露天矿山边坡稳定浅析
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李晓峰 ， 陈亚杰 ， 孙景敏 ， 冯煜彪
（ 南省 岩石 矿物测 试 中心 ， 河南 郑 州 河
摘
４０ １ ） ５０２
要 ： 概述 边坡 失稳破 坏 类型与 边坡稳 定 性 影 响 因素 的基 础 上 ， 某露 天矿 山为例 ， 在 以
进行 了初 步的 边坡稳 定性 分析 ， 并提 出 了预 防边坡 失稳 的 几点对 策措施 。 关键 词 ： 露天矿 山； 边坡 失稳 ； 定性 分析 稳
性 大大 降低 ， 容易发 生坍 塌 、 滑坡 等边坡 危 害事故 。 岩 体滑坡 时 ， 基本 上 是 沿岩 体 的 软弱 面 （ 理 、 层 节理 、 断层 、 隙 等 ） 动 的 ， 裂 滑 因此 岩 体 的稳 固性 不 仅 与开挖 位置 有关 ， 还与 开 挖 坡 角方 向有关 。当高 度一 定 ， 坡 面与岩 体软 弱 面方 向 （ 动方 向 ） 开挖 滑 相
也 是 台阶坡 面 ， 其坡 角往 往是较 陡的台 阶坡 面角 ， 有
坏 类 型 。在结 构上 受 结 构 面 ， 如断 层 、 理 、 理 面 节 层
和层状 沉积层 间抗 剪 强 度变 化 的控 制 ， 受坚 硬 岩 或
的超过 ８ 。甚至形成伞檐。这些采场 的边坡随着 ０， 开 采不 断变化 ， 并经 常承 受外力 作用 的影 响 ， 其稳定
（ 稿 日期 ：０ ０— ４一ｌ ） 收 ２１ ０ ３
作者简介 ： 晓峰 （９ ２一） 男， 李 １８ ， 河南郑 州人 ， 理 工程 师， 助
从 事 非 煤 矿 山 设 计 、 全 评 价 工作 ， ｍ ｉ ｌ８ ０ １ ＠ １３ 安 Ｅ ａ ： ｆ２５ ３ ６ ． ｌｘ
有
以
全
点
露 天矿 山开采 过 程 中 ， 易 出现 的事 故类 型 为 容 露天 采场 边坡 坍 塌 、 坡 ， 成 人 员 伤 亡 和设 备 损 滑 造
坏 。 因此 ， 露天矿 山边 坡 的稳 定 对 矿 山安 全 起 着 至
（ 自然安 息 角 ） ， 体 是稳 固 的 ， 过 一定 值 稳 固 时 岩 超 性就 会 降低 ， 出 自然 安 息 角越 大 ， 固性就 越 差 ； 超 稳 影 响岩体 稳 固性 的外部 因素 主要 是 风 化 腐蚀 、 力 水 浸润 、 动和人 工 开挖 ， 力 往往 造 成 岩 体破 坏 ， 震 外 使
岩体的稳固性降低。 任何 岩 体工 程 的 开挖 ， 将 改变 其原 有 的平 衡 都
条件 和应力 分布 ， 导致 岩体 的移动 和变形 ， 对边坡 岩 体产 生破坏 作用 ， 响其 稳定 性 。高 阶段 不分 层 开 影
采 ， 场边坡 上无 平 台 ， 场 的边 坡 既是 生 产 边 坡 ， 采 采
反时 ， 滑动受阻， 软弱面对岩体 的稳 固性起不到影响
作用 ； 当坡 面与软 弱 面 垂直 时 ， 动 同样 受 阻 ， 会 滑 不 产 生滑 动 ， 岩体 的稳 固性影 响很小 ， 对 只可 能发 生岩 块 倾倒 （ 倒 破 坏 ） 当坡 面 与 软 弱 面 方 向相 近 时 ， 倾 ；
