周育生

摘要：爆破开采是目前矿山开发的常见技术，但是对于经过长期开采后拥有高边坡的矿山而言，爆破开采会对安全性造成明显的影响。本文分析了爆破对边坡的危害，总结目前常用的爆破开挖分析方法，最后结合实例分析如何使用爆破高边坡开挖技术。

关键词：矿山爆破开采;高边坡稳定性;影响;研究

1 矿山爆破开采对边坡稳定性的影响

爆破开采是矿山开采的常用方式之一，但是爆破的过程中会产生巨大的冲击力，会导致边坡出现松动的问题[1]。如果矿山开挖过程中缺少有效的支撑，或者挖掘方法不合理，以及没有科学控制爆破强度，或者矿山边坡高度和坡度设计不符合，受到爆破的强力冲击之后就可能出现边坡失稳或损坏的情况，甚至容易导致边坡坍塌。所以在使用对矿山进行爆破开采时，应该注意矿山的设计和支护情况，分析当地的地质条件特征。

2 矿山爆破开挖边坡稳定性分析方法

2.1 拟静力法

拟静力法主要分析矿震作用对边坡稳定性的影响，可以确定在爆破前后边坡稳定性的变化情况。该方法的使用思路在于建立简化的矿山爆破振动模型，将爆破的作用简化为水平和竖直两个方向的作用，分析振动对矿山的加速度影响，作用位置设置在滑移体的质量中心，以最不利于边坡稳定的方向作为加速度方向，之后通过进行力学分析将动载荷转换成矿山的有效静载荷，之后使用极限平衡理论确定爆破荷载下矿山的安全系数，技术人员进而可以确定矿山爆破的参数。

2.2 动力有限元分析

动力有限元分析是一种对边坡安全系数计算的数值解法，矿山被划分为多个小结构体，通过分析可以确定矿山的静力荷载能力，以及应力与应变之间的关系，是目前对边坡稳定性分析中一种比较理想的分析方法。针对不同工程地质的边坡，有限元分析法都能建立合适的模型完成数值分析工作，在利用有限元分析模型时，既可以采取线型分析的方式，也可以采用非线性分析方法。分析过程中，对边坡模型中的任一点，都能进行矿山爆破荷载的精确计算，并且可以分析在受到荷载之后该点的影响，最终分析出爆破荷载所导致的总体应力、应变情况。

2.3 极限分析法

机械能分析法会使用塑性力学定研究矿山边坡的稳定的上限和下限，通过求解获得静态许可应力能够负载的荷载，并确定不能超过实际破坏负载的要求，要求矿山开发时，任何时候静态许可应力场都要满足平衡方程以及相关边界条件。上限定理要求破坏荷载应该小于或者等于动态许可速度场的负载，对边坡稳定性的分析工作中，可以使用极限分析法将矿山的滑动体分成不同条块，对条块的位移场做出明确规定，并使用平衡方程获得安全系数，从而对边坡平移破坏进行求解[2]。如果在分析过程滑移体出现倾斜界面，可以将其分为几个条柱，然后在三维条件下进行极限分析，达到控制分析误差的目的。

2.4 三维矢量和法

三维矢量和法的分析基础是抗滑安全系数，可以分析边坡体受到荷载作用后，利用滑动面可以计算出极限抗滑力和滑动面间滑动力的比值，確定抗滑安全系数，通过计算矢量和获得力的总和。利用矢量和法，可以研究边坡动力的稳定性，计算分析获得边坡振动中存在的动力特征，从而明确边坡的稳定状态。利用边界元法还可以研究边坡内部的应力分布，再结合矢量和法分析，就可以获得边坡的安全系数。

3 爆破开挖对矿山高坡稳定性影响分析实例

3.1工程概况

某砂石矿山为凝灰岩，年产量1200万吨，采用台阶爆破方法开采，台阶高度15m，工作台阶坡面角75°，设计确定终了台阶坡面角为53°，最终帮坡角44°，边坡高差250m。

3.2边坡稳定性

该矿山经过多年开采之后，边坡逐渐升高，对矿山的开采已经造成了影响。针对该矿山的其概况，建立了高边坡的数值模型，研究了边坡的二维稳定性，通过分析，发现该高边坡存在着两条潜在的滑移路径[3]。结合所建立模型，继续分析了高边坡在爆破下所受到的影响，实验中设置了三个爆源，对每个爆源设置三个监测点，记录监测点和爆源的距离，以及爆孔的最大单段药量。在高边坡区域还设置了专门的检测系统，对高边坡垂直方向在爆破之后的频率和峰值加速度进行采集，为后续数据分析工作提供支持。之后使用二维矢量法展开分析工作，研究静载荷状况下矿山高坡的稳定性，经过计算，两处的抗稳定安全系数分别为1.44和1.20 ，矿山爆破作用下，两处边坡潜在滑面抗稳定安全系数为1.24和1.14，说明在爆破情况下，安全系数明显降低。对于拟静力法和极限分析法对边坡稳定性的分析，爆破状况下的安全系数明显小于正常情况，选择所有结果中安全系数最小的结果进行分析，两个边坡的潜在滑面抗稳定安全系数大于1，因此说明必边坡依然处在稳定状态，满足工程建设要求。

3.3边坡稳定性保障方法

通过以上分析，由于爆破开采，会导致边坡稳定性受到一定的影响，所以需要采取一行措施有效控制爆破对高坡的影响。目前有控制震源能量和控制矿震波传播两种思路，主要有以下集中具体方式：

分离阻隔爆震波。阻隔爆震波是一个从过程降低振动的方式，通过吸收波振动的能量，避免高坡受到影响。技术人员应该在高坡周围的一定范围设置破碎带或者裂缝降低爆破震波的强度，避免震波直接作用于高坡影响边坡的稳定。

分散装药。实际矿山爆破开挖的工作中，只有在震动强度达到某一个固定值才能让高边坡真正失去稳定性。因此，可以通过分散装药的方式避免爆炸的能量过于集中，从而降低震源能量有效控制开挖对高边坡产生的不利影响。

4结语

对矿山进行爆破开挖会影响高边坡的稳定性，所以使用爆破法施工时采矿企业应该提高对边坡支护稳定性的重视。相关人员可以使用分离阻隔爆震波，分散填装炸药，多段演示矿山爆破的方式降低对边坡的影响，提升对边坡的防护，解决边坡失稳问题，为矿山工程顺利开采创造良好条件。

参考文献：

[1]邓敏.矿山爆破开采对矿山高边坡稳定性的影响研究[J].世界有色金属，2018（07）：216-217.

[2]张博潇.矿山爆破开采相关问题的浅谈[J].中国金属通报，2018（05）：50-51.