王尚文

地质灾害是露天矿开采中常见的问题，因为地质灾害的存在，不仅会给开采带来影响，还会给开采人员的生命安全带来影响，所以为了降低露天矿开采的安全系数，相关研究人员，对露天矿的地质灾害做出了相应的研究，主要是对地质灾害的类型和种类进行了研究，并针对地质灾害，采取了适宜的控制措施。通过这类研究和控制，有效实现了对地质灾害的控制，降低了地质灾害的影响，但是，实际的露天矿开采过程中，因为地质环境相对复杂，露天矿地质灾害的成因不同，就会给露天矿带来影响，造成露天矿地质灾害频发，所选择的控制措施无法发挥相应的作用。基于此，本文对露天矿地质灾害进行研究，分析露天矿地质灾害发生的主控因素，再对它的发育规律进行研究，旨在做好地质灾害的合理研究的，并为后续的地质灾害控制奠定基础，降低地质灾害给露天矿开采带来的影响，全面提升露天矿的开采安全系数，推动露天矿的发展，确保露天矿的服务能力，使得露天矿的开采安全系数得到全面的提升。

1 工程概况

1.1 工程概况

本次研究场地位于武山县城关镇干石沟下游沟口一带，行政归属武山县城关镇，距离武山县城约6km。地理坐标：东经：104°50′00″～104°54′00″；北纬：34° 43′ 30″～ 34° 53′ 00″。

结合露天地质的实际情况，再对矿山的基本情况进行研究，先分析矿山的开采现状，具体情况如下：

矿山早期属民采、盗采，在干石沟南北两侧形成两处小的不规则形状采空区，相距约50m，采坑掌子面高陡，无安全平台和清扫平台，亦无固定排土场，剥离弃土和采矿弃渣直接堆放于沟岸坡脚，局部地段存在挤占沟道现象。该矿山粗放式开采极易引发或加剧崩塌、泥石流等地质灾害，对矿山企业的财产和作业人员的安全造成威胁。

现结合本工程的基本情况，对本工程中的地质灾害问题进行研究，详细分析地质灾害的主控因素，确保地质灾害得到合理的控制。

1.2 地质灾害研究

结合上述工程的地质工程状况，对具体的地质灾害进行研究，从而得到该区域地质环境的基本情况。其中，本工程的地形条件中，自然坡陡高度的地质环境复杂程度中，岩坡复杂＞30，较复杂为30～15，简单为＜15，另外，地形坡角中，复杂＞30，较复杂为30～15，简单为＜15。土坡复杂＞15，较复杂15～8。简单＜8，另外，岩土性质中，土层厚度属于复杂为＞10，较复杂10～5，简单的为＜5，另外，岩层厚度中，复杂为薄层状，较复杂为中厚～厚层状，简单为巨厚层状。另外岩层或土层中，复杂的为多元组合，较复杂的为二元组合，简单的为岩性单一。对于地质构造中，贯通性结构面与斜坡的关系中，复杂的为外倾临空且倾角＞20°，较复杂的为外倾临空且倾角20°～10°，切向临空且倾角≥20°，顺向不临空且倾角≥20°。

结合上述内容的基本情况，可以对武山县地质灾害进行研究，在明确复杂地质环境的基础上，能够保证地质灾害的分析效果。为进一步对地质灾害进行研究，需要对现有的地质灾害进行研究，并对其危险评估分级进行研究，确保灾害得到明确分析。结合评估结果，可以获取本工程的实际情况，为了实现对地质灾害的研究，还要对地质灾害的种类进行简单分析，详细的内容如下。

（1）泥石流灾害。泥石流灾是露天矿常见的地质灾害类型，受到降雨、融雪和溃坝等因素的影响，造成大量固体碎屑物、石块甚至是具有极强冲击力的巨石，并且进入到露天矿中，不仅会给露天矿带来影响，还能给后续的开采作业带来影响，严重干扰露天矿开采的顺利进行。

