基于露天金属矿山开采边坡安全技术分析

刘鸿扬

（紫金矿业集团股份有限公司，福建 上杭 364200）

近年来，随着城市现代化进程的加快，国内冶金工业得到了快速发展。然而，在露天金属矿山开采过程中，一些企业为了提高采矿生产效率与利润收益，往往忽视边坡技术水平与安全管理，一味地冒进开采导致安全问题发生，最终给企业带来严重的损失。如企业不重视边坡安全技术，则会不断引发矿山事故，不仅影响企业生产效益，同时严重危害人身安全。因此，本文基于露天金属矿山开采时边坡所存有的安全问题进行分析，并提出有效的安全技术措施，促进企业经济效益的提升。

1 露天金属矿山边坡特征

1.1 时效性

在矿山开发过程中，采矿活动使其周围的地质环境发生巨大变化，增加矿山边坡不稳定性，从而出现边坡安全问题。而长时间的开采活动是造成地质结构变化的重要原因，因此在开采过程中需要注意时效性，降低矿山地质结构改变的程度。

1.2 复杂性

与其他项目相比，矿业开发项目的建设环境更加复杂严峻。特别是在当地气候变化的影响下，许多金属矿山的边坡安全将受到暴雨和地质活动等因素的影响[1]。因此，为使露天金属矿山开采过程中的边坡稳定，促进边坡安全，提供可靠的保障功能，多数企业会对边坡进行安全设计。

1.3 动态性变化性

随着金属矿山开采深度的逐步加深，矿山边坡整体安全稳定性、施工质量和结构强度将发生较大变化，而这种动态变化则需要更高的开采施工标准，以此确保边坡稳定与安全，但在实际施工过程中其施工管理存有相对宽松的问题。

2 影响露天金属矿山开采边坡安全的因素

2.1 岩体构造对边坡安全性的影响

岩体及其变质对边坡表面的安全性影响很大，通过大量的实践经验和开采报告，可以看出，岩体构造异常是造成滑坡现象的重要因素。人员的安全评估主要基于结构岩体的表面性能是否足以承受自然因素的影响[2]。目前，常见的不良岩体主要是薄弱的地表结构，导致差异或表面裂纹。如果岩石表面裂隙太多，将严重损害边坡的质量和安全性。

2.2 岩性土层影响

在边坡安全技术影响中，金属矿山岩性土层也是重要因素。其中，硅质和铁质岩性土壤对边坡安全性的影响也大不相同。从根本上看，岩性土壤层性质的差异主要是由于矿物种类不同而引起的，通常将不同的连接形式结合起来，形成地下岩体的主要结构。普通的晶体结构，包括变质岩，都可以作为良好的胶结结构。胶结结构会对岩石结构和边坡安全性产生负面影响，甚至会引起滑坡等危害。

2.3 人为影响因素

人类活动对露天金属矿山边坡安全性的产生较大影响，大多数影响因素来自爆破和机械设备的运行。随着爆破的发生，地下岩体结构之间会形成侧向滑动力，在这种滑动力的作用下，边坡的安全性将大大降低。

3 露天金属矿山开采边坡存在的安全问题

3.1 边坡稳定动态平衡难以保证

对于露天开采，只有保证矿山边坡稳定的动平衡，才能有效减少各种滑坡的发生和其他边坡事故的发生[3]。实际生产中随着露天开采活动的逐步进行，开采区域的裸坡高度增加、爆破振动变多、开采深度加深、地下水和土壤压力出现变化，从而导致边坡稳定性的动态平衡改变，这对采矿生产的安全构成严重威胁。近年来，由于科学技术的不断进步，许多露天矿山已逐渐从地面倾斜向深凹的竖井转变，边坡坡度愈来愈高，损坏边坡的可能性也会增加，并且滑块的比例也会增加，滑坡也就更容易产生，从而更加难以控制边坡的安全性。

3.2 金属露天矿山边坡灾害增多

近年来，虽开采技术在不断创新发展，但开采活动的增加也造成露天金属矿山边坡的灾害也在增加，这给开采工作带来了一些困难[4]，诸如山体滑坡之类的灾害是造成金属露天矿山边坡安全的主要因素。考虑到目前的情况，不仅滑坡和露天边坡坍塌的数量在增加，而且造成的破坏也在增加。边坡灾害已成为露天矿山的重大事故来源。露天采矿的持续发展，许多露天金属矿山将进入地下开采，而地下采矿将增加进水量和土层应力，让地质条件更加严峻。如果在金属矿山开采过程中不及时处理，则会造成滑坡、坍塌等多种边坡灾害。

