露天边坡（共10篇）
露天边坡 篇1
0 引言
煤炭作为中国重要的矿产资源, 对国家经济建设做出了巨大贡献, 就目前来看, 煤炭仍然是中国不可或缺的一大基础能源。露天煤矿作为中国煤矿开采的重要组成部分, 为中国提供了所需的煤炭资源, 为经济发展提供了能源上的支持。但是, 在露天煤矿开采过程中, 边坡治理问题尤为突出, 是需要深入的研究及探讨的问题, 只有切实解决好边坡治理问题, 才能提高露天煤矿开采效率, 充分确保开采工作安全。
1 露天煤矿边坡治理基本情况
早在20世纪60年代, 中国露天煤矿边坡治理工作就已着手进行, 为保证露天煤矿安全顺利开采, 发展到80年代, 边坡治理和研究进入到快速发展阶段。为进一步保证煤炭产量, 国内大型露天煤矿均相继进行了边坡治理研究, 并取得了一定的研究成果和治理效果。
1.1 露天煤矿边坡是动态的地质问题
自从建国以来, 中国对自然资源的大规模开发和利用逐步加大, 露天煤矿开采深度随之不断增加, 边坡由原来的几十米、一百米, 不断发展到600 m甚至700 m。而随着边坡深度不断加大, 露天煤矿边坡逐渐呈现出动态发展过程, 且随着露天煤矿开采的深入, 边坡治理的难度和技术要求越来越高[1]。
露天煤矿边坡不仅是露天煤矿的治理难题, 同时也是露天煤矿的一大重要组成部分。由于露天煤矿随时处于挖掘开采状态, 边坡也会随着露天煤矿开采不断扩大, 同样处于一个动态变化过程。同时, 在露天煤矿开采初期, 基本上很少出现滑坡等事故, 其原因就在于在施工过程中, 会尽可能减少剥离问题, 使边坡呈现缓坡的特点。
1.2 边坡对地质条件要求严格
矿藏开采的主要目的就在于获得矿中的自然物质和能源, 这些有价值的自然物质是地表变迁的结果, 它们一般都储藏在地质条件特殊的环境中, 有其特定的地质环境或地质构造。所以, 露天煤矿的开采也在特殊地质构造上进行。边坡作为露天煤矿的组成部分, 它的形成依赖于特殊的地质环境, 且其它地质建筑如水坝, 可根据人的需求建立在合适的地理位置, 但露天煤矿边坡则不同, 只能根据煤矿资源所在位置形成, 因而露天煤矿边坡的地质环境相对于其它地貌来说, 十分复杂且难以治理。
2 影响露天煤矿边坡稳定的因素
2.1 岩石矿物的组成要素
不同岩石矿物有不同的物理性质, 所拥有强度也存在较大差别。许多岩石的矿物质很硬, 可承受自然风化和影响, 承受因为矿产开采导致的应力。而有的岩石矿物相对较软, 易溶于水且易被风化。在露天煤矿开采过程中, 常见的岩石类矿物就属于质地较为柔软的矿物, 会导致滑坡的为蒙脱石矿物, 这类矿物吸水性强, 透水性弱, 容易被风化导致滑坡产生。岩石具有定向和非定向的区别, 定向排列的岩石强度具有方向性, 层理方向的岩石强度要低于垂直方向的岩石强度。同时, 岩石的力学具有非均质性, 也就是岩石内部性质变化不同。在实践中, 经常可以看到这样的现象, 一小石块的无限侧抗剪强度便可支撑起数千米的边坡, 使其趋于稳定[2]。
2.2 开采中的爆破作业震动因素
开采作业中的爆破、震动等会影响到边坡稳定, 主要是从三方面予以考虑:a) 爆破作业破坏了边坡岩体, 降低了岩体本身和其矿物质的强度, 使内部松动增加, 继而使雨水、地下水等侵入岩体, 加速岩体风化;b) 因为爆破作业的震动力使岩体出现滑动, 边坡稳定性随之大大降低;c) 因为爆破作业的震动力, 同时岩体已受到破坏, 减轻了岩体本身的抗破坏力, 由此威胁到了露天煤矿边坡的稳定性, 加速岩体下滑 (见图1) 。
2.3 构造应力因素
露天煤矿边坡处于地应力场内, 地应力包括自重应力外, 还包括水应力、温差应力、残余的地质应力等。其中, 构造应力应重点考虑, 其影响着露天煤矿边坡的稳定性。通常较大的深部构造运动基本上均会产生新的应力、新的构造形迹及边界条件, 就目前的科技发展水平来看, 尚且无法计算出自然状态下的原始应力, 也没有所需工具来确定应力大小。构造应力的存在会驱使边坡向采空区变形, 使原有的空隙和裂痕加大, 导致岩体强度降低、坡底处应力加强的结果。由此可看出, 构造应力的加强会影响到边坡稳定性, 不利于露天煤矿顺利开采。
2.4 水的因素
水的因素是影响露天煤矿边坡稳定性的关键因素。在露天煤矿滑坡事件中可看出, 滑坡多发生在雨后、雨季和解冻时期, 或是因为露天煤矿排水技术较为落后或排水方法不当, 导致边坡不稳定。可见水的影响是影响露天煤矿边坡稳定的关键因素。露天煤矿中边坡岩体的含水带主要包括孔隙含水带、风化裂隙含水带和构造裂隙含水带等, 主要表现形式就是岩石的表土含水、风化岩层含水和基岩含水。岩石的表土含水和风化岩层含水是随季节变化而变化的, 基岩含水由于在岩石矿物内部, 水分一般不会发生变化。基层岩中构造裂隙不易发生变化且互不贯通, 导致基岩内部含水分布不规律, 因而地质研究人员无法对基岩中水文地貌有深入了解, 给边坡稳定带来了很多不确定性。
3 露天煤矿边坡的治理
3.1 建立边坡监测站点
建立边坡监测站点, 从而建立全面的监测网。监测网不仅应对边坡平面进行实时监测, 同时也要对边坡进行立体监测。监测网的形成需在建立前具有良好规划。可一次完成建立, 也可分阶段、分步骤建立监测网。应分别在边坡的主滑面、可能发生的滑动面、地质分层位置等都建立监测点, 重点监测可疑面、风化面等地带[3]。
3.2 使用监测设备
运用适当的监测设备对边坡稳定性进行检测, 主要包括边坡应力监测设备和地下水监测设备、地表变形监测设备等。地表变形监测主要是对边坡产生的异常情况予以检测, 能及时发现边坡出现滑坡的可能性, 对可疑情况采取及时解决措施并制定应急策略。通常使用的仪器设备有两类, 即定期对地表位移进行监测的大地测量仪器及可监测地表位移变化的专门设备用于边坡监测。同时, 还应使用边坡应力监测的设备, 包括边坡内部应力监测仪器、锚杆预应力监测仪器、支护结构应力监测仪器等, 对地下水进行实时监测。
4 结语
煤矿资源作为中国尤为重要的能源, 关系着中国的经济建设乃至人民生活与生产。煤炭资源并不是取之不尽、用之不竭的, 所以务必要科学合理地规划煤炭资源开采。露天煤矿作为煤矿开采的重要部分, 边坡的稳定与安全影响着露天煤矿开采顺利进行, 因此, 要加强露天煤矿边坡的治理, 找出影响边坡稳定性的因素, 有针对性地制定措施, 提高边坡稳定性, 从而为露天煤矿开采提供安全可靠的环境。
摘要：主要分析了露天煤矿边坡工程的基本情况, 着重阐述了露天煤矿边坡稳定的关键影响因素, 不仅找出了影响边坡稳定的因素, 而且还为边坡治理提供了坚实理论基础。最后提出了露天煤矿边坡的治理措施。
关键词：露天煤矿,边坡稳定,因素,边坡,治理
参考文献
[1]贾艳杰.某小型露天煤矿边坡稳定分析研究[J].矿业装备, 2014 (12) :93-94.
[2]杨建伟.浅析影响露天矿边坡稳定的主要因素及防范措施[J].黑龙江科技信息, 2011 (22) :270-271.
[3]张艳博, 张国锋, 田宝柱, 等.露天煤矿边坡稳态影响因子敏感性分析及滑坡控制对策[J].煤炭工程, 2011 (5) :105-106.
