露天矿山边坡破坏形式及原因研究

胡栋良 哈密市和翔工贸有限责任公司

王光兵 连兵 刘辉 保利民爆哈密有限公司

露天矿山边坡工程时矿山开采工作中的一项重要环节。在进行露天开采的过程中，无论是哪种开采形式，都会对山体结构造成一定程度的破坏。开采作业时，由于施工打破了边坡山体内部原有的应力平衡状态，导致次生应力场的出现，此时边坡岩体会发生变形，使岩体失去稳定性，极容易出现脱落、坍塌、滑动等危险事故、边坡失去稳定还会诱发泥石流等自然灾害，对矿区及其周边民众造成生命财产损害。因此，提高矿山施工的边坡稳定性是露天矿山开采时需要重点关注的内容。

一、露天矿山边坡特点

一是由于露天矿山的采矿规模较大，矿山边坡高度要比其他岩土工程边坡高度要高。此类边坡高度一般在200到300米，极少数露天矿山的边坡可达500米以上。边坡走向较为多变，可延伸数公里，正因此，边坡揭露底层较多，且沿线地质情况变化较大。

二是露天矿山边坡因为不易维护，施工单位一般不专门采取维护措施来对边坡进行维修加固、保养等，这也使得边坡易受到风化作用的影响，而导致地质结构发生变化。

三是露天矿山在施工作业时会用到炸药等进行爆破，同时还会有众多大型运输车辆、作业机械等往返于边坡和地面，因此，边坡会受到重载荷的作用而导致其内部地质结构发生细微变化，日积月累便会导致边坡构造变形，会对施工造成影响，对周围居民和施工工人安全构成威胁。

四是露天煤矿边坡最终按照“由上而下”的形成顺序，上部分服务周期长，下部分服务周期较短。

五是由于露天矿山处于山区之中，山区地质结构复杂，地形多变，露天矿山边坡在不同的地段有着不同的稳定性，边坡上半部分有重要建筑物时，需要将建筑物建设到强度较高、稳定性好的边坡地段上；当经常有运输车辆经过、或频繁进行开采作业时，也要求边坡稳定性较高，而对于那些对生产影响程度不大的边坡地段，施工对于稳定性的要求不高。

二、露天矿山边坡常见破坏类型

露天矿山边坡常见的破坏原因主要是由于岩体在露天矿山开采施工的过程中受到开采施工发生的振动等影响而造成岩体结构性损伤，从而使得其内部结构发生变化，久而久之，岩体结构面变会有脱离的风险。常见的岩体被破坏的形式有以下几种：

（一）平面破坏。平面破坏是指矿山边坡沿着主要的结构面（层面、断层面、节理、层间面）由于位错产生相对滑动。边坡中如果出现了与边坡倾向相近的结构面，且次结构面倾角大于摩擦角或小于边坡角，则可能会发生平面破坏这一现象。

（二）楔体破坏。楔体破坏一般发生于楔形体中。楔形体由边坡中的两组结构面与边坡斜交，且这两组结构面相交而共同形成的。梁结构面的组合交线倾向约等于边坡倾角，且需要大于其摩擦角时，容易发生此类破坏现象。具体表现为：坚硬岩体中，露天矿的台阶的破坏。

（三）圆弧形破坏。圆弧形破坏的原因为圆弧形滑动面之间的滑移。是土体滑坡的主要原因之一。另外，散体结构岩体或坡较高的碎裂岩体的边坡容易发生此种破坏。

（四）倾倒破坏。倾倒破坏发生的主要原因在于：当岩体结构面或层面与地面的角度较大时，岩体会因自身重量的影响而极易发生倾塌，此时岩块会脱落，岩层弯曲变形，坡体会遭到严重破坏。

三、露天矿山边坡破坏成因及相关建议

（一）露天矿山边坡破坏成因。工程地质条件、水文地质条件、开采技术条件是造成露天矿山边坡破坏的主要原因。其中，工程地质条件和水文地质条件是导致边坡结构破坏的内在条件，在施工前的勘测中应当被及时发现；技术条件可以在后天进行控制，施工团队应当根据不同情况及时选择合适的开采技术。

（二）相关建议。首先，在进行露天矿山的边坡设计时，应当合理选择边坡参数。设计单位要对露天矿山的周围环境、地质结构、矿种、围岩性质进行充分的考察，对影响边坡参数设定的因素都应当尽数掌握，同时，为了对边坡参数进行正确的调整，应当在确定参数前充分考虑边坡的几何形态，结构面，构造等特征。其次，在施工前应当建立边坡破坏模型，构建时通常采用极限平衡法来分析边坡的稳定性，通过进行多组试验并对实验结果进行对照分析，从而确定在施工状态下，边坡可承受破坏力的临界值，从而合理选取爆破、开采技术，并对边坡局部区域进行加固处理。在施工时，爆破作业作为最具有危险性的作业，不但对人身安全有着较大的威胁，同时还会对山体造成一定的影响，如果爆破作业处理不当，则会引发山体滑坡、坍塌事故。因此，合理选择爆破位置和方法，尽量减少对山体的破坏尤为重要。另外，做好疏水排水工作也是预防边坡损坏的有效方法。在施工过程中难免会遇到恶劣天气，同时由于山体内渗水的问题，在施工时一般要专门针对地表水和地下水进行处理。地表述一般采用排水沟疏排、截水沟等方法；对于地下水一般采用钻孔疏水的方法。

除上述几点以外，施工团队还需要做好监督和预防工作，对边坡岩体变化的情况进行及时监测和分析处理，以减少事故的发生，降低人员及财产损失。

结语：总的来说，为了在露天矿山的施工当中能够及时预防边坡结构破坏导致的危险事故发生，需要有关机构对露天矿山边坡的破坏情况进行综合性研究，以保证矿山边坡稳定及安全生产。