夹持于其中。

白沙井断层（F2）：为逆断层，长9.5km，走向340°，倾向60°－70°，倾角45°，破碎带宽10余米，破坏了背斜构造的完整性，对矿区火山岩的分布起明显的抬升控制作用。

李子树断层（F4）：为正断层，长12km，总体走向300°，倾向北东，倾角68°－70°，是控制矿区火山岩分布的主要断层。

2、其中外因包括：

（1）地应力及地震地应力是控制边坡岩体节理裂隙发育及边坡岩体变形的重要因素之一。边坡内部的地应力主体是自重应力和构造应力。坡体中结构面的存在使边坡内部应力场分布变得复杂，在结构面周边会产生应力集中或应力阻滞现象，当应力集中的量值超过岩体的强度时，边坡岩体便会发生破坏。地震一方面可以直接触发斜坡破坏失稳，另一方面还会使斜坡岩体的结构发生破坏或改变，形成特殊的边坡岩体结构。

（2）水和气象条件。水是边坡的主要有害因素之一。水会增加岩体的容重、软化岩石、降低岩体的抗剪强度，以及产生对边坡的静水压与动水压作用，从而导致边坡滑动。露天矿滑坡，大多发生在雨后、雨季和解冻时期，或因疏干排水方法不当所致。因此水是边坡稳定性极为有害的因素。气象条件影响边坡稳定的方式多种多样，有风化作用、风蚀作用等。大平掌矿山由于地处东南亚季风区北缘，气候受季风进退制约，致使降雨季节分配不均匀，形成明显的旱、雨两季。5—10月为雨季，全年四分之三的降雨日，87%的降雨量（年平均降雨量1534.7毫米，雨季降雨量1337.5毫米）都出现在这一时期，常有山洪瀑发，河水猛涨现象，11月—翌年4月为旱季，晴朗少云，