露天边坡 篇2
边坡管理办法
第一章 总则
第一条 边坡滑坡是露天矿安全生产的重大隐患之一，露天矿边坡的稳定与否，是直接关系到矿山能否正常生产的重要前提。露天矿边坡研究与治理工作是矿山技术工作不可缺少的一部分。为了加强露天矿边坡管理工作，有效防止坍塌、滑落和片帮对安全生产造成的影响，保证人员和设备的安全，特制定本管理办法。
第二条 本办法依据《内蒙古自治区露天煤矿安全质量标准化标准及考核评级办法》（内安委会发[2008]4号）及其附件《露天煤矿边坡管理暂行规定》、《黑岱沟露天煤矿雷达预警暂行管理办法》进行编制。
第三条 露天矿边坡管理的基本任务是采取不同的边坡监测手段，对工作帮、非工作帮的边坡变形、位移等情况进行监测。为露天矿安全开采提供可靠的数据。每年对已经出现的边坡滑落和变形预报提出整治方案，并做好施工中的监督、管理工作。不断总结露天矿边坡管理经验，搞好露天矿边坡管理工作。
第四条 生产技术部作为边坡管理的职能部门，职责如下：
（一）健全边坡管理机构，成立露天矿边坡管理小组，配备专业技术人员，按期进行边坡观测，及时提供观测数据，每季度作出边坡监测分析报告，报矿领导及有关部门。
（二）定期进行边坡变形、位移监测及边坡地下位移监测，掌握第一手资料，应用计算机进行边坡位移分析。
（三）监督生产部门严格执行《神华准格尔能源有限公司安全质量标准化管理办法》。
第五条 边坡管理作为生产管理的一项重要内容，露天矿生产部门职责如下：
（一）把边坡管理工作纳入日常生产管理，负有业务保安责任。
（二）根据、季度采剥设计、月度计划中的到界台阶及边坡稳定的要求，提出确保到界台阶及边坡稳定的安全施工措施。
（三）加强生产现场管理，工作面必须放线开挖、排土，严禁出现超高、超限台阶，加强工作面水的管理，如发现不按设计施工或违反规定以及出现滑坡险情时，有权责成相关部门及时处理，在紧急情况下，有权停止有滑坡险情或险情危及区域的生产或施工作业，以保证安全。
第六条 边坡滑落作为煤矿重大灾害事故之一，露天矿安全部门职责如下：
（一）把边坡管理工作纳入日常安全监察工作，负有业务保安责任。
（二）督促检查生产部门落实采剥设计、计划提出的边坡稳定技术措施。
（三）在安全检查中，如发现不按设计施工或违反规定以及出现滑坡险情时，责成有关部门及时处理，在紧急情况下，有权停止有滑坡险情或险情危及区域的生产或施工作业，以保证安全。
第七条 露天矿应在矿长、总工程师的领导下，建立地质、测量、采矿等工程技术人员参加的边坡管理机构，从事边坡管理、科研工作。
第二章 地质测量
第八条 根据边坡不同区段的软弱结构面（包括软弱层面、节理面、断层面等）发育程度、含水情况及与其空间关系，每8—10年划分一次 2
边坡类型。
Ⅰ型：稳定型
1.以坚硬岩层为主，软弱结构层（面）不发育，有很少的软弱结构层（面）或层间距很大（>30m）；
2.软弱结构层（面）倾角大于采场最终边坡角，小于软弱结构层（面）的内摩擦角；
3.软弱结构层（面）走向与采场最终边坡走向的夹角接近； 4.岩体构造简单，含水性差，透水性强，不影响边坡稳定。Ⅱ型：基本稳定型
1.坚硬岩与软岩互层，软弱结构层（面）发育，软弱结构层（面）多或层间距较小（15-30m）；
2.软弱结构层（面）倾角等于或稍大于采场最终边坡角； 3.软弱结构层（面）的走向与采场最终边坡走向的夹角大于 30°；
4.岩体构造不复杂，含水性中等，对边坡稳定有一定影响。Ⅲ型：不稳定型
1.坚硬岩与软岩互层，软弱结构层（面）极发育，软弱结构层（面）很多或层间距很小（<15m）；
2.软弱结构层（面）走向与采场最终边坡角，大于软弱结构层（面）的内摩擦角；
3.软弱结构层（面）倾角小于采场最终边坡角，大于软弱结构层（面）的内摩擦角。
第九条 边坡岩移的观测工作，应采取多种方法进行，搞好地质测量监测配合，注意引进新技术、新仪器，研究新方法，采用测量方法观 3
测，其方法、精度要求执行煤炭部颁发的《煤矿测量规程》的规定。
第十条 在雨季前，对有滑动迹象的边坡，要提出预报和处理意见，并采取有效措施。对生产及地面大型设备或固定建筑物，有严重威胁的滑坡与滑坡迹象地段，要及时向总工程师、分管领导和有关部门汇报，并由相关部门上报上级机关。
第十一条 对已出现的滑坡、有滑坡迹象及预计滑坡的危险区，必须进行岩移监测，监测工作采取专业小组与相关部门监测相结合的方法进行。对Ⅲ型采场必须设专门小组进行长期岩移监测工作，及时提供信息，不断总结经验。
第三章 设计
第十二条 边坡监测点布臵设计
（一）GPS位移监测点的布臵：按照监测点所形成的区域要涵盖边坡所在区域的总体要求，结合露天煤矿边坡区域现场环境和地质环境等因素，选择具有代表性的点，同时在重要的道路、建筑设施、开采通道等位臵布设监控点。一般选择边坡区域内易于观测，且可能出现较大变形的部位设立监测点实现以点代面对边坡进行监测。
（二）应力监测点的布臵：监测点布臵在加固锚索靠近坡脚最近一排。
第十三条 采剥设计和单项工程设计必须保证边坡稳定，特别对Ⅱ、Ⅲ型边坡有关的各项工程，都必须有完整的工程设计，设计要包括边坡稳定计算和分析。如不稳定则应做出必要的防滑工程设计，其工程费用要列入工程总概算中。
第十四条 边坡稳定验算、边坡稳定计算方法需经总工程师批准，方能计算稳定系数值及其参数。
第十五条 凡与边坡稳定有关的各项工程（如刷帮、爆破、清理滑体等）、需经相关部门会签，并经总工程师批准，否则一律不准施工。如需修改已批准的设计，应由原设计单位提出修改设计，重新进行稳定性计算分析，经原审批单位批准后方可施工。
第十六条 排土场设计应根据排土工艺和对边坡稳定的要求，做出相应的边坡稳定性分析验算。进行排土作业时，应严格控制排土场基地的处理方式、排弃强度。
第四章 分析
第十七条 边坡变形的监测分析
（一）边坡从出现滑动预兆到最终完全滑落要经历一段时间，或数月，或数年，其移动速度即单位时间内的位移量由小变大，最后发生急剧变化。因而根据移动速度的变化可预报滑坡。在发生滑坡之前，边坡的内部应力应该表现为急剧增加或者突然变小。且应力的变化体现在位移变化之前。
（二）在边坡的变形阶段，每个月，每季度、每年都要对边坡的稳 定情况进行分析如：位移、速度、应力进行整理分析，并出书面报告，在边坡的临滑阶段，根据实际情况每一周、每一天甚至每一小时对安全隐患区域进行细致分析，并出示书面报告。
第十八条 边坡监测数据统计分析
总结观测数据，通过整理，可按不同需要，绘制下列各图：
（一）滑坡区域平面图。图上应绘出边坡的平面形状，地貌，测点及标高等；
（二）滑坡区域的断面图。图上应绘制出滑坡前后边坡外形，滑坡位臵及露头，测点标高、岩层、构造等；
（三）测点的各个X方向，Y位移方向及高程的位移、速度、加速度曲线；
（四）测点移动位移向图。根据滑坡区域监测图及滑坡机理，以及对所有滑坡相关资料数据进行科学的计算和论证，分析滑坡原因，总结滑坡规律，为以后作业现场的安全生产提供有力保障。
第五章 施工
第十九条 对于Ⅱ、Ⅲ型采场，与边坡有关的各项工程，必须在施工前下发必要的图纸，严格按设计规定的程序、境界和方法施工，在实际施工中注意分析、研究边坡稳定状态，工程竣工后提交竣工图，竣工报告中应写明边坡稳定状态分析意见，经会签后存档，并报工程审批单位备案。
第二十条 凡与边坡稳定有关的各项工程，必须根据设计的要求，提前或同时进行防滑工程施工。
第二十一条 临近采场最终边坡或到界台阶的最后一个采幅的穿孔，爆破和采剥工作应做出单项设计或技术措施。相关部门负责研究爆破参数，推广一些比较先进的爆破技术或其它减震措施。
第二十二条 工程施工测量应严格执行《煤矿测量规程》，保证测量精度。
第六章 整治
第二十三条 水是造成边坡滑坡的主要因素。对于地下水威胁边坡稳定的区域，需进行必要的疏干工作，如开挖疏水沟或拦截水沟，钻孔放水及群孔抽水等。
第二十四条 在采场、排土场周围，建立完整的防排水系统。每年雨季前，应进行全面检查、维修。
第二十五条 为维护边坡完整，防止边坡滑落，禁止任何单位及个人在到界边坡上乱挖乱采，如遇因此而发生的边坡滑落，要追究当事者个人责任。
第二十六条 对局部不稳定的边坡，须采取弱层爆破、削坡减载、预留保安平盘、边坡加固（护坡、挡墙、抗滑桩、表面喷水泥砂浆）等措施，或采取不切弱层、预留防滑煤壁的方法进行处理。
第二十七条 台级到界后，要清扫浮石，将台阶修整好，做好安全挡墙。
第七章 边坡科研
第二十八条 边坡科研是露天矿科研工作的一个重要部分，应根据每年实际情况拨出一定科研费用，进行边坡科研工作。
第二十九条 建立边坡试验设施，购臵必要的设备、仪器，开展系统的边坡科研工作，可采取与有关院校、科研单位合作的方法。
第三十条 各级领导应将边坡管理列入工作日程，有计划的举办边坡技术管理短训班、学术讨论会，大力推广边坡研究新成果，了解掌握国内外边坡管理新动态。每年组织一次边坡管理经验交流会。
第八章 边坡雷达监测预警
第三十一条 根据高台阶的地质情况，分析存在的潜在危险区域，并对这些区域进行重点的监测。
第三十二条 当出现以下情况时，系统会自动报警：
（一）硬岩情况下，当速度变化值超过10mm/h，变化像素达到两 7
个或两个以上；
（二）软岩情况下，当速度变化值超过6mm/h，变化像素达到两个或两个以上。
第三十三条 由生产技术部或煤炭科学研究总院沈阳研究院相关技术人员对监测数据进行分析，根据不同的情况，设臵相应的报警参数。
第三十四条 边坡监测雷达报警后，由技术人员通知露天矿生产指挥中心。
第三十五条 由生产指挥中心值班主任通知坑下危险区域作业人员，组织人员及设备撤离危险区域。
第三十六条 及时将相关情况上报矿领导及生产技术部领导。第三十七条 滑坡后，由技术员确定滑坡区域有无危险；确认无危险后由生产指挥中心通知露天矿工务队对滑坡区域进行清理，迅速恢复生产。
第三十八条 在滑坡后由露天矿生产技术部和煤科总院沈阳研究院共同对事故进行总结，并形成书面材料，由露天矿生产技术部和煤科总院沈阳研究院共同备案。
第九章 附则
第三十九条 本管理办法由黑岱沟露天煤矿生产技术部负责解释。第四十条
露天煤矿边坡变形监测技术研究 篇3
3.阜新市发展和改革委员会 辽宁阜新 123000
摘要：本文根据白音华三号矿边坡滑（移）动监测的实践，总结出较深露天矿边坡监测方法；用计算机进行监测数据处理并绘制出各种变形曲线图；由多次已经发生的边坡滑（移）动实践（兼有滑坡规律），初步探讨出露天矿边坡滑（移）动的普遍规律性。
关键词：露天煤矿；边坡；监测
引言.
