露天矿山地质灾害防治对策初探

胡 坤，庞 威

（1.湖北省鄂西地质工程勘察院， 湖北 宜昌市 443002；2.宜昌市地质环境监测站，湖北 宜昌市 443000）

矿山开采主要有地下开采和露天开采两种方式。总体而言，相对于地下开采，露天开采先天安全条件较好，发生安全事故的概率要低［1］。但是，露天开采同样存在较大的安全隐患，露天矿山矿业活动可能引发或加剧地质环境问题，矿山本身也可能遭受地质灾害。一旦露天矿山遭受地质灾害，对矿山及周边将会产生难以估量的危害。下面初步探讨露天矿山的灾害防治对策。

1 露天矿山地质灾害成因分析

矿山是人类工程经济活动中对生态环境影响最为强烈的一种场所［2］。目前我国露天矿山的开采均为大面积剥离表层土后进行开采，故露天矿山开采有可能引发地质灾害。露天矿山目前涉及较广、危害较大的地质灾害主要有滑坡、崩塌、泥石流等［3］。

1.1 滑坡

露天矿山在开挖过程中，往往会进行大面积的开挖。若开采矿层上部存在覆盖层，大面积开挖后覆盖层前缘往往直接临空，随着矿山的不断开挖，这些结构松散的表土层极易沿岩土结合面等软弱层面向下滑动，轻者产生表层垮塌，重则产生沿基岩面的土质滑坡。同时，这些剥离的表土一般随意堆砌，随着露天矿山的不断开挖，剥离的表土越堆越多，逐渐形成不稳定堆积体。这些堆积体未经过压实且未做任何防护设施，其整体结构较松散，易开挖，稳定性差，受暴雨及工程活动影响，易产生表层滑动，形成表层滑坡。

露天矿山岩质滑坡的产生主要与岩体开挖方式及其自身物质组成有关。露天开采矿层其倾向与开挖边坡坡向相同，且矿层倾角小于坡角，而矿层上部或其中往往含有软弱夹层。顺向缓倾角露天矿山开挖多属于不稳定结构，随着矿山的进一步开采，在大雨暴雨、地震等不利因素影响下，这种岩质边坡稳定性将进一步降低，极易产生向下滑动，产生岩质滑坡。

1.2 崩塌

露天矿山产生崩塌也与岩体开挖方式及其自身物质组成有关。由于考虑经济的因素，露天采场边坡一般开挖坡度在80°以上，边坡未按设计要求分台阶，往往形成高而陡的边坡。当矿产倾向与开挖边坡坡向相反或相切，而岩层中卸荷裂隙发育，岩体稳定性较差，在大雨暴雨、地震和矿山爆破等不利因素影响下，这种高而陡的采场边坡极易形成不稳定楔形体向下滑动，轻者产生掉块，重者产生大面积崩塌。

1.3 泥石流

露天矿山开采对土地与植被的占用和破坏面积较大，改变了矿区原生态的地形地貌。随着露天矿山的大面积开采，其自身植被固土保水的能力不断降低，随着大雨暴雨的冲刷，露天矿山的开采区水土流失将不断扩大，这种冲刷出来的表土、泥沙、石块等固体物质构成了泥石流的物质来源。同时，露天矿山剥离的覆盖层随意堆砌形成不稳定堆积体，这种松散堆积体表层易垮塌，随着雨水的冲刷，亦构成露天矿区泥石流的物质来源。露天矿山开挖后多为三面环山，前缘地形开阔，周围山体陡峻，地形上便于水和碎屑物质的集中。若矿山下游存在狭窄陡深的冲沟或河流，则在雨季露天矿山的下游沟谷泥石流较易发育。一旦矿山开发造成泥石流，将会对其下游村庄和农田造成难以估计的灾难。

2 露天矿山滑坡防治对策

露天矿山一旦滑坡，危害十分严重，首先应以防为主，防治大规模滑坡的产生。治理露天矿山滑坡，首先要做好矿山的截排水工作。为了防止降雨对采场边坡产生不利影响，在露天矿山开采前应在其拟开挖采场边坡上部及采场内开挖防洪截水沟，防治大面积的水流对采场的冲刷，降低采场边坡的稳定性。同时应在露天采场下部修建排水沟，将采场内汇集的雨水及矿山自身生活用水排放到指定的位置。其次，针对滑坡自身的特点，采取相应的工程治理措施。下面分述土质滑坡和岩质滑坡的防治对策。

2.1 土质滑坡防治对策及建议

露采场的上覆第四系松散堆积物在边坡开挖后极易沿着岩土结合面产生滑移，形成土质边坡。对于人工开挖形成的覆盖层土质滑坡，建议采取重力式抗滑挡墙进行治理。对于中厚层的土质滑坡，建议采取抗滑桩进行治理。

若露天矿山在建设过程中剥离的表土随意堆砌在山坡沟谷地带，日积月累将形成不稳定堆积体，其结构松散，不稳定堆积体极易沿表层发生垮塌，建议在其前缘修建挡渣墙或挡渣坝。

2.2 岩质滑坡防治对策及建议

露天采场的岩质滑坡一般是工程开挖形成的高陡边坡造成，为了节约开采成本，有不少露天矿山边坡开挖未严格按照开采利用方案进行，其开挖台阶高度、台阶坡面角均超过开挖标准，这些台阶高度一般超过20m，台阶坡面角在80°以上［4］。同时由于岩层中夹有软弱夹层，露天采场的岩质边坡极易沿软弱夹层产生滑动，危害非常大。对于这种高陡岩质边坡，建议采用抗滑桩，并辅以预应力锚索（锚杆）和格构锚固等治理措施。