［ ］ 周万忠 ， ２ 阿吉五作． 拉铜矿露 天南 部边坡 滑坡 分析 及治理 拉 ［ ］ 采矿技术 ，０ ８ ８ ３ １ Ｊ． ２０ ，（ ）：０～１． １ ［ ］ 于庭安 ， ３ 戴兴 国． 天矿边坡 稳定性 的安全 因素分析 ［ ］ 矿 露 Ｊ． 业 安全与环保 ，０ ８ ３ （ ） ７ ７ ． ２ ０ ，５ １ ：３～ ６ ［ ］ 李全明 ， ４ 付士根， 王云海． 天开采边坡稳 定性分析方 法及灾 露
害 防 治 措 施研 究 ［ ］ 中 国安 全 科 学 学 报 ，０ ７ ，７ ２）５ Ｊ． ２０ １ （ ：６～
５ ． ８
控制爆 破技术 降低 或 消 除爆 破 对 边坡 稳 定 的影 响 ，
有利于 边坡稳定 。 通 过 以上分 析得 出 ， 露天矿 山边 坡稳定 。 该
３３ 预 防边坡 失稳 的对 策措施 ． （ ）严格 按照 自上 而下 的顺 序分 台阶 开采 ， １ 并
体 的弱层 裂隙 或直接 冲刷 边坡 。
（ ）Ｉ 最终边 坡作业 应采 用控 制爆 破减震 技 ３ 临近 术 ， 少爆 破对边 帮 的震动 及破 坏 ， 持岩体 原有 的 减 保 整体 性和稳 固性 。
清扫平 台宽度为 ６ｍ， 最小工作平台宽度为 ２ 最 ６ｍ， 终边坡角小 于 ５ 。 ０ 。临近边坡爆破作业 时， 矿山采
蚀基 准面 和地 下水 位之上 ， 地下 水对 其无影 响 ， 利 有 于边坡 稳定 。
（ ）暴雨 或连 续 降 雨 天不 生 产 ， 它不 良气 候 ７ 其
天气 少生 产 。
（ ）必要 时 采 用锚 杆 （ ） 抗 滑桩 、 ８ 索 、 挡墙 加 固
边坡 。
参考文献 ：
［ ］ 李宝祥 ， １ 祝玉学 ， 孙盛 湘， 采矿 于册 （ 三版 ） Ｍ］ 北京 ： 等． 第 ［ ．
冶 金工 业 出版 社 ，９ ９ １９ ．
（ ）开采技术 条 件 ： 用 自上 而 下 的顺 序 分 台 ４ 采 阶开采 ， 最终 边 坡 角 小 于 ５ 。设 置安 全平 台 、 扫 Ｏ， 清 平台， 有利 于边坡稳 定 。
（ ）爆破 作业 ： 近边坡爆 破作 业时 ， 山采 用 ５ 临 矿
关 重要 的作用 ， 开采过 程 中应特别 重视 ， 并制 定预 防 边坡 失稳 的安全 措施 。
１ 边坡失稳破坏类型
（ ）圆弧形 破坏 ： １ 圆弧 形 破 坏 常发 生 在 土体 边 坡和具 有散 体结 构 、 碎裂 结构 岩体边 坡 中 ， 边坡 失稳
时滑动 体是沿 着 向上 凹的弧形 破裂 而滑 动 。 （ ）平 面破坏 ： 面滑 坡 是 发生 最 多 的一种 破 ２ 平
保持 台阶 的安 全坡 面角 ， 不超挖坡 底 。 （ ）应采 取措 施 防止 地 表水 （ 括 在采 场 外 围 ２ 包 山坡设 置截 水 沟 ， 场 设 置 排 水 沟 等 ） 入边 帮岩 采 渗
［ ］ Ｇ ６２ ２ ０ ． ５ Ｂ１４ ３— ０６ 金属非金属矿 山安全规程［ ］ Ｓ．
矿 体范 围 内无 构造 破 坏 ， 理 、 隙不 发 育 ； 区 附 节 裂 矿
采
Fra Baidu bibliotek
矿
技
术
近无地表水体， 矿体位于侵蚀基准面和地下水位之 上 ， 文地质 条件 简单 ； 用 自上而 下 的顺 序分 台阶 水 采
开采 ， 采场构 成要 素 ： 台阶高 度为 １ 台阶终 了坡 ０ｍ， 面角 黄土 为 ４ 。 基岩 为 ６ 。 安全 平 台宽度 为 ４ ｍ， ５、 ０，