通过对白音华三号露天矿边坡岩移监测的实践，分析了露天矿边坡监测方法。用计算机进行监测数据处理并绘制出各种变形曲线图；对露天矿边坡滑坡普遍规律性初步探讨。由于露天采矿形成采场，使得该地层自然压力的平衡遭到破坏。在一定的条件下，容易诱发产生边坡滑坡。露天矿滑坡严重地影响着露天采矿生产和人员的安全。因此，用科学的边坡滑坡监测方法，利用计算机处理监测数据并绘制各种变形曲线图，总结滑坡与外界条件及变形值的有机关系，寻找边坡滑坡的客观规律，逐步做到滑坡预报，对于露天矿生产和安全，提高经济效益和社会效益有着极其重要的意义。
白音华三号露天煤矿设计开采面积为51.38km2，主要开采煤层为2煤组和3煤组，共有5个主采煤层，2-1上、2-1中、2-1下、3-1、3-3煤层，平均厚度依次为3.80m、7.55m、4.75m、18.77m、6.66m。占总煤量为94%，其中的三个代表层，分别为2-1中、3-1和3-3煤层，占总煤量的71%。设计资源/储量为1432.89Mt，可采储量1375.57Mt，生产能力每年14.0Mt，平均剥采比4.38m3/t，服务年限89年，总投资265108.81万元，生产已初具规模.伴随着采矿活动，露天矿边坡滑坡频繁，尤其二、三标段滑坡严重，清邦减重增加大量的剥离量，使基建投资加大，纵观白音华三号露天矿边坡的现状，边坡布置观测网，设置观测站。
1.观测方法
1.1滑坡观测线（点）的建点
根据已经发生的滑坡实践及其理论分析，我们在采场南帮及东西两端帮及北帮共布设了21条观测线（点）（见图1）。观测线长300～450m之间，观测线布置间距一般为100m。控制点及观测点的标桩结构分为钢管、元钢等几种类型，外套PVC白色塑料管为混凝土模具，外涂红、白相间油漆，标志。非常直观醒目，便于寻找。
图1 采场边坡观测线
1.2观测方法
使用經过检核合格后的全站仪进行连测，在观测站全部测点埋设10～15天后进行观测，按“煤矿测量手册”、“煤矿测量规程”的要求，采用5″经纬仪导线与矿区GPS #B27、#B40等三角点联测，最终求其观测网控制点及观测点的三度坐标X、Y、Z（H）。使用电子速测仪（全站仪）对观测网进行观测，大大提高观测效率，该仪器有电子经纬仪，光电测距仪，数据记录器或数据终端组成。具有测角、测距、自动记录和计算的功能，具有精度高、数据稳定可靠、自动分析和输出的功能。
为比较边坡滑动前后变化，确定滑体形状大小，在滑坡后绘制1：1000滑坡区平面图，在图上应表示滑动裂缝位置、凸起和凹下等变形发生的位置及有关测量数据。
2.实施观测
2.1观测内容
预测：预测的目的是发现边坡何时开始滑动，可根据季节和观测线具体情况每7～30天进行一次观测，当观测点下沉大于30mm时，即为滑动开始。
滑动期观测：滑动期观测一般每月观测一次，在滑动速度快、变形大的情况下，应缩短观测时间，活跃期7天观测一次，以便全面掌握和研究滑坡规律。
2.2资料整理
首先建立三维假定坐标系统：
W轴------------沿铅垂线方向
X′轴-----------沿观测线方向
Y′轴-----------沿观测线方向
①填写观测点的平面坐标及高程表
②填写观测点水平距离表
③按观测线计算测点下沉W值和下沉速度。
V值
Wn=Hn-Hon
（mm/昼）
式中：Hon，Hn-------分别为n点滑动前后的高程
-------为n号点在数值面内两次观测分量之差
--------为n号点两次观测时间间隔差。
④测点的水平移动v和点间水平变形
～n+1 （mm/m）
⑤测点在垂直面内的移动向量W
⑥测点在平面的移动向量V
⑦应绘制观测线垂直下沉曲线图
⑧观测点水平移动与水平变形的曲线图
3.应用实践
3.1滑坡发生前的客观条件
白音华三号露天矿显著滑坡的发生条件有如下共性：
发生在雨季（大雨当中或大雨过后）；
发生在断层处或软岩层处（如页岩）；
滑坡前均出现与边坡走向近于平行的裂缝（大的裂缝宽达300～400mm）；
边坡点变形大，且速度快，空间变形达400～500mm，变形速度达300～500mm/天。
3.2对滑坡发生的理论分析
滑坡与时间因素有密切关系，边坡暴露时间越长，由于各种因素影响的积累，使边坡越来越不稳定，超过一定限度，就会发生滑坡。
对白音华三号露天矿滑坡的实测资料分析表明：滑坡都是发生在顺层边坡的剪切性破坏。这里的岩体中存在着抗剪强度较低的弱层面（如页岩），而且朝向采场（即顺层边坡），当弱层面上部岩体的自重和其他外部负荷所构成的下滑力超过沿弱层面的抗滑力时，上部岩体将沿此弱层面，向下滑（移）动，即形成滑坡。特别是在雨季，由于大量雨水在岩体裂隙中流动并形成一定的水位，产生水压，成为附加载荷作用于边帮上，改变了边坡岩体的受力状态，加之流水在某些弱层面的溶解和冲刷作用及其浮力作用，都将降低边坡岩体的稳定程度。
3.3滑坡因素分析
从白音华三号露天矿滑坡观测站观测工作中，不断的深入现场观看，滑坡之动态变化，总结影响滑坡因素：
露天矿边坡变形监测 篇4
关键词：露天矿,边坡,变形,监测
0前言
贵州锦丰矿业有限公司露天矿位于黔西南州贞丰县境内, 距离贞丰县70 km。西北至东南长约1 000 m，东北至西南长约450 m，呈椭圆形分布，其中，东南角边坡高度超过200 m，最低边坡高度位于西北角，其高度也超过130 m，最大坡比近1:1.5，属高徒边坡。矿区的地质条件：该矿属卡林型金矿，从最高处750平台到490平台，边坡岩石因地下水、地表水影响，破碎易风化，含水层，断层和岩层节理发育，稳定性差，支护难度大，出现多次局部滑坡现象，属地质条件复杂的边坡。根据生产要求，需要开展露天采坑各边坡的变形监测。
1 露天矿边坡特点
(1)边坡为岩石物质的较多，边坡幅度比较高，边坡相对较陡，安全系数比较低。
(2)因为矿体常年开采，所以露天矿边坡逐渐增高，因此，就有一定的开采。
(3)裸露状态是正常状态，自然风化直接影响矿体裸露地方，并经常受如爆破等因素影响。
(4)如果是金属类型的矿体，因为受到浅部构造的影响，具有比较复杂的工程地质条件。
2 变形监测目的
(1)通过对边坡进行变形监测，掌握其变形移动规律和灾变征兆，为保护边坡稳定和施工人员安全生产提供信息。
(2)掌握、分析露天边坡治理的效果。
(3)积累矿山工程变形监测的工作经验，不断改进监测方法，提高监测水平。
3 检验露天矿的边坡
3.1 布置边坡换测站
