露天矿山边坡破坏形式及原因分析

2016-08-09李超

大科技 2016年12期

关键词：露天矿滑坡岩体

李超

（湖南省煤田地质局第三勘探队湖南永州 425000）

露天矿山边坡破坏形式及原因分析

李超

（湖南省煤田地质局第三勘探队湖南永州 425000）

矿产资源是一种重要的自然资源，开发矿产资源有力地支持了国民经济建设，促进了社会的进步。与此同时，矿产资源的开发也对矿山地质环境造成了不同程度的破坏，尤其是露天矿山形成的高陡边坡，留下了各种地质灾害隐患。往往导致滑坡、泥石流等地质灾害的发生，生态环境也进一步恶化。在开发矿产资源的同时如何能尽可能的减少灾害的发生是一项很有意义的课题。本文结合露天矿山边坡主要的地质灾害类型，分析了影响边坡稳定的因素，并提出了防治措施与建议。

露天矿山；边坡破坏；工程地质条件；水文地质条件；开采技术条件

露天矿山的边坡问题是矿产开发过程中一个难以把握的问题，既影响到矿产的综合利用，直接影响矿山的经济效益，又影响到矿山的安全生产，也对矿山地质环境的保护与闭坑后恢复治理的难易程度有着决定意义。为追求高额经济利益，露天矿山往往尽可能地留有较陡的边坡，甚至“不但可以允许边坡岩体产生一定的变形，甚至可以允许产生一定的破坏，只要这种变形及破坏不致影响露天矿的安全生产即可”，为矿山留下了各种地质灾害隐患。根据我国大中型露天矿山的不完全统计，不稳定边坡或具有潜在滑坡危险的边坡占矿山边坡总量的15～20%，个别矿山高达30%，认清矿山边坡的破坏形式及原因也是露天矿山防灾减灾工作的重要途径。

1 露天矿山边坡问题

露天矿山边坡的破坏往往表现为崩塌、滑坡、泥石流三种形式。

1.1 露天矿山引发崩塌

某采石场为开采二十余年的老矿山，主要开采泥盆系上统锡矿山组的灰岩，用作建筑石料。该矿山在1台阶实行开采作业，在实施爆破后因管理不善，在未确保安全的条件下指派工人到采坑边坡下方作业，上方松动土石发生崩塌致使一名工人死亡。

1.2 露天矿山引发滑坡

光宏铅锌矿主要开采土状赤铁矿石，该矿石赋存于第四系下部，矿山范围内第四系一般厚5～20m，矿体厚5.9～7.7m。矿山为追求经济利益在凹陷开采过程中未按照设计保留边坡，致使在一次连续性强降雨后引发滑坡地质灾害，原采坑被填埋，矿山损失严重。

图1 采石场曾因爆破土石松动崩塌致人死亡

图2 光宏铅锌矿引发滑坡填埋采坑

1.3 露天矿山引发泥石流

婆婆岱矿为开采饰面花岗岩板材的露天矿山，地层岩性为中等风化燕山期花岗岩，地表全-强风化层厚度可达3～5m，主要成分为石英、长石、辉石等矿物颗粒，结构松散，毫无粘结力。前期由于矿山无序开采，对山体进行了大面积破坏，同时将废弃尾矿肆意顺山倾倒，以致在2015年6月连续暴雨的情况下发生了泥石流（如图3）。

2 露天矿山边坡破坏的原因

影响边坡稳定的主要因素有矿山工程地质条件、水文地质条件、开采技术条件等多种因素，露天矿山边坡的破坏也往往与上述条件有关。

2.1 工程地质条件

矿石及围岩工程地质性质是露天矿山边坡稳定的内在条件，也直接影响露天采矿边坡角的设计。一般而言，岩石的硬度越大边坡越稳定。

图3 婆婆岱饰面花岗岩矿引发泥石流毁坏民居

此外，岩石的工程地质性质还重点反映在节理、裂隙、层理断层、破碎带以及极不稳定的软弱夹层和遇水膨胀的软弱面等结构面特征。大量滑坡实例表明，滑坡体的滑动面和边缘轮廓都是受结构面控制的，露天矿山滑坡一般发生在层理面、岩土接触面、软硬相间的软弱层等结构面。

2.2 水文地质条件

水是露天矿山边坡破坏的环境条件，主要作用有增大岩土体（坡体）容重，降低岩土体的凝聚力和抗剪强度，在坡体内产生动水压力和孔隙水压力，对透水岩层产生浮托力等。

露天矿山滑坡多发生在强降雨或持续性降雨时期，降雨入渗后形成的裂隙水降低了岩土体的抗剪强度；地下水可能对岩体产生向上浮力和水平推力；当水赋存于岩石软弱面中时，会显著减弱岩层间的摩擦力和增大岩体的下滑动，从而降低边坡的稳定性；当岩体中含有砂土时，在地下水渗流的作用下会掏空岩体中的砂土形成空洞，也会导致边坡的破坏。

2.3 开采技术条件

开采技术条件是影响边坡稳定的重要因素，采矿过程中形成的边坡形状、几何尺寸等都直接影响到边坡的稳定。主要包括边坡角、台阶组成形式、开采程序、推进方向以及穿爆工艺等。一般来说，边坡角越小，边坡越稳定；上部缓下部陡的边坡较稳定；边坡暴露的时间越短越稳定；不采用爆破工艺（如切割、绳锯等）形成的边坡比采用爆破震动作用的稳定。

另外，生产过程中是否按设计要求采取了有效的加固与支护措施；遇到新的岩层是否根据新的岩性重新进行了力学分析与边坡角的计算校正；等等上述情况也会直接影响到露天采矿所留边坡的稳定。