某 露 天 矿 山 含 矿层 为寒 武 系 中统 张 夏 组 石 灰 岩， 为沉积 层状矿 体 ， 矿层整 体性好 ， 布连续 ， 分 矿层 内无 软弱 夹 层 。矿 石 饱 和 抗 压 强 度 平 均 为 １７ ６ １．
Ｍ ａ属坚硬质岩石。矿层顶底板 皆为相 同性质的 Ｐ， 石 灰岩或 白云岩 ， 学性 质 相 近 ， 固性 较 好 ； 力 稳 开采
２ 边坡稳定性影响 因素
岩体 的稳 固性受多种因素的影响， 主要与岩体 结构构造、 形态特征和外力作用有关。岩体结构决 定于 岩体性质 ， 岩石 致 密坚硬稳 固性 就好 ， 岩质 疏松 软弱稳固性则差 ； 岩体构造即为岩体的软弱面 ， 对岩 体 的稳 固性 影 响 很 大 ； 体 表 面 坡 度 小 于 一 定 值 岩
层 和层 问充填 物接触 的控 制 。尤 其是 结构 面与边 坡 倾 向相 近 ， 结构 面 的倾 角 小 于边 坡 角 而 大 于岩 体 内 摩擦 角 时 ， 易发 生平 面破坏 。 （ ）楔体破 坏 ： ３ 楔体 破 坏 多 发 生在 边 坡 中具有 两组 结构 面斜交 且 在边 坡 上 出露相 交 成 楔 形体 时。 当两组 结构 面 的组合 交 线 的倾 向与 边 坡 倾 向相 近 ， 倾角小 于坡 面角且 大 于 其 摩擦 角时 ， 易 发 生沿 组 容 合交线 方 向滑动 的这种 破坏 。 （ ）倾倒 破坏 ： 倒 破 坏 多发 生 在 层状 结 构 边 ４ 倾
Ｉ Ｎ ６ ＳＳ １ ７１ —２ ００ ９ ＣＮ — １ ４７ ４３ ３ ／ＴＤ
采矿技术
第１ ０卷
第 ５期
２１ ０ ０年 ９月
Ｓｅ ２ ０ ｐ． ０１
Ｍ ｉｉ ｇ Ｔｅ ｈ ｏ ｏｙ ，Ｖｏ．１ ， ． ｎ ｎ ｃ ｎ ｌｇ １ ０ Ｎｏ ５
露 天 矿 山 边 坡 稳 定 浅 析
定
联
院
边 坡事 故应急 预案 。
（ ）对采 场工 作 帮 应 每季 度 检 查 一 次 ， ６ 高陡 边 帮 应每 月检查 一次 ， 稳 定 区段 在 暴 雨 过后 应 及 时 不
检查 ， 现异 常应立 即处 理 。 发
（ ）岩体结 构面 ： ２ 开采 矿体范 围 内无 构造 破坏 、 节理 、 隙不发育 ， 裂 无软 弱 面存 在 ， 不会发 生滑坡 ， 有 利 于边坡 稳定 。 （ ）地 下水 ： 区附近无 地表水 体 ， 体位 于侵 ３ 矿 矿
坡 中， 岩层成一组平行的结构面， 它们的倾 向与边坡 相 反且倾 角较 陡 ， 柱 或 岩块 绕 某一 固定 基 面转 动 岩
而发 生 的破坏 。
具备岩体滑动、 倾倒的条件 ， 容易产生平面滑动或倾 倒， 对岩 体 的稳 固性 影 响很 大 。
３ 案例分析
３ １ 矿 山概况 ．
取 控制爆 破措施 。
３ ２ 边坡 稳定分 析 ． （ ）岩性分 析 ： 矿 山矿 层 顶底 板 皆为 相 同性 １ 该 质 的石灰 岩或 白云 岩 ， 岩性 坚 硬 ， 固性 较好 ， 利 稳 有
于边 坡稳 定 。
（ ）边 坡若 遇到 断层 、 隙 、 ４ 裂 软弱部 位或 与岩层 平行 时 ， 应适 当降低边 坡角 。 （ ）建立 制定 切实 可行 的边坡 管理 、 ５ 监测 制度 ， 配备边坡 管理 人员 ， 定期 分析边 坡稳 定状 态 ， 制定 并