一条直线上的工作点和控制点组成观测线，控制点布置在露天矿的边坡或表面，滑体上布置工作点，一条观测线上方两个控制点，第一个工作点到控制点的距离为50～100 m，部分面线长度所在的工作测点要根据边坡的倾斜方向设定。一般以5～15 m为一个工作测点的距离，具体参数需要根据露天矿的台阶的高度和宽度、本身的深度设定，同一个台阶上应该至少设有两个观测点，其中一个靠边坡低，另一个靠边坡顶，观测点要设置在每一个台阶上，观测人员的安全性和测量数据的方便性为首先考虑到的观测点所设位子。应布置在工程地质条件比较复杂的地方;受地下水和地表水危害较大;已形成的或以服务较长时间的边坡;正在治理的边坡;如：运输枢纽、断层、岩层、破碎带、风化带等地方。
要设有专门的观测点在该具有特征性的部位进行检测，当观测到移动的低端时，就在该观测点的左、右、上、下增加观测点，这样就能准确的确定边坡的移动范围了。
3.2 边坡的检测
导线法是我们最常用的露天矿边坡检测法，在此基础上再配合水准测量法对工作点的高度进行测量。
进行观测工作时要将全部观测点埋设10～15天后才可以，观测时要将露天矿的基本控制网点和观测站的控制点并联进行观测，平面联测工作5分经纬仪导线或5分小三角进行，四等级的水准进行高层联测。并联后的观测点，即可按露天矿I级高程和露天矿I级导线测量方法和精度要求对工作点的高程和片面位子进行测定，两次测定要相互独立，如果两次测量结果的平面坐标均符合露天矿I级经纬导航仪的精度要求，则原始数据位测量值的平均值。如果想要在以后观测时能更方便一些，那么在计算各点的平面坐标时，应采用以观测线方向(以观测线两控制点方向为X轴，以据观测点较近的控制点为坐标原点的假定坐标系统)。露天矿边坡正常观测工作主要有如下内容：
(1)观测警戒：用来确定是否正常的边坡滑动，可根据观测线及季节的具体情况进行水准测量。
(2)滑动其测量：根据边坡活跃程度确定滑动期测量周期。
(3)滑坡后观测：包括观测点高程及滑体的大小、平面位子、记录滑落时间的变化情况等。
如果是地势陡峭的露天矿边坡，常采用前方交会的方法对观测点的平面位子进行测定，也可使用边角交会进行测定。基点是观测法测定的，可以根据在矿区现有基本控制网点，因为要采用强制归心，所以，必须建设混凝土观测墩在基点上。控制点必须设在不容易破坏且非移动的地方。可用水准测量法观测高程，也可用三角高程测量，该方法与导线法几乎相同。正常观测与导线法有相同的周期、内容等。得到观测结果后，计算共工作点的作坐标是可以按平差解析方法，然后求的位移量与首次观测结果相比较。
观测结果整理的主要内容：根据观测点高程和平面位置，计算变形值和位移，绘制变形曲线和移动图。
(1)剖面图的检测：图上应表示边界在滑坡前后的外形，各台阶物质、标高、地质构造界限、岩层、其移动量及各观测点。如果又相差较大的观测方向和滑动方向，滑动方向剖面图需要另画。
(2)滑坡区平面图：图上应表示标高及地形、滑体边界、地物、观测线、裂缝或滑坡前后台阶等，绘出各观测点的移动向量。
(3)如果一些测点具有代表性，需绘移动速度或位移随时间的变化曲线。
4 变形监测工作
4.1 变形监测网的布设
按照变形监测网的布设原则，以远离采坑的测量控制点M10和JF28作为固定控制基点，在采坑边缘选取相对固定、观测视线较好的地方，新建D1、D2、D3、D4四个控制点作为观测站，随着生产的进度的进行，又增加了D5、D6、D7三个控制点作为观测站。实际位置如图所示：
4.2 变形监测点布设的一般原则
监测点的布设按照岩石力学工程师的建议及生产的实际需要布设，以便更能反映边坡岩石的移动规律，在1 200×600 m2的采坑内，监测点的密度为40×40，在局部特殊区域应该加密布设。为了对所测数据的加工和整理，并能直观的反映局部地域的变化规律，我们将露天采坑分为6个区域，分别为：东部边坡、南部边坡、西部边坡、北部边坡、西部580，西部挡墙530。如图所示：
4.3 监测频率的确定
根据露天矿山生产工作的实际情况，按照变形监测的一般要求，每周、每日进行监测，在雨季或大爆破前后进行加密监测。
根据边坡岩体的性质，对于硬岩、软岩和风化岩边坡，监测点水平或垂直位移分别大于14 mm、20 mm、和30 mm时，即认为滑坡期开始，应进行全面监测。
4.4 观测的方法
变形监测宜采用相同的测量方法，由固定的测量人员使用同一仪器和设备，在基本相同的条件下进行。我们目前使用的是LEICA2002+R400全站仪，通过在已知观测点设站，后视另一个已知观测点，应用地形测量程序对所有监测点进行观测。
4.5 变形监测资料的整理和分析
(1)数据采集后，及时将所测数据通过SURPAC软件加工成线性文件，然后，导出观测数据，通过EXCEL加工原始数据。
(2)预测：各观测点是否发生移动和移动的原因和特点。
(3)综合边坡地质工作，对可能发生滑坡的滑动面位置、形状、大小、倾角和滑动体的大小、形状、滑落方向作出判断。
(4)对边坡移动岩体的滑动地段、滑落的时间以及危害程度做出推断。
(5)图件
根据所测数据制作每个监测点的位移矢量图，直观地显示各监测点的变化情况。下面以西边坡530各监测点在3月份1至8日观测数据为例，显示变化如图3:
通过图3可以看出总体变化很小，西部挡墙530边坡目前处于相对稳定状态。
5 结论及技术改进
综上所述，通过每天都对重点监测区域进行监测，对矿山的安全生产起到至关重要的指导作用;对边坡岩体移动及塌陷起到预警作用。但是，其影响因素也有很多，如人为误差的加大，受气象条件以及观测时间不同的影响，因与其它测量工作发生冲突，不能实时进行监测，数据分析繁琐，精度差，以及耗费很大的人力和物力等。那么，有没有一种自动的监测系统来代替测量师进行变形监测呢?答案是肯定的，它就是Softrock公司研制的自动监测系统。
(1)使用仪器：LEICA全站仪;
(2)使用软件名称及主要功能：a、软件名称：Quikslpoe。b、主要功能：对通过短信和邮件及时传输的数据进行加工整理后，能迅速将数据转换为图表，很直观的表示每个监测点的移动和变化规律，及时准确地给生产管理者决策提供依据。c、特点：1)可以24小时实时监测边坡状况。2)全自动监测，无需人工，安全可靠。3)能实现自动预警。4)监测结果误差小。5)数据处理快，管理方便且高效。
参考文献
[1]廖国华.边坡稳定[M].北京:冶金工业出版社, 1995.
[2]朱建军, 曾卓祥.变形观测的理论与方法[M].长沙:中南工业大学, 1997.
