露天煤矿边坡稳定

2020-11-16高凌

科学与财富 2020年26期

关键词：稳定露天煤矿边坡

高凌

摘要：与一般煤矿相比，露天开采因其效率高、安全性好，很多大型国内露天煤矿被开采多年之后，已逐渐形成了深度几百米，面积数十平方公里的深大矿坑，这些矿山的高陡边坡一旦发生滑塌势必引发一系列的地质环境问题和工程灾害。

关键词：露天煤矿;边坡;稳定;问题;分析

1. 露天矿边坡稳定影响因素

1.1 结构面的影响

（1）软弱夹层。露天煤矿端帮失稳滑塌的主要原因是软弱夹层，也就是岩体内存在着的层状或带状的软弱薄层。岩体的结构面是边坡稳定的重要影响因素之一，软所夹层的强度低，自发或是受干扰会引起边坡蠕动、变形。

（2）节理、裂隙。露天边坡揭露岩体表面的节理裂隙数量角度，产状复杂。节理、裂隙的存在可单独构成滑动面，也可以同临近节理、岩层面组成滑移体，其引起的边坡失稳主要表现为单台阶或少数几个台阶的剥落、片帮等破坏现象。

1.2 水的影响

雨季是露天煤矿滑坡的高发期。水主要通过弱化岩体的强度进而影响边坡的稳定性，使其更容易发生剪切以及拉伸破坏等现象。岩体受到水的浸蚀，强度降低，形成危险的软弱滑动带。当有大气降水时，雨水很容易渗入结构面，形成滑面。

1.3 爆破作业和震动影响

爆破震动、机械作业震动是露天煤矿生产活动中的两大主要震源。爆破作业主要影响了边坡稳定性的以下方面：一是增加了边坡的滑动力;二是高强度、长时间的震动会降低周围岩体强度，震动产生的岩体裂缝加速了水对岩体的侵蚀。

2. 露天煤矿边坡稳定的措施

2.1 边坡安全事故原因分析

露天矿山安全中最为重要的也就是本文所提的边坡安全，露天矿山事故总数中边坡安全事故总数所占的比例非常之大，值得重视。边坡事故类型主要包括：坍塌事故、岩体滑落事故以及悬石下落事故，一旦出现以上事故便会给企业造成大量的人员伤亡情况，在以上三种事故中伤人比重最大的为落石伤人事故。与此同时，如果不幸发生其中的坍塌或岩体滑落事故，那么就可能会给企业造成重大人员伤亡和财产损失。产生边坡失稳的主要原因有：

（1）采矿方式存在一些不规范之处或错误之处，如在底部掏采矿石等原料，或者爆破时，使用的炸药量多于规定量等等。

（2）边坡的构成要素不符合国家相关规范，如阶段高度、坡面角、最终的边坡角等主要构成要素等严重不满足国家或国际相应的规程和设计要求。

（3）边坡的地质构造难以探查因此可能出现并未查清该边坡地质构造的情况，如节理情况、裂隙情况、层理情况、断层情况和边坡中破碎带以及不稳定的软性岩石夹层和遇水膨胀的软性岩石面等形成的弱层分布范围、延伸长度、交叉程度等情况。

（4）边坡附近岩石的物理力学性质由于难以勘察故此没有调查清楚。

2.2 监测措施

露天矿闭坑后进行地质公园的建设，边坡安全等级要求较高，现有的RTK监测没有实时监测、自动化报警的功能。根据矿山实际需求，采用GIS自动化监测代替现有RTK监测手段，它的主要突出优点如下：

（1）各测点与基准间通过卫星连接，之间无需通视且不受距离限制，布设方便。

（2）适用于各种环境，监测精度不受风沙、暴雨、煤灰影响。

（3）监测点通过钢管与地层连接布设方便，监测探头移设方便。

（4）适用环境温度为-40～75℃，基本满足矿区昼夜温差大的要求。

露天矿边坡稳定工作要求处理的数据繁多，为期较长，为了工作人员和设备的安全，须做好提前预告滑坡。在实际考察当地煤矿的基本情况下，掌握地质构造、岩性、滑坡机理等研究的基础上，结合对边坡动态的观测结果，总结出边坡变形的规律。以此对边坡的未来的稳定状况和变化趋势做出预测预报、采取适当的防治措施。

2.3 预防处理措施

（1）矿产开始时，我们必须始终坚持的开采方式为自上而下、台阶式的方式。其中台阶的高度必须严格控制在10m左右，台阶的边坡角的角度应该严格把控并且将其控制在70°以内。开采时，始终坚持坚持打垂直炮孔，并且严格禁止在作业台阶的底部进行矿产的掏底开挖，以防止形成悬岩、伞檐或空洞等危险情况。

（2）我们必须安排工作人员在边坡的顶层挖掘出一定数量的排水沟，这样做的目的，是为了防止地面水源直接冲入采场边坡，一旦我们发现边坡中有水流渗出，我们应及时采取引流措施并且疏干水流。

（3）岩石的结构可能由于炸药爆破或者其他作业产生的地震而导致出现破坏等情况，因此我们建议在接近邊坡的地段和地区，如果可以的话尽量不要采用大规模的爆破方式进行爆破，我们建议可以采用微差爆破法、预裂爆破法、减震爆破法等控制爆破技术进行爆破作业，并且一定主要要严格控制一次爆破的炸药量。与此同时，在采场内专家学者建议尽量不用抛掷爆破，应当采用松动爆破法，这样做的目的是防止飞石造成人员伤亡和设备损坏，并且保护了边坡的稳定性。

（4）工作人员在爆破作业前、中、后，我们建议应当对坡面进行例行安全检查，一旦发现工作面有裂纹或者边坡面上有浮石、危石等可能塌落的现象时，相关安全人员应当立即撤离至安全地点，并且采取可靠且安全的预防措施进行有关预防以防止事故的发生。

2.4 管理措施

（1）建立边坡安全例行检查和及时处理制度。

（2）安排有经验的管理人员和工作人员专门负责统筹边坡安全管理工作和预防工作。

（3）必须及时发现并且消除相应的安全隐患，如果发现坡面上出现裂纹、浮起的碎石、悬挂的碎石、伞檐等情况，必须立即迅速处理。防止出现事故

（4）每次爆破作业结束后，必须要及时搜寻并清理漂浮的碎石。

（5）如果发现重大事故隐患并且安全部门不能及时处理时，必须要及时向上级有关部门报告以防止意外事故发生。

（6）设专人对重点滑坡区域进行例行检查，并记录地测科设的观测点的一些数据，如水平、竖直位移变化等数据。

3. 结语

（1）利用极限平衡方法计算了边坡典型剖面的安全系数，疏干状态下边坡安全系数满足规范要求，饱水状态下边坡未达到或处于规范要求临界值。水对边坡稳定性有较大影响。

（2）露天矿闭坑后，在原有的排水设施的基础上，仍需要布设2 条截水沟，用来截排降雨汇水，减少雨水对边坡的冲刷、侵蚀。

（3）边坡出露的泥岩层，受降雨，风华的侵蚀弱化，强度降低，影响边坡稳定性。考虑露天矿闭坑后地质公园建设，采用现浇网格生态护坡技术，保护泥岩层不被侵蚀弱化。