（2）地面沉降变形灾害。地面沉降变形多因地质作用和人类活动等的影响，构造运动及的地面加载都会引起地面垂直或地面标高的改变，都会导致地面形态发生变化，进而就会给露天矿带来影响，甚至造成严重的人员伤亡。

（3）地震灾害。这类灾害是一种发生较为常见，和不可控的原因，主要是因为地壳运动引起的问题，因为地壳运动，会造成地面振动，裂缝或变形等问题，这些问题的综合影响，就会给交通、通信等工程带来影响，直接给露天矿的正常开采带来影响，甚至还会给开采作业中的工人带来生命威胁，严重影响矿山开采的安全系数。

（4）滑坡。露天矿开采过程中，会产生大量的采空区，而采空区因为没有顶端，所以采空区也是露天的，但是采空区周边的围岩就无法保证围岩的承载能力，部分围岩可能会因为露天矿的开采深度，造成滑坡的问题，这样的滑坡问题，可能给开采人员的生命带来影响，降低矿山安全生产的系数。同时，还可以因为斜坡外形的改变，造成坡体的应力分布发生变化，这种情况下，就会造成坡体处于临空状态，使得坡体失去平衡，从而导致滑坡的问题，此外，如果岩体力学发生变化，导致坡体强度发生变化，在风化作用的影响下，坡体的稳定性会发生明显的变化，如果不能对坡体的稳定性进行保证，就容易造成坡体出现滑坡的问题。最后，坡体直接受到各种力的作用，在这些力的影响下，坡体原有的平衡体系就会被打破，最终造成坡体出现问题，并给露天矿的开采人员带来安全威胁。

（5）矿山与地下工程灾害。结合矿山的基本情况，可以发现矿山在实际工作中，可能受到每层自然，洞井塌方冒顶和偏帮、鼓底、岩爆、突水、瓦斯爆炸等，都会影响矿山与地下工程的安全，甚至还容易引起严重的安全隐患，这些因素，都是常见的矿山与地下工程灾害，都会给矿山和地下工程带来影响，不利于矿山和地下工程的安全系数。所以，为了满足矿山与地下工程的基本需求，需要结合实际情况，做好上述问题的控制，从而提高矿山的安全系数。

（6）特殊岩土灾害。结合矿山的基本情况，对矿山的相应岩土进行分析，结果得到矿山中的特殊岩土包括，黄土湿陷、膨胀土胀缩，冻土冻融、冻土液化，淤泥触变等内容，这些内容的合理控制，可以有效降低这类因素给露天矿带来安全隐患，利于露天矿的安全开采，所以，为了满足露天矿的基本需求，需要做好露天矿特殊岩土灾害的控制，采取合理控制措施，降低露天矿特殊岩土灾害的影响。由于露天矿开采属于露天进行，所以，较比地下开采，露天矿的安全系数，相对较高，但是特殊岩土灾害给露天矿带来的影响是相对较大的。为了开采的安全，需要注意对特殊岩土灾害的控制降低岩土灾害的不良影响，全面提升露天矿开采的安全系数，提升露天矿的矿产能力。

上述所有灾害都是露天矿常见的地质灾害，为了实现对地质灾害的研究，需要结合地质灾害的实际情况了解造成地质灾害发生的主控因素，针对主控因素进行研究，再确定面对矿山地质灾害的控制措施，进而保证露天矿开采作业符合实际的要求，保证露天矿的安全作业，降低隐患影响。

2 露天矿地质灾害发生的主控因素研究

结合武山县的基本情况，对该县的露天矿的地质灾害发生的主控因素进行研究，详细的内容分析如下。

2.1 人类活动的影响

人类活动是造成露天矿地质灾害的主控因素，人类活动包括房屋开发、道路开发，矿产开采等，这些因素的存在，就给露天矿周边的水土带来影响，一旦发生降雨，就容易造成坡体水土流失，甚至是坡体滑坡问题，严重影响坡体的安全系数。所以，人类活动就是露天矿坡体滑坡的主要因素。