露天边坡 篇5
排土场边坡坍塌造成的危害十分较大较大，主要体现在三个方面：
1、排土场滑坡（坍塌）；
2、排土场泥石流；
3、排土场环境污染。
1、排土场滑坡（坍塌）产生的原因（1）建设初期设计、建设考虑不周。
（2）生产中排土不科学，没有严格按设设计要求组织排作业。
（3）排水设施不健全。大气降雨和地表水对排士场的浸润作用，是造成滑坡的另一重要原因。
（4）人为因素。附近村民缺乏环保意识，盗采乱挖现象严重。在靠近排土场的坡底和两侧进行采石、取土、开矿都会影响排土场的稳定性，也可能引起排土场滑坡。
（5）其他人力不可抗拒的因素。如地震、海啸以及大暴雨等，总之排场滑坡的原因主要由设计、施工和生产管理等方面原因造成的。
2、排土场泥石流产生的原因：
（1）矿山泥石流从成因上一般分为水动成因泥石流和重力成因泥石流。水动力成因泥石流是大量松散的固体物料堆积在汇水面积大的山谷地带在动水冲刷作用下沿陡坡地形急速流动。主要是受发达的地表水系影响而成的。
重力成因泥石流是吸水岩土遇水软化，当含水量达一定时，便转化为黏稠状流体。亦可能由坍塌．滑坡体直接转变为泥石流。被水软化成似液态的泥化母岩（如粘士、风化岩）与岩土块及水混合成浆体液相）在滑坡势能转化来的动能作用下，促使滑体向流动转化，酿成泥石流。
（2）形成泥石流的三个基本条件 ①泥石流区内含有丰富的松散岩士； ②山坡地形陡峻，具有较大的沟床纵坡
③泥石流区的上中游有较大的汇水面积和充足的水源
3、排土场污染
1）在风力作用下，产生大量的灰尘，随风飞扬，影业人员身体健康，对周围造成危害，污染空气，污染农田，影响庄稼的质量和收成。
2）水土流失造成水系污染，影响生态环境。
4、排士场安全预防措施
（1）、对选择的排土场要作好水文地质、工程地质勘查。避开软弱基底，有不良地质条件时，在设计中要有处理的措施，从源头上把好关。
（2）、重视排土场建设质量。清基要彻底，台阶要规范，不留后患。（3）、建设和完善排土场的排水设施。疏导大气降水，预筑渗堤修排水沟和排水盲沟等，将水排出。
（4）、改进排土工艺。将坚硬大块岩石堆在底层以稳固基底又便于排水，控制推士顺序，避免形成软弱夹层‘’
（5）、修建防护挡墙。
（6）、排士场环境污染治理。采用生物治理措施，预防排土场扬尘和水土流失，比如植被，它除了具有阻止雨水往内部渗透作用外，本身还能吸收大量水份。建栏挡坝形成泥砂沉淀池，也能起到保护水土流失。防止污染农田和水系的作用
（7）、排土场应由有资质条件的中介机构，毎5年进行一次检测和稳定性分析。
（8）、排土场进行排弃作业时，应圈定危险范围，并设立警戒标志，无关人员不应进入危险范围内。任何人均不应在排士场作业区或排土场危险区内从事捡矿石、捡石材和其他活动。未经设计或技术论证，任何单位不应在排土场内回采低品位矿石和石材
（9）、在矿山建设过程中，修建道路和工业场地的废石，应选择适当地点集中排放，不应排弃在道路边和工业场地边，以避免形成泥石流。
预防边坡坍塌事故的安全管理措施有：（1）作业前，必须对工作面进行检查，清除危岩和其他危险物体。（2）作业中，应加强观察边坡，当发现边坡上有裂隙可能坍塌或有大块浮石以及伞檐悬在上部时，必须及时上报，迅速处理。处理要有可靠的安全措施，受其威胁的人员和设备应撤至安全地点。如未处理，不得在浮石危险区进行其他任何作业和停留，并设有醒目的警示标志。（3）当现场作业人员发现边帮有坍塌征兆时，应立即停止作业，通知受威胁的人员和设备马上撤出危险区域。（4）应派有经验的专人负责边坡管理工作，定期对边帮进行检查、清扫，对危岩进行处理，及时消除事故隐患。（5）对有潜在坍塌危险的边坡，应建立观测预报制度，设立专门的观测点，对边坡的变化情况进行定期观测。
露天矿的边坡稳定性浅析 篇6
关键词：露天矿,边坡稳定性,因素,防治措施
现阶段, 我国部分露天矿开采已经逐渐进入了开采高潮时期, 边坡稳定性作为露天矿开采的主要安全因素, 受到了人们的广泛关注。在露天矿开采过程中, 因为存在着很多的复杂条件, 经常出现边坡变形、失稳等情况, 影响了露天矿的正常生产, 并且还会出现一些安全事故, 造成一定的经济损失与人员伤亡。本文主要对影响露天矿边坡稳定性的因素进行分析, 结合实际情况, 提出有效的防治措施, 促进露天矿开采的顺利完成。
1 影响露天矿边坡稳定性的因素
1.1 内在因素
1) 岩性。岩性主要指的就是岩石的物理力学与化学水理性质。岩石饱和水条件下的力学强度是影响边坡稳定性的主要因素之一。通常情况下, 纵波波速、容重比较大的岩石, 均具有较强的力学强度, 其边坡稳定性也就较高;而可溶性、吸水性、湿度、软化性较强, 以及抗冻性较差的岩石, 其力学强度较差, 进而导致边坡容易出现失稳情况。
2) 岩体结构。岩体结构主要包含两个方面:结构面、结构体。结构面指的就是岩石物质的分异面与不连续面, 具有一定方向、规模、形态与特性的面、层、缝、带状的地质界面。结构体主要就是由不同结构面组合, 切割岩体产生的。
3) 地质构造。地质构造主要包括区域构造特点、岩层产状、破碎带、区域新构造运动、褶皱形态、断层裂隙特征等。
1.2 外在因素
1.2.1 水因素
水对边坡稳定性有着非常突出的影响。露天矿滑坡情况基本均是发生在雨后、解冻阶段, 因为疏干排水手段的不合理, 导致大量积水, 影响边坡稳定性。在水量大量富集的情况下, 不仅加大了坡体的下滑力, 还会降低软弱夹层与结构面的抗剪性能, 导致孔隙水压力提高, 致使滑动面抗滑性能降低, 进而出现边坡失稳情况。
1.2.2 爆破与开采技术因素
在露天矿开采过程中, 必然需要进行一定的爆破, 这样就会在岩体中产生一定的震动, 导致岩体潜在破坏面振动力增大, 使边坡围岩剪应力增大, 扩展与延伸了原有裂纹、裂隙, 同时还会产生一些次生结构面, 破坏岩体整体结构, 降低了岩体整体强度, 出现边坡失稳情况。除此之外, 在露天矿开采中, 开采技术条件主要有边坡角、开采程序、穿爆工艺等, 如果某一环节出现问题, 必然会影响边坡整体稳定性。
1.2.3 人为因素
在露天矿开采过程中, 因为对影响边坡稳定性的因素缺乏全面的了解, 导致在实际开采过程中, 经常出现人为破坏的情况。比如, 在对边坡进行管理与维护的时候, 没有严格按照有关规范标准执行, 缺少相应的检查工作, 导致影响边坡稳定性;在实际操作过程中, 经常出现人为操作违规的情况, 导致边坡稳定性受到一定的影响;在进行坡脚挖掘的时候, 因为操作不当, 导致岩体抗滑力下降, 进而影响了边坡稳定性, 等等。
2 提高露天矿边坡稳定性的防治措施
2.1 强化开采顺序的合理性
在进行露天开采的时候, 一定要按照从上自下的开采顺序, 分台阶进行开采, 同时遵循“采剥并举、剥离先行”的原则。也就是, 在露天矿开采过程中, 一定要对台阶高度进行合理的明确, 展开分层回采。针对一些小型的露天矿与采石场而言, 如果条件允许的话, 可以采用分层开采, 将一些较高采场分成几个台阶进行开采, 进而降低边坡相对高度。对于不能进行分层开采的矿场而言, 可以采取减小边坡角的方式, 提前进行山头开挖, 降低边坡绝对高度, 实现边坡稳定性的控制。
2.2 强化边坡疏水
在露天矿开采过程中, 展开防排水的方式有很多。防水方面, 对地面水而言, 可以进行河流改造, 设置拦河护堤、水沟等进行防治;对地下水而言, 可以进行打探水钻孔, 设置防水墙与防水门, 预留防水柱等方式进行防治。疏水方面, 可以利用巷道疏干、明沟疏干、深井疏干等方式予以实现。在实际开采过程中, 坡体内部的地下水很难疏干, 一定要加强对其进行观测与分析, 保证开采作业的顺利进行。
2.3 强化减震爆破
在露天矿开采过程中, 可以通过对爆破总药量、爆破时间等方面的控制, 提高振动频率, 或者利用分区起爆的方式, 提高振动频率, 进而降低出现共振的可能性, 避免共振对边坡稳定性产生的影响。通过相关实践研究表明, 在露天矿爆破中, 采用微差爆破法、缓冲爆破法等, 可以有效降低爆破震动对边坡稳定性的影响。
2.4 构建边坡监测系统
在露天矿开采过程中, 可以通过对边坡监测系统的优化, 实现提高边坡稳定性的目标。边坡监测系统主要包括地表位移监测、水压监测、岩体内部位移监测等。在露天矿开采过程中, 一定要设立地表岩层移动监测站, 对地表、坡面等进行定期观测, 测量其水平、垂直位移。同时, 一定要设立可行性高的边坡管理与检测制度, 配备专门的管理人员, 并且对边坡稳定性进行定期的测试, 这样就可以及时发现边坡建设中存在的不确定因素, 进而结合实际情况, 制定相应的防治措施, 保证边坡具有足够的稳定性。
除此之外, 一定要加强作业人员的操作规范, 保证其严格按照操作规范标准执行作业, 这样就可以有效避免人为误操作导致出现的边坡失稳情况, 在一定程度上, 确保了露天矿安全生产的顺利完成。同时, 为了有效提高作业人员的操作规范, 可以开展一些培训活动, 不断增加作业人员的专业知识, 提高作业人员的业务素质水平, 进而保证露天矿的安全、稳定、可持续生产。
3 结束语
总而言之, 露天矿开采具有很高的安全性, 并且具有作业空间大、资源回收率高、建设速度快、生产能力强等特点, 但是也存在着边坡失稳的严重威胁。在露天矿开采过程中, 一定要结合实际情况, 采取一些治理边坡失稳的措施, 改善与提高边坡的稳定性, 确保露天矿的正常开采。同时, 深入分析影响露天矿边坡稳定性的因素, 强化防治边坡失稳措施的落实。