（ 南省 岩石 矿物测 试 中心 ， 河南 郑 州 河
摘
４０ １ ） ５０２
要 ： 概述 边坡 失稳破 坏 类型与 边坡稳 定 性 影 响 因素 的基 础 上 ， 某露 天矿 山为例 ， 在 以
进行 了初 步的 边坡稳 定性 分析 ， 并提 出 了预 防边坡 失稳 的 几点对 策措施 。 关键 词 ： 露天矿 山； 边坡 失稳 ； 定性 分析 稳
性 大大 降低 ， 容易发 生坍 塌 、 滑坡 等边坡 危 害事故 。 岩 体滑坡 时 ， 基本 上 是 沿岩 体 的 软弱 面 （ 理 、 层 节理 、 断层 、 隙 等 ） 动 的 ， 裂 滑 因此 岩 体 的稳 固性 不 仅 与开挖 位置 有关 ， 还与 开 挖 坡 角方 向有关 。当高 度一 定 ， 坡 面与岩 体软 弱 面方 向 （ 动方 向 ） 开挖 滑 相
也 是 台阶坡 面 ， 其坡 角往 往是较 陡的台 阶坡 面角 ， 有
坏 类 型 。在结 构上 受 结 构 面 ， 如断 层 、 理 、 理 面 节 层
和层状 沉积层 间抗 剪 强 度变 化 的控 制 ， 受坚 硬 岩 或
的超过 ８ 。甚至形成伞檐。这些采场 的边坡随着 ０， 开 采不 断变化 ， 并经 常承 受外力 作用 的影 响 ， 其稳定
（ 稿 日期 ：０ ０— ４一ｌ ） 收 ２１ ０ ３
作者简介 ： 晓峰 （９ ２一） 男， 李 １８ ， 河南郑 州人 ， 理 工程 师， 助
从 事 非 煤 矿 山 设 计 、 全 评 价 工作 ， ｍ ｉ ｌ８ ０ １ ＠ １３ 安 Ｅ ａ ： ｆ２５ ３ ６ ． ｌｘ
有
以
全
点
露 天矿 山开采 过 程 中 ， 易 出现 的事 故类 型 为 容 露天 采场 边坡 坍 塌 、 坡 ， 成 人 员 伤 亡 和设 备 损 滑 造
坏 。 因此 ， 露天矿 山边 坡 的稳 定 对 矿 山安 全 起 着 至
（ 自然安 息 角 ） ， 体 是稳 固 的 ， 过 一定 值 稳 固 时 岩 超 性就 会 降低 ， 出 自然 安 息 角越 大 ， 固性就 越 差 ； 超 稳 影 响岩体 稳 固性 的外部 因素 主要 是 风 化 腐蚀 、 力 水 浸润 、 动和人 工 开挖 ， 力 往往 造 成 岩 体破 坏 ， 震 外 使
岩体的稳固性降低。 任何 岩 体工 程 的 开挖 ， 将 改变 其原 有 的平 衡 都
条件 和应力 分布 ， 导致 岩体 的移动 和变形 ， 对边坡 岩 体产 生破坏 作用 ， 响其 稳定 性 。高 阶段 不分 层 开 影
采 ， 场边坡 上无 平 台 ， 场 的边 坡 既是 生 产 边 坡 ， 采 采
反时 ， 滑动受阻， 软弱面对岩体 的稳 固性起不到影响
作用 ； 当坡 面与软 弱 面 垂直 时 ， 动 同样 受 阻 ， 会 滑 不 产 生滑 动 ， 岩体 的稳 固性影 响很小 ， 对 只可 能发 生岩 块 倾倒 （ 倒 破 坏 ） 当坡 面 与 软 弱 面 方 向相 近 时 ， 倾 ；