2.2 地下水与植被

地下水与植被是影响露天矿开采的主要因素的，地下水在实际的矿山中，它的补给、径流和排泄条件，会受到气候因素、地形地貌、地质构造、岩性特征等因素的影响。总体来说，基岩山区和丘陵地区是地下水补给、径流区域，而河谷区，则是地下水的排泄区，为了满足露天矿开采的基本需求，需要保证地下水和植被的合理性。

综上所述，可以发现，武山县的植被覆盖情况，部分区域的植被覆盖情况，并不是很好，容易诱发法水土流失、泥石流等地质灾害，严重威胁露天矿的安全。

2.3 地层岩性与构造

结合武山县的实际情况，可以发现武山县的露天矿矿区具有较为复杂的地质构造，因为地质构造相对复杂，就容易给地质灾害的发生建立基础，造成的地质灾害问题，地质灾害的发生，也与复杂地质类型有直接关系。

2.4 地形与地貌

地质灾害的发生，与地形与地貌有直接的联系，适宜的坡度和高差是斜坡变形的基本地形条件，大量的调查资料显示，坡度为20°～50°、坡高35m～150m的斜坡是发生破坏的优势地段。从地形地貌特征来看，本段山体多陡坎，高差明显，边坡坡度约30°～50°，坡脚因采矿活动改造，形成高陡边坡，具有较好的临空条件，倾陡的斜坡为不稳定斜坡的形成造就了有利的地形条件。

2.5 气象及河流

气象与河流也是地质灾害发生的主控因素，为了降低地质灾害的发生概率，需要对地质灾害进行控制，降低主控因素给地质灾害。武山县位于甘肃天水市，气候属于温带大陆性半湿润季风气候，同时，区内多年平均降水量为550mm～600mm，降水年内分配极不均匀，降水主要集中于7～9三个月，约占全年降水量的65%，且多以大雨、暴雨的形式出现。在区内曾出现过日最大降水量113mm，1小时最大降水量57.3mm的降水记录。这种短历时、大强度的降雨极易造成斜坡失稳变形。

综合上述内容，就是露天矿地质灾害发生的主控因素，为了进一步对地质灾害节能性研究，还要对地质灾害的发育规律进行研究。

3 露天矿地质灾害的发育规律研究

结合露天矿的基本情况，对露天矿的地质灾害发育规律进行研究，详细的内容分析如下。

3.1 地质灾害的空间发育规律

结合本工程所在区域的实际情况对露天矿地质灾害的空间发育规律进行研究，从而得到如下的相应内容。

（1）沿露天矿开采区周边分布。结合地质灾害的基本情况，发现本工程中，主要以滑坡和泥石流为主，其中滑坡和泥石流主要集中在露天矿的周边因为开采带来的岩体变化，导致边坡承载能力不足，容易引起地质灾害。

（2）沿矿区成条带状分布。受地质构造和岩性的影响，武山县境内的露天矿主要分布在富集矿区的区域，这样也就是的矿区呈现条带状的情况分布，再加上露天矿采空导致地面塌陷及半生地裂缝，所以地面塌陷在空间上呈现条带状的分布状态，符合矿区开采的基本情况。

（3）地形地貌控制地质灾害的发育情况。结合本工程的实际地形地貌，可以发现地形地貌和地质灾害的发育有直接关系，其中，地形切割强烈的区域，各类小型沟谷发育相对较好，这类区域的地质灾害发生概率也就相对较高。滑坡则是因为后续坡体的扰动带来的问题。

（4）地层岩性也是地质灾害发育的主控因素。结合矿区的基本情况，可以发现地层岩性与地质灾害的发育是有直接关系的，随着开采活动的深入，上覆岩体自重和附加重力的作用下，容易造成坡体发生变形，进而造成地质灾害的发生。