参考文献
露天矿边坡工程技术的发展与展望 篇7
1 边坡工程技术的发展和现状
近五十余年来, 露天矿边坡工程技术的发展大体经历了两个阶段。
1.1 传统类比法确定边坡结构参数
二十世纪五六十年代, 我国露天矿边坡与开采境界设计沿用原苏联的经验类比法, 即传统类比法。该方法确定边坡角度和边坡构成结构参数, 仅考虑两个因素, 即岩石硬度 (普氏系数f值) 和开采深度 (边坡高度H) 。金属矿山岩石硬度大都在中硬以上, f≥6～8, 因而, 该方法实质上只考虑开采深度这一个因素。五六十年代编写的《露天矿设计资料汇编》《露天矿设计手册》等都以表格的形式给出“规范”的边坡结构参数, 如当阶段高度h=15 m时, 台阶坡面角α=65° (见表1) 。
只要都是中硬以上岩石, 开采深度相同的露天矿, 按上述传统类比法确定的边坡角度、边坡结构参数都是一模一样的。而不同的露天矿边坡岩体的工程地质条件和水文地质条件不可能一模一样, 同一个露天矿的上盘、下盘、端帮岩性、构造结构面也不会一样。因而传统类比法是极不科学的。
1.2 现代科学研究方法确定边坡结构参数
二十世纪六十年代末, 我国边坡工程工作者已开始应用现代科学研究方法确定露天矿的边坡角度和结构参数, 中国走在世界边坡工程技术前沿。
1.2.1 理论基础
边坡工程现代科学研究方法的理论基础是边坡稳定构造控制论, 即边坡稳定的决定性因素构成边坡岩体的结构面 (断层、软弱夹层、夹泥层、节理优势面等) 的产状、强度 (剪切强度、摩擦强度更重要) 及其与边坡空间组合关系。
二十世纪八九十年代中国露天矿最大的滑坡是攀钢巴关河石灰石矿, 1982年的滑体H1=400万t;1988年的滑体H2=800万t;1992年采场上端部倾倒岩体冲击采场使H1和H2两个滑体复活并扩大;H1+H2总计滑体总量2 600余万吨。该矿体为一单斜构造, 石灰石矿体5层, 自上盘至下盘 (倾角34°左右) Ya1和Ya3有开采价值, 底部的Ya4和Ya5为高镁矿物, 作为废石处理。Ya5和下盘围岩白云岩之间有1层泥化黏土岩, 遇水泥膨胀, 凝聚力C=0.001 MPa, 内摩擦角φ=11°左右, Ya4中留固定边坡, 距泥化夹层30 m～50 m, 滑坡时采场开采深度280 m左右。第1次滑坡是在洞室大爆破后, 第2次、第3次滑坡是在雨季, 都属“平面—剪切复合型”滑坡。这3次大滑坡都是沿34°倾角的泥化黏土岩为滑动面;由此也说明爆破动力和水是滑坡的诱发因素, 但控制边坡稳定的最主要因素是构成边坡岩体中的软弱结构面, 这也是边坡失稳破坏的决定性因素。
此工程实例是在边坡高280 m, 滑面倾角34°的情况下滑动的, 可见边坡高度和边坡角度不是边坡稳定与否的主要因素, 降低边坡高度、放缓边坡角度也不是边坡的“安全帽”。在证明构造控制论的科学性的同时, 也对传统类比法形成反证, 证明其不科学。
1.2.2 工作系统和工作方法
现代边坡工程科学研究方法包括如下方面:
1) 将构成边坡岩体的结构面调查、研究放在首位, 注重工程地质、水文地质勘察和岩土力学的试验研究。
2) 进行稳定性计算、分析、评价。边坡稳定性计算方法目前有极限平衡计算法和数值分析法两大类。最常用的极限平衡计算法有余推力法、Sarma法、毕肖普法、瑞典法等。毕肖普法建立在均质岩体圆弧形破坏上, 在土体和散体中适用性好, 在岩质边坡中, 据说没有圆弧形破坏的工程实例。作为极限平衡计算的校核和补充, 数值分析法有有限元法、边界元法、离散元法等。
3) 推荐或设计不同工程地质分区的边坡角度、边坡位置、边坡形状与结构参数。当前国内外普遍应用固定帮台阶并段技术, 可变的边坡角度和平台宽度, 以适用不同的工程地质条件;国内外还出现固定帮无台阶边坡和多平面、非平面露天底, 达到多采矿、少剥岩又安全经济, 体现了盈利法则下的极大灵活性。
4) 提出生产中保持边坡稳定的控制爆破工艺与参数, 边坡防排水, 边坡位移与沉降监测等系统。
1.3 传统类比法与科学研究方法对比分析
综合上述分析可以看出, 传统类比法将岩石硬度和边坡高度两个因素作为边坡工程决策的判据, 是极不科学的方法。自20世纪60年代末开始, 已逐步被淘汰出局, 由现代边坡工程科学研究方法所替代。1989年原冶金部发文, 要求大中型露天矿设计要依据矿床地质勘探报告、边坡工程地质勘察和稳定性研究报告、排土场地基勘察和废石堆稳定性研究报告作为设计依据。
紫金山金矿1998年由地采转为露采, 1999年既开展了边坡稳定性研究工作, 近几年又独创了开采境界动态优化管理的经验, 走在边坡工程技术的前沿。紫金山金矿用两种设计方法确定的边坡角对比见表2。
(°)
1.4 科学研究方法的类比法与传统类比法的本质区别
现代科学研究方法用于边坡工程决策是公认的科学方法, 但从勘察到稳定性计算, 少则一年, 多则两三年;所需经费少则数十万元, 多则数百万元。而项目决策, 特别是前期决策, 时间和费用都不允许使用科学研究的方法, 只能用类比法, 但这种类比法不同于传统类比法, 而是依据矿区工程地质与水文地质条件特别是结构面等条件, 与用现代科学研究方法确定的露天矿边坡结构参数进行类比, 使其依据更充分一些, 更科学一些, 更贴近实际一些。
2 边坡工程技术展望
科学在发展, 技术在进步, 特别是交叉、边缘学科的发展, 必将推动边坡工程技术的新发展。展望边坡工程技术的未来发展趋势和前景, 有以下几个方面的认识。
2.1 工程地质勘察设备与技术将有新发展
1) 1990年以后国内出现岩芯结构面定向钻探技术, 对节理岩体的研究是个曙光, 未来的定向钻探设备和岩芯定向统计将有突破性进展。
2) 结构面的统计研究将由目前的二维平面模型向三维立体模型发展, 达到与计算机技术的进一步结合, 更贴近实际。
2.2 岩石力学试验设备与技术将有新发展
1) 更先进的岩石力学试验设备, 使原位力学试验将更多地用于控制结构面的直剪试验和摩擦试验, 权威性将提高, 贴近实际的程度也将提高。
2) 随着岩石力学的发展, 边坡稳定性计算成果更贴近实际。
2.3 控制爆破技术和穿孔设备爆破器材将有新发展
1) 爆破器材将有进一步发展。澳瑞凯的高精度雷管和配套的传爆管, 以及数码雷管等爆破器材的使用, 将有利于进一步降低爆破动力。
2) 预裂孔穿孔设备和工艺技术的新发展。
2.4 边坡水文地质研究将加强, 疏干边坡设备和技术将有发展
地下水对边坡稳定性影响很大, 对富水或饱水边坡疏干成无水干边坡, 将使边坡稳定性系数提高15%～35%, 未来边坡疏水设备和工艺将有大发展。
2.5 稳定性计算技术将有突破性发展
由三维立体模型取代二维平面模型, 成果的模拟仿真性会更贴近实际, 稳定性系数将更准确。20世纪末已有部分学者开始研究, 其与计算机技术的发展紧密结合, 必将有突破性发展。
2.6 边坡监测和滑坡预报将有发展
随着监测仪器、监测技术的自动化和资料整理的计算机化, 滑坡短期预报将有新发展。
参考文献
露天边坡 篇8
1.地形地貌与地质构造因素。
边坡破面的形状为凹形时较凸形对边坡稳定更有利, 平面斜坡稳定性居中;地表面的不同形状则对重力分布产生影响。地质构造主要指破碎带、断层、节理裂隙和层理面等形成的弱面, 包括弱面的朝向、强度、充填性质等;朝向与坡面一致、且倾角小于坡面的弱面朝向是其最不利朝向;边坡中含有不稳定且与水膨胀的软岩夹层时, 也会对边坡稳定造成重要影响。
2.水文地质因素。
地下水的静水压力、水软化岩石、地下水活动对岩层稳定性的影响等
3.岩石性质因素。
主要是岩石物理力学性质及其矿物组成, 岩石的硬度、致密程度、奉化能力、凝聚力和内摩擦角等。
4.工程施工因素。
施工影响包括开挖影响和其他施工动力作用的影响, 施工、开挖改变了原有地层的力学平衡和工程水文地质条件的平衡状态, 从而引起边坡失稳。如开挖时坡角增大、开挖卸荷作用引起裂隙进一步恶化等。
5.其他因素。
包括服务年限长的露天矿应充分考虑岩石时效影响;地震诱发的边坡失稳;天气、环境恶化造成的边坡失稳等影响。
二、边坡失稳防治措施
1. 留置安全煤壁。在非工作帮回采过程中, 为减少煤炭损失, 煤壁可在最后回采, 所以留置一定厚度的安全煤壁至关重要。在稳定状况较差的区段, 采取控制开采强度的办法, 使岩体回弹变形缓慢释放。
2.重点部位临时岩移监测。对重点部位设置临时观测点, 按周期进行观测, 监视局部变形, 及时做出变形或滑坡预报。配合地面岩移监测, 安排专业人员分区域进行巡视, 查看地表裂隙或建筑物的变形状况, 以便随时发现变形异常情况, 并及时采取对策。
3.控制合理的边坡角。对岩质边坡根据岩性、构造、岩石力学强度参数等确定合理稳定的工作帮坡角和最终帮坡角。对内排土场松散物料边坡, 两个以上组合台阶和整体帮坡角不超过18°～20°。合理调整采区。通过边坡稳定分析计算, 使采区安排科学合理。
4. 加强露天边坡分析, 对已有边坡的稳定性验算, 并提出必要的防护或加固措施;以及根据开采需要设计露天矿边坡坡角。平价稳性大小采用稳定性系数表示, 一般取1.1～1.5.