［ ］ 周万忠 ， ２ 阿吉五作． 拉铜矿露 天南 部边坡 滑坡 分析 及治理 拉 ［ ］ 采矿技术 ，０ ８ ８ ３ １ Ｊ． ２０ ，（ ）：０～１． １ ［ ］ 于庭安 ， ３ 戴兴 国． 天矿边坡 稳定性 的安全 因素分析 ［ ］ 矿 露 Ｊ． 业 安全与环保 ，０ ８ ３ （ ） ７ ７ ． ２ ０ ，５ １ ：３～ ６ ［ ］ 李全明 ， ４ 付士根， 王云海． 天开采边坡稳 定性分析方 法及灾 露
害 防 治 措 施研 究 ［ ］ 中 国安 全 科 学 学 报 ，０ ７ ，７ ２）５ Ｊ． ２０ １ （ ：６～
５ ． ８
控制爆 破技术 降低 或 消 除爆 破 对 边坡 稳 定 的影 响 ，
有利于 边坡稳定 。 通 过 以上分 析得 出 ， 露天矿 山边 坡稳定 。 该
３３ 预 防边坡 失稳 的对 策措施 ． （ ）严格 按照 自上 而下 的顺 序分 台阶 开采 ， １ 并
体 的弱层 裂隙 或直接 冲刷 边坡 。
（ ）Ｉ 最终边 坡作业 应采 用控 制爆 破减震 技 ３ 临近 术 ， 少爆 破对边 帮 的震动 及破 坏 ， 持岩体 原有 的 减 保 整体 性和稳 固性 。
清扫平 台宽度为 ６ｍ， 最小工作平台宽度为 ２ 最 ６ｍ， 终边坡角小 于 ５ 。 ０ 。临近边坡爆破作业 时， 矿山采
蚀基 准面 和地 下水 位之上 ， 地下 水对 其无影 响 ， 利 有 于边坡 稳定 。
（ ）暴雨 或连 续 降 雨 天不 生 产 ， 它不 良气 候 ７ 其
天气 少生 产 。
（ ）必要 时 采 用锚 杆 （ ） 抗 滑桩 、 ８ 索 、 挡墙 加 固
边坡 。
参考文献 ：
［ ］ 李宝祥 ， １ 祝玉学 ， 孙盛 湘， 采矿 于册 （ 三版 ） Ｍ］ 北京 ： 等． 第 ［ ．
冶 金工 业 出版 社 ，９ ９ １９ ．
（ ）开采技术 条 件 ： 用 自上 而 下 的顺 序 分 台 ４ 采 阶开采 ， 最终 边 坡 角 小 于 ５ 。设 置安 全平 台 、 扫 Ｏ， 清 平台， 有利 于边坡稳 定 。
（ ）爆破 作业 ： 近边坡爆 破作 业时 ， 山采 用 ５ 临 矿
关 重要 的作用 ， 开采过 程 中应特别 重视 ， 并制 定预 防 边坡 失稳 的安全 措施 。
１ 边坡失稳破坏类型
（ ）圆弧形 破坏 ： １ 圆弧 形 破 坏 常发 生 在 土体 边 坡和具 有散 体结 构 、 碎裂 结构 岩体边 坡 中 ， 边坡 失稳
时滑动 体是沿 着 向上 凹的弧形 破裂 而滑 动 。 （ ）平 面破坏 ： 面滑 坡 是 发生 最 多 的一种 破 ２ 平
保持 台阶 的安 全坡 面角 ， 不超挖坡 底 。 （ ）应采 取措 施 防止 地 表水 （ 括 在采 场 外 围 ２ 包 山坡设 置截 水 沟 ， 场 设 置 排 水 沟 等 ） 入边 帮岩 采 渗
［ ］ Ｇ ６２ ２ ０ ． ５ Ｂ１４ ３— ０６ 金属非金属矿 山安全规程［ ］ Ｓ．
矿 体范 围 内无 构造 破 坏 ， 理 、 隙不 发 育 ； 区 附 节 裂 矿
采
Fra Baidu bibliotek
矿
技
术
近无地表水体， 矿体位于侵蚀基准面和地下水位之 上 ， 文地质 条件 简单 ； 用 自上而 下 的顺 序分 台阶 水 采
开采 ， 采场构 成要 素 ： 台阶高 度为 １ 台阶终 了坡 ０ｍ， 面角 黄土 为 ４ 。 基岩 为 ６ 。 安全 平 台宽度 为 ４ ｍ， ５、 ０，