3 露天矿山崩塌防治对策

露天矿山形成的高陡逆向或切向岩质边坡极易发生崩塌破坏。矿山岩质边坡往往裂隙较为发育，这些裂隙面与边坡临空面和岩层面往往相互切割形成楔形体，随着人类开采活动的加剧，这些楔形体极易发生掉块、落石甚至崩塌。

对于矿区的潜在崩塌体的治理首先应选择彻底根治，对其进行彻底清除，消除后患。对于规模不大的潜在崩塌体，优先考虑人工清除的防治方案。当其规模较大或者人工清除困难时，应考虑采用控制爆破，避免爆破造成次生地质灾害。

当潜在崩塌体不能清除时，对中小型崩塌体可采取下列综合措施：在其坡角或半坡处设置落石平台或挡石墙、防护网；对易风化的软弱层，可对其裂隙灌浆或浆砌石护面；设置排水设施以拦截疏导山坡的地表水和地下水等。对于大型的潜在崩塌体，在防护设施不宜实施的情况下，建议搬迁避让。

4 露天矿山泥石流防治对策

露天矿山开采对地表破坏极其严重，同时露天矿山一般地处山区，存在较多易形成泥石流的沟谷地带。因此，矿产开发活动中乱采乱挖破坏植被，废石废渣随意堆砌等，都可能诱发泥石流或加大原有泥石流的规模。

泥石流的防治应从源头上进行，首先应尽量减少矿山固体废弃物排放，其次对于产生的固体废弃物不应随意堆砌于沟谷地带，应将固体废弃物堆砌于修建好支挡措施的废弃物堆场。同时，对矿山及周边陡峻、固体物质堆积较多的沟谷地带应及时进行疏导，对其岸坡应采取护坡等防护手段防止其进一步垮塌。

5 露天矿山地质灾害综合防治对策

矿山地质灾害防治工作是一项科学的、长期的、繁琐的工作，应严格按照“预防为主、防治结合”的原则进行治理。露天矿山地质灾害，究其成因主要是露天矿山的无序的工程活动诱发。露天矿山开采较易诱发的次生地质灾害，诸如滑坡、崩塌、泥石流，主要是开挖形成的高陡人工边坡以及矿山固体废弃物随意堆砌形成的不稳定堆积体造成。因此建议对露天矿山的高陡人工边坡和不稳定堆积体加强治理，防止矿山的次生地质灾害发生。

5.1 高陡边坡防治对策及建议

露天矿山高陡边坡的形成很大程度上是矿山企业一味追求经济效益，压缩投资造成的。大多数露天矿山对这种高陡边坡只要不影响矿山的进一步开采，很少或者说基本上未采取任何治理措施，开采完成后则任由其发展，危害十分严重。因此，首先应从源头上尽量减少甚至避免高陡边坡的产生，建议露天矿山开采过程中分台阶开采，边剥离（扩帮），边开采，对台阶高度超过规定的块段必须先扩帮，后开采，开采边坡的坡角控制在65°以内，边坡高度控制在10m以内。

对于已经形成的高边坡，在边坡周边做好截排水工作，并采取相应的工程治理措施，确保高边坡的稳定性。同时，对露天矿山开采已经形成以及将要形成的高边坡应加强监测。

5.2 不稳定堆积体防治对策及建议［5］

由于大多数露天采场均不同程度地剥离表土，表土随意堆砌形成的堆积体几乎在每个矿区都存在。为了更好地整治堆积体问题，对不稳定堆积体的治理提出以下几点建议：

（1）在露天采场开采前，应预先估计露天矿山固体废弃物的排放量，规范废弃物的堆放、排放，选择安全隐患较小的地方修建废弃物堆场，将剥离的表土运往废弃物堆场堆放，不得随意堆砌剥离的表土；

（2）将剥离的固体废弃物进行合理利用，可以将剥离的固体废弃物用于修建矿山公路和矿山周边建设，减少固体废弃物的堆砌量；

（3）在堆积体前缘修建挡渣墙或挡渣坝。

6 结 语

露天矿山存在较大的安全隐患，其地质灾害防治工作是一项长期的、复杂的工作。矿山应从源头上减少地质灾害安全隐患，严格按照开发利用方案的要求进行露天采场的开采，开采过程中分台阶分段进行开采，将剥离的表土集中堆放在设计好的废弃物堆场中。对已经形成的高陡边坡和不稳定堆积体，采取恰当的治理措施进行治理，将地质灾害的危险性降到最低。同时，露天矿山开采中一定要加强监测，发现地质灾害的前兆应及时向相关部门反映。只有在露天矿山开采的每一个环节中加强对地质灾害的监管，才能将治理措施落实到实处。

［1］ 王福成，陈宝智.安全工程概论［M］.北京：煤炭工业出版社，2002.

［2］ 施伟忠，方 红.湖北省矿山环境地质问题及防治对策［J］.湖北地矿，2003，17（9）：22－25.

［3］ 阮善菊，张福生.露天矿山的生态问题及解决对策探讨［J］.现代矿业，2010（8）：81－85.

［4］ 王德元，郭玉森，何标庆.新罗区露天矿山灾害特点与防治技术研究［J］.安徽建筑工业学院学报，2011（4）：51－53.

［5］ 严 韬，严学清.矿山地质灾害防灾减灾对策研究［J］.采矿技术，2009，9（6）：42－44.