5.为维护边坡完整, 防止边坡滑落。禁止任何单位及个人在到界边坡上乱挖乱采, 如遇因此而发生的边坡滑落, 要追究当事者个人责任。对局部不稳定的边坡, 必须采取弱层爆破、削坡减载、边坡加固 (护坡、挡墙、抗滑桩、表面喷水泥砂浆) 等措施, 或采取不切弱层、预留防滑煤壁的方法进行处理。对于地下水威胁边坡稳定的区域, 需进行必要的疏干工作, 如开挖疏水沟或拦截水沟, 钻孔放水及群孔抽水等。在采场、排土场周围, 建立完整的防排水系统。
6. 降低动载荷。因物体动载荷是静载荷的9～11倍, 所以对稳定性较差的局部地段, 采用限速的办法, 来减少电机车和内燃设备运动对边坡产生的动载荷。
7.规范煤矿企业的制度建设。强化管理力度、规范建设制度是企业安全化得以实现的本质保证。要确保煤矿得到规范化的运作, 就必须要建立起完整的激励机制、安全检查, 将检查活动日常化、规范化, 并有效利用经济这一杠杆促使责任追究制度和风险抵押制度得到健全, 从而提高事故及违章的代价。只有这样才能够促使煤矿企业整个的管理制度体系规范运作。
结语
露天矿的边坡是煤矿开采作业的伴随工程, 从开始施工起一直要经历几十年的开采工程, 它受采矿作业条件的约束, 要求边坡工程满足于采矿工程的要求、服务于采矿工艺, 同时边坡工程的自身安全性要求又在很大程度上约束着采矿作业。因此, 对露天矿的边坡进行稳定性研究就显得十分必要。
摘要：随着科学技术发展, 露天采煤技术日益先进, 开采越来越深, 随之而来的是边坡高度的逐渐增大, 边坡稳定性问题已日益突出, 如今边坡稳定已经成为影响矿山安全生产的重要问题。因此, 边坡稳定问题在露天矿生产与安全工作中非常重要。
关键词：露天矿,边坡,稳定,安全
参考文献
露天矿边坡稳定性的安全因素分析 篇9
1 露天矿边坡的特征
在采矿过程中, 如果边坡岩体的平衡受到外界作用力或者自身重力的影响遭到破坏, 从而出现坍塌、滑坡等事故, 就是露天矿边坡失稳现象。露天矿边坡岩体具有下面几个特征:第一, 随着矿场基础设备, 如挖掘设备、运输设备等, 越来越大型化, 对边坡负荷量的要求也越来越大, 同时, 由于露天矿场的车辆运行与爆破作业十分频繁, 从而使露天矿边坡受到了动荷载的经常作用, 这就提高了对其稳定性的要求;第二, 露天矿边坡一般是由机械开掘或者爆破而形成的, 这两种方式都会破坏岩体的完整性, 造成边坡岩体不稳定的问题, 同时, 在露天矿的日常生产工作中, 经常会进行爆破作业, 这类活动会使边坡受到震动, 从而在一定程度上对边坡的稳定性产生不利的影响;第三, 在一般情况下, 露天矿边坡的状态是由上往下的、逐步形成的, 而随着高度的增加, 边坡稳定性也会呈现递减的趋势, 高陡边坡的上部, 软弱夹层也比较多, 受到地表水和风化作用的长时间侵蚀, 很容易发生滑坡。此外, 边坡上、下部的一般服务年限的差别也比较大, 在矿场的实际生产工作过程中, 对其稳定性的要求也有所不同;第四, 在一般情况下, 由于露天矿边坡具有一定的高度, 一般最少几十米、最高可以到达几百米, 而边坡的长度最少几百米、最长可延伸数公里, 所以露天矿边坡所含岩层比较多, 同一个边坡可能会因为位置不同, 而在地质条件上产生巨大的差异。
2 露天矿边坡稳定性的安全因素
对露天矿边坡稳定性产生影响的因素概括起来有外部安全影响因素与内部安全因素。外部安全因素主要包括人为安全因素、开采技术、气候与自然风化、构造应力、震动、水力活动等;内部安全因素主要包括地质构造、岩体结构、岩体性质等。
2.1 外部安全因素
第一, 人为安全因素。从事矿场生产的工人一般文化水平比较差, 对露天矿边坡稳定性的安全因素缺乏足够的理解与认识, 所以在矿场的入场生产过程中, 经常会因为受到人为因素的影响, 而使边坡稳定性受到破坏。例如:对边坡坡脚进行挖掘, 使边坡岩体的抗滑力遭到破坏;在边坡上建筑房屋、堆积设备或废石等, 使增加了边坡的承重, 加强了岩体的下滑趋势;作业工人违章操作, 边坡管理工作、维护工作不到位等;第二, 开采技术, 包括穿爆技术、推进方向、开采程序、边坡角组成形式以及台阶组成形式等。在一般情况下, 边坡露出时间越少, 边坡稳定性越高;边坡角越小, 稳定性越高;如果边坡的上部比较陡、下部比较缓, 其稳定性就比较低, 如果上部比较缓、下部比较陡, 其稳定性就比较高;爆破作业的震动也会对边坡的稳定性产生一定的影响;第三, 气候与自然风化。降雨频度、降雨量、排水方式、地表水流量、积雪等自然气候条件在一定程度上影响着边坡稳定性;由于矿山在开采后会使边坡在长时间内处于裸露状态, 从而极易使岩体受到风化作用的侵蚀, 产生滑坡。在一般情况下, 风化作用的侵蚀速度与岩体本身的结构构造、矿物成分与后期蚀变有比较大的关系, 也与爆破震动、地下水活动以及降雨、温湿度等因素有关;第四, 构造应力。除了自重应力之外, 边坡岩体还受到了地质构造的震动应力、水应力、残余应力等因素的影响。岩体因为受到自重应力的影响而产生的铅直应力, 与其在单位面积上岩层覆盖的重量相等, 而铅垂应力的数值为δ1=γH, 其平均水平应力则会随着深度的增加而提高, 甚至会超过铅直应力。构造应力会使岩体向采空区形成变形, 从而产生新的裂隙或进一步扩大原有裂隙, 减小岩体强度, 降低边坡稳定性;第五, 震动。当地震波、爆破波在边坡的岩体中进行传播时, 会对岩体中原本存在的潜在破坏面施加附加振动力, 从而使边坡围岩增大剪应力, 使原有的裂隙、裂纹得到延伸、扩展, 增大构造结构面与原生结构面的规模, 还会形成爆破裂纹、裂痕, 使边坡岩体结构的整体性遭到破坏, 整体强度也会相应降低;第六, 水活动。水活动对露天矿边坡稳定性产生着显著的影响。有大量的露天矿滑坡事故发生在解冻时期或者雨后, 滑坡产生的原因一般是排水方法不当。
2.2 内部安全因素
首先, 地质构造, 包括区域新构造活动、软弱夹层、软弱面遇水膨胀形成的弱面、破碎带、节理裂隙和断层的发育特征、岩层产状、边坡的褶皱形态以及区域构造特点等。其次, 岩体结构, 主要包括结构体与结构面。结构体由不同的岩层产状的不同结构面相组合, 并切割岩体形成单元块体而成。结构面指的是岩体结构的不连续面、物质分异面, 具有一定的特性、形态、规模、方向的带状、层状、缝状、面状的地质界面。最后, 岩体性质, 包括物理力学性质与化学水理性质。水饱和条件下的边坡岩石的力学强度对边坡稳定性产生着重要的影响。在一般情况下, 抗冻性比较差、软化性比较大、吸水性比较强、可溶性比较强、湿度也比较大的岩石, 其力学性质也会比较弱, 对边坡稳定性也比较不利;而纵波波速大、容重的岩石, 其力学性质也会比较高, 边坡稳定性也会比较高。
3 防治措施
在对露天矿山进行开采作业的过程中, 边坡稳定性会随着开采作业的不断改变而发生变化。可以采取以下几个方面的防治措施, 有效地减少边坡事故, 避免不必要的损失。第一, 采取压坡脚、削坡等减重措施, 起到减少边坡压力的作用。还可以使用缓坡清理方法, 对容易产生滑坡事故的边坡的上部进行削坡, 降低边坡下滑力、减小边坡角, 从而对滑坡体起到抑制作用;第二, 对开采顺序进行合理地安排, 设置合理的边坡台阶高度, 实施分层回采;第三, 进行人工加固, 主要有注浆加固法, 可以使边坡岩石的黏结强度得到提高;第四, 对爆破技术进行合理地控制, 降低爆破作业的震动对边坡稳定性产生的影响, 主要有减弱、阻断震波传播与减小爆炸能量两个方法;第五, 加强对边坡地质的勘查, 对露天矿的边坡地质进行勘查工作, 是边坡稳定性的保证基础工作。主要勘查内容有:边坡滑落情况、岩石类型、自然边坡、水文地质与岩体结构面等。
4 结语
露天矿边坡稳定性受到外部因素与内部因素的共同影响, 对露天矿边坡稳定性的安全因素进行分析, 并制定相应的防止措施, 对减少滑坡事故, 保障露天矿场的生产安全具有重要的意义。
参考文献
[1]王志城, 等.露天矿边坡稳定性影响因素分析[J].科技创新导报, 2012, 13:110.