某 露 天 矿 山 含 矿层 为寒 武 系 中统 张 夏 组 石 灰 岩， 为沉积 层状矿 体 ， 矿层整 体性好 ， 布连续 ， 分 矿层 内无 软弱 夹 层 。矿 石 饱 和 抗 压 强 度 平 均 为 １７ ６ １．
Ｍ ａ属坚硬质岩石。矿层顶底板 皆为相 同性质的 Ｐ， 石 灰岩或 白云岩 ， 学性 质 相 近 ， 固性 较 好 ； 力 稳 开采
２ 边坡稳定性影响 因素
岩体 的稳 固性受多种因素的影响， 主要与岩体 结构构造、 形态特征和外力作用有关。岩体结构决 定于 岩体性质 ， 岩石 致 密坚硬稳 固性 就好 ， 岩质 疏松 软弱稳固性则差 ； 岩体构造即为岩体的软弱面 ， 对岩 体 的稳 固性 影 响 很 大 ； 体 表 面 坡 度 小 于 一 定 值 岩
层 和层 问充填 物接触 的控 制 。尤 其是 结构 面与边 坡 倾 向相 近 ， 结构 面 的倾 角 小 于边 坡 角 而 大 于岩 体 内 摩擦 角 时 ， 易发 生平 面破坏 。 （ ）楔体破 坏 ： ３ 楔体 破 坏 多 发 生在 边 坡 中具有 两组 结构 面斜交 且 在边 坡 上 出露相 交 成 楔 形体 时。 当两组 结构 面 的组合 交 线 的倾 向与 边 坡 倾 向相 近 ， 倾角小 于坡 面角且 大 于 其 摩擦 角时 ， 易 发 生沿 组 容 合交线 方 向滑动 的这种 破坏 。 （ ）倾倒 破坏 ： 倒 破 坏 多发 生 在 层状 结 构 边 ４ 倾
Ｉ Ｎ ６ ＳＳ １ ７１ —２ ００ ９ ＣＮ — １ ４７ ４３ ３ ／ＴＤ
采矿技术
第１ ０卷
第 ５期
２１ ０ ０年 ９月
Ｓｅ ２ ０ ｐ． ０１
Ｍ ｉｉ ｇ Ｔｅ ｈ ｏ ｏｙ ，Ｖｏ．１ ， ． ｎ ｎ ｃ ｎ ｌｇ １ ０ Ｎｏ ５
露 天 矿 山 边 坡 稳 定 浅 析
定
联
院
边 坡事 故应急 预案 。
（ ）对采 场工 作 帮 应 每季 度 检 查 一 次 ， ６ 高陡 边 帮 应每 月检查 一次 ， 稳 定 区段 在 暴 雨 过后 应 及 时 不
检查 ， 现异 常应立 即处 理 。 发
（ ）岩体结 构面 ： ２ 开采 矿体范 围 内无 构造 破坏 、 节理 、 隙不发育 ， 裂 无软 弱 面存 在 ， 不会发 生滑坡 ， 有 利 于边坡 稳定 。 （ ）地 下水 ： 区附近无 地表水 体 ， 体位 于侵 ３ 矿 矿
坡 中， 岩层成一组平行的结构面， 它们的倾 向与边坡 相 反且倾 角较 陡 ， 柱 或 岩块 绕 某一 固定 基 面转 动 岩
而发 生 的破坏 。
具备岩体滑动、 倾倒的条件 ， 容易产生平面滑动或倾 倒， 对岩 体 的稳 固性 影 响很 大 。
３ 案例分析
３ １ 矿 山概况 ．
取 控制爆 破措施 。
３ ２ 边坡 稳定分 析 ． （ ）岩性分 析 ： 矿 山矿 层 顶底 板 皆为 相 同性 １ 该 质 的石灰 岩或 白云 岩 ， 岩性 坚 硬 ， 固性 较好 ， 利 稳 有
于边 坡稳 定 。
（ ）边 坡若 遇到 断层 、 隙 、 ４ 裂 软弱部 位或 与岩层 平行 时 ， 应适 当降低边 坡角 。 （ ）建立 制定 切实 可行 的边坡 管理 、 ５ 监测 制度 ， 配备边坡 管理 人员 ， 定期 分析边 坡稳 定状 态 ， 制定 并