3.2 地质灾害时间向发育规律

结合本文露天地质灾害发生时间，对既往地质灾害的发生时间进行归纳总结，结合总结的数据，做出一个地质分析，从而得到地质灾害容易在 工程活动强烈地时期，另外，一年当中崩塌容易发生在降水集中时段，也容易诱发隐患和问题，再之后，坡体滑坡多发生在开采活动较为强烈的时期。

综合上述分析，可以发现地质灾害在空间和时间上的发育情况，所以为了实现对灾害的控制，也需要从空间和时间入手，实现对地质灾害的控制，降低地质灾害的影响，确保露天矿的安全开采。

4 露天矿地质灾害的防治措施研究

结合本工程的实际情况，对地质灾害进行有效地防治，降低地质灾害给本工程带来的影响，全面提升本工程的服务能力，降低外界因素给露天矿带来的影响，确保露天矿的开采效率和开采安全系数。

4.1 泥石流防治

干石沟泥石流规模属小型、中易发的泥石流沟，水土流失严重。近年来，武山县水利部门对干石沟小流域治理工作已见成效，但由于本次拟建的露天矿山修建于干石沟沟道内，不可避免的对拦挡坝进行回填掩埋，加之矿山的无序开采，弃土弃渣在沟道坡脚随意堆放，人为挤占沟道，使该沟在汛期洪水径流不畅，泥石流灾害的威胁依然存在，必须采取如下措施进行防治：

（1）委派专职监测人员，在汛期对泥石流沟谷进行监测，一旦出现强降雨或暴雨天气，应迅速组织人员撤离，确保矿山生产的安全。

（2）清理坡脚弃渣，疏浚沟道，在矿区至沟口段修筑排导堤。

（3）拟建矿山在开采时，必须建设合理的排土场，集中堆放弃土弃渣，强化对渣土的管理工作，严禁在工程的沟道内随意堆放渣土，保持沟道的畅通。具体措施为：①建立防水、排水系统，在废石场边沿挖排洪沟。②废石场坡脚设钢筋笼（笼内用大块废石充填）或拦渣墙。

（4）绿化工程。根据当地的自然环境条件，选择当地生长的植被进行防护，防止水土流失，减少环境污染。

4.2 不稳定斜坡防治

评估区矿体结构发育的X1、X2、X3、X4、X5不稳定斜坡均为岩质边坡，在平整场地过程中，对其加剧发生的可能性均较大，对露天矿产开采工程正常运营和施工人员、机械危害大，针对这五处不稳定斜坡的发育特点和危害方式，必须采取如下措施：

（1）露天采坑在设计和施工初期，要保留合理的坡比，边坡预留工作平台和安全平台，最终边坡角不大于60°。

（2）建议首先清除不稳定斜坡坡体上的危岩体，采用机械或爆破手段，顺序从上到下，防止二次发生垮塌造成人员伤害。

（3）建议在高陡边坡段设被动防护网加固危岩体，防止落石或崩塌物危害坡脚设备及人员安全。

（4）在修建露天矿山工程之前地质灾害防治工程措施一定要先行，拟建工程优先选择布设在原始稳定地层上（未经扰动），距人工边坡布设的防治工程不小于3m。

（5）工程建设和运行期间建立评估区地质灾害监测预警体系，并由专人负责监测和预报，特别是雨季应加强拟建场地周边的地质灾害巡查和监测预警工作，发现险情及时采取有效处置措施。

4.3 地面沉降及地震的控制

地面沉降多因采空区带来的影响，所以为了降低沉降风险，需要注意采空区的回填作业，确保采空区的回填效果。至于地震带来的影响，需要做好矿区的防护工作，做好矿区相应位置的加固降低安全风险的影响，确保矿区开采的安全系数。

5 结语

本文结合实际情况，对露天矿地质灾害的发生主控因素及发育规律进行研究，先结合武山县露天矿的基本情况，对矿区的基本情况，进行阐述，之后，在对现有的地质灾害主控因素进行研究，最后对发育规律和地质灾害的防控措施进行研究，降低地质灾害的发生概率，确保矿区开采的安全系数，推动矿区的积极健康发展。