[2]胡军, 等.基于加卸载响应比理论的爆破动力露天矿边坡稳定性分析[J].采矿与安全工程学报, 2012, 29 (06) :882-887.
浅析露天矿边坡稳定性的安全因素 篇10
关键词：露天矿,边坡稳定性,安全因素
在对露天矿边坡稳定性的安全因素进行分析的时候, 需要根据露天矿的实际情况, 运用正确的分析方法才能够做好露天矿边坡稳定性的分析工作, 最大程度的确保露天矿的安全生产。下面针对于相关内容进行具体的分析。
1 露天矿边坡失稳的主要特点
露天矿常常出现边坡失稳的情况, 主要是由于露天矿本身就特别高, 甚至上百米, 进而导致露天矿的边坡揭露的岩层比较多, 比较复杂, 这是诱发露天矿边坡失稳的一个非常主要的特点[1]。另外一个特点就是, 由于露天矿每天都从事开采活动, 需要对矿石进行爆破, 在爆破的过程中, 对露天矿边坡的岩石也会造成一定的影响, 进而导致露天矿边坡出现失稳。另外, 由于露天矿在开采作业的时候, 会有大型的机械在边坡进行碾压, 进而也影响到露天矿边坡的稳定性。
2 露天矿边坡稳定性的安全因素
2.1 岩体结构
岩体结构的不同导致露天矿边坡稳定性也不同, 岩体结构是露天矿边坡稳定性的一个非常重要的安全因素。在岩体结构方面, 主要有如下3个方面影响到露天矿边坡的稳定性。一是, 结构面的倾角。在岩体的结构面上, 一般是岩体的反坡的稳定性较好, 而缓坡的稳定性较差。二是, 结构面的走向[2]。一般是当结构面的走向与坡面几近平行的时候, 容易导致边坡的失稳, 也就是说, 将边坡的坡面与结构面的走向的夹角越来越大的时候, 越能够保证边坡的稳定性。三是, 结构面的不连续性。结构面的不连续性也影响到边坡的稳定性。在实际的露天矿的边坡岩体结构方面, 假设结构面是连续的, 那么边坡的稳定性会比较好, 但是这种理想的状态是不存在的, 结构面都是存在着不连续性, 进而影响到了边坡的稳定性[3]。
2.2 岩石组成
岩石的组成成分也影响到边坡的稳定性, 一般强度高的岩石的边坡稳定性较好, 强度低的岩石的边坡稳定性较差, 另外由片理和层理构成的岩石边坡相对稳定性也较差。
2.3 地下水
据统计边坡发生的滑坡现象大多都出现在雨季以及冬转春, 而这两个季节的水量非常大, 说明边坡的稳定性也与水量有关。为了避免或降低这种情况的发生, 在边坡稳定性的实验研究中, 主要针对岩体中地下水对边坡稳定性的影响以及动态变化和储存情况进行分析, 研究表明, 影响边坡稳定性的主要因素有地下水的静水压力、浮托力、动水压力等。
右图是对某露天矿边坡静水压结构分布图。 (如图1)
2.4 其他因素
除上面所说的几种情况以外, 影响露天矿边坡稳定性还存在很多其他的因素, 如开采过程中受技术条件的限制、受当地水文地质条件的影响、受爆破震动的影响等[4]。受开采技术条件的影响方面, 在露天矿开采中, 边坡的稳定性与坡角有着直接的联系, 坡角越小边坡的稳定性则越高, 边坡的出露时间越长则会对边坡的稳定性的影响就越大, 另外, 在开采中使用的爆破开采也将对边坡的稳定性造成影响;受水文地质条件的影响方面, 主要包括地表水和地下水的影响, 我们知道边坡滑坡的事件多发生在冬转夏的季节或雨季的时期, 在这些时期潜藏在岩质中的水份会增加, 而由于水的作用使得岩石面之间的摩擦力变小, 以及水的影响直接增加了岩体的滑动力, 使得边坡的稳定性受到影响;受到爆破震动的影响, 在露天矿开采中, 爆破作业是避免不了的, 而在爆破作业的过程中所产生的震动会对岩体的结构造成破坏, 尤其是在长期爆破作业的工作中, 岩体结构裂隙会增加, 使得边坡的稳定性下降[5]。
3 保证露天矿边坡稳定性的安全措施
3.1 合理安排开采顺序
在确定进行露天矿开采之后, 要对边坡的稳定性做好充足的计划, 合理安排开采的顺序, 会对开采中的安全也有着一定的保障。比如可以将露天矿的边坡位置进行分层开采, 掌握合理的边坡高度, 形成台阶式开采, 这种开采形式能有效的降低边坡的高度。另外对于一些矿场不能分层开采的情况, 也要制定相应的措施, 要严格控制边坡的稳定性, 以降低边坡的高度为安全措的基本原则[6]。
3.2 对边坡进行疏干处理
露天矿边坡需要进行排水疏干工作, 防止水对边坡稳定性造成影响。可以在边坡岩体的位置修建地表排水沟, 有效的排除地表水;在岩体上钻水平方向的排水孔, 降低水压;在边坡岩体的外侧建造疏干井, 并在井内装潜水泵或井泵等进行排水工作, 有效的降低地下水的水位高度。
3.3 人工加固
确保露天矿边坡的稳定性, 除上述采用的防水法和疏干法之外, 还可以利用人工加固法。人工加固法与以上的方法是截然相反的, 人工加固法是增加岩体的结构强度来提高边坡的稳定性。在露天矿开采中, 经常会使用人工加固法, 其主要原因是采用人工加固法不仅对不稳定的边坡和发生位移的边坡有着很好的固定效果, 还可以在加固之后能够提高露天矿的采矿量, 有效的提高了采矿的工作效率。
3.4 建立监测系统
建立监测系统也能够进一步确保露天矿边坡的稳定性, 要注意对边坡进行定期的测量和监测。由于很多时候边坡和地表之间发生轻微的滑动是人的肉眼看不出看的, 如果没有及时的发现并处理的话, 可能会为后续的开采工作埋下安全隐患, 因此在进行露天矿边坡位置开采的工作中, 必须要对边坡以及地表进行监测, 要有专业的技术人员定期的对边坡稳定性进行测量分析, 要及时的控制边坡和地表出现的滑动现象, 最大程度的确保露天矿开采工作的顺利进行。
4 结束语
本文针对于露天矿边坡稳定性进行了具体的分析和研究, 通过本文的探讨, 我们了解到, 通过对露天矿边坡稳定性的安全因素进行分析, 能够根据相关的安全因素采取相应的安全措施, 进而有助于确保露天矿的开采安全。
参考文献