3.3 边坡监管工作不到位

许多开采企业没有强大的组织来管理矿山生产中的边坡安全，没有合理的矿山边坡安全应急系统和机制可进行具体实施。在矿山边坡开采安全管理中，若人员安全考虑不足，技术水平相对低，一旦发生边坡安全事故，后果将十分严重。滑坡和矿山边坡塌方的发生，在很大程度上是由于对边坡安全的监督不足。

3.4 技术水平低，安全管理难度大

随着采矿深度的不断增加，边坡结构的动平衡将在振动、地下水、矿山爆破和土壤应力的作用下发生显着变化，边坡安全管理能力需不断提升，以便更好地控制逐渐降低的边坡稳定性。此外，露天矿山的边坡高度越陡，则滑坡事故发生概率越大。然而，多数小型矿山企业技术水平过低，安全管理并不完善，为了获得更多的利益，不断加大开采力度，地下塌陷现象经常发生，开放边坡的下部失去支撑，在开放边坡上引起严重的滑坡。

4 露天金属矿山开采边坡安全技术措施

4.1 开采中安全应急治理技术

安全紧急处理技术是已开发的边坡处理技术。处理边坡时，应首先分析发生的边坡事故的实际情况，并应充分了解事故的现状，然后进行抽样。主要有以下三种方法：即从开挖中采集未受扰动的土壤，阶梯式开挖，边坡采样和钻孔采样。采样完成后，进行室内岩土测试，对测试结果进行统计分析，分析土壤的物理和机械特性，并重点确认好水文地质条件与产生滑坡的有关参数。以某露天金属矿山开采为例，对于325m 以下的平台开采，需要运用到应急削方，要按照原始的地形条件以及现场边坡的实际情况进行分析。而对于大于325m 的平台大多是采用分层开挖的方式，稳定进行分层加固开采。

4.2 开采中安全防护治理加固技术

对于边坡滑坡，应在不同地方进行局部加固处理，随后对土渣进行清理，并使用锚杆的钢筋混凝土挡土墙进行加固，必要时可以与挂网和喷射混凝土联合使用。例如，对与岩性硬度F 为0.4-8 之间级别的，其金属矿山边坡角度应控制为30°～80°之间。并且立柱间距2.5m～3.5m，每根立柱视其高布置2-3 根锚杆，锚杆的位置应尽量使立柱受力分布均匀。锚杆一般水平向下倾斜10°～45°，并使锚杆长度尽可能短。

挡墙分级设置时，每级高度不大于6m，两级之采用间留有1m～2m 的平台，以便施工操作和安全。例如，某矿山在对1636m～1628m 采用锚杆的钢筋混凝土挡土墙时，锚杆长15m，边坡及平台C20 挂网喷浆防护，宽度不少于12m，挂网喷浆厚15cm，双层钢筋网，以此完成边坡加固处理[5]。

4.3 完善开采监管工作

矿山开采企业应当制定并严格执行露天矿山坡安全管理机制，并利用该制度加强露天矿山坡的安全管理。安全检查将显示现场条件是否符合其要求，例如施工设备使用前检修完毕、边坡土渣清理干净、边坡防护墙施工标准等符合要求与否。但某些地方仍然存在问题和差距。例如，在探测发现丰富的金属矿物后，一些开采企业会进行激进开采，没有考虑自身开采条件与防护水平，贸然开采导致塌方与滑坡。基于此，应制定严格的制度，严格控制不稳定的边坡。

4.4 加强开采技术优化，严格遵循监督管理

为了加强对露天采矿区内的控制，有必要限制采矿台阶的高度，制定合理的采矿顺序，运用科学的发展方向，严格遵循采矿顺序。即使是同一矿山，矿山坡所处的自然地形、施工、水文地质环境条件和土壤应力条件也存在很大差异；位置和高度，每个边坡和岩体的地质环境也不同，导致边坡破坏模式的特征复杂多样。企业要组建安全排查小组，定期深入到开采现场组织边坡安全性和稳定性的自检工作，将国家、地方管理部门制定的管理对策全面落实，将安全隐患排除。针对安全责任落实不到位的现象，要自觉进行整顿。

5 总结

随着国内外对矿产资源需求的日益增加，在露天金属矿开采过程中如何提高安全与效率是企业关注的重点。因此，本文在分析露天金属矿边坡特征后，从岩体构造、岩性土层以及人为影响分析了边坡安全影响因素；并从边坡稳定动态平衡难以保证、金属露天矿山边坡灾害增多、边坡监管工作不到位、技术水平低，以及安全管理难度大等四个方面分析了存有的问题。而后，提出了开采中安全应急治理技术、安全防护治理加固技术、完善开采监管工作、加强开采技术优化，严格遵循监督管理等安全技术措施，以期对企业经济效益增强有所帮助。