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摘要：露天矿山边坡存在一定的安全隐患，较容易出现滑坡事故、崩塌事故、倾倒事故，必须认真做好露天矿山边坡安全问题的防护与治理，确保露天矿山的安全。本文先简要分析影响露天矿山边坡安全的因素，进而结合当前的研究成果谈一谈露天矿山边坡稳定性监测与评定的方法，最后分析论述露天矿山边坡安全问题的治理措施，主要包括疏干排水法、削坡减载、挂防护网、机械加固法、控制爆破法，期望可以为从事此类研究的朋友们提供些许建设意见。
关键词：露天矿山；边坡；边坡治理
随着矿产资源需求量的增加，矿产开采变得较为频繁，在获取矿产资源的同时也引发了一些生态环境问题，尤其是露天矿山开采过程中容易出现的边坡问题，诱发滑坡、崩塌、倾倒这三类常见的事故。结合当前的生态修复要求，近年来国家愈发重视露天矿山边坡安全问题的治理，积累了较多的成功经验，尤其是在矿山边坡稳定性治理、边坡监测技术这两个方面取得了较好的成效，边坡监测技术的应用大大提升了边坡稳定性的监测水平与质量，值得推广应用。
1露天矿山边坡安全的影响因素
结合当前的研究成果来看，影响露天矿山边坡安全与稳定的因素较多，同时也较为复杂，这增加了露天矿山边坡安全问题的治理难度。也正是因为如此，必须明确和掌握影响露天矿山边坡安全的因素，在此基础上制定针对性的边坡治理方案。总的来说，露天矿山边坡安全的影响因素主要有四个方面，一是岩石强度与岩体结构，二是水文地质条件，三是爆破震动，四是边坡几何形状、人为因素、风化作用等。
(1)岩石强度与岩体结构：从岩石强度这一方面来说，露天矿山边坡安全所诱发的滑坡多是剪切破坏，这也让岩石的抗剪强度成为了衡量边坡安全与稳定的重要条件。再从岩体结构这一方面来说，岩体结构的稳定性丧失多是沿着结构面发生，出现裂缝问题后，会被次生矿物所填充，这势必影响到岩体结构面的稳定性。另外，岩体结构面发生变化后，地表水更易渗透，地下水也便于活动，这均不利于露天矿山边坡安全。
(2)水文地质条件：露天矿山边坡安全很容易受到水文地质条件的影响，这也是滑坡事故多发生于雨季、解冻期的重要原因。在水文地质条件中，主要有静水压力、动水压力、水这三方面因素，尤其是水会对露天矿山边坡造成物理破坏与化学破坏。在静水压力这一因素中，静水压力所形成的作用会垂直于裂隙壁，且会形成三角形应力分布，这会导致露天矿山边坡破坏加剧。从动水压力这一方面来说，水的方向与渗透方向会保持一致，若是岩体结构面与地下水交叉联系，则露天矿山边坡的稳定性会受到更加不利的影响。水对露天矿山边坡安全与稳定的影响较大，会形成物理破坏和化学破坏。在物理破坏方面，最直接的表现是岩体结构出现破裂，结冰状态的水对岩体结构会形成较大的膨胀力，而当水蒸发时又会形成收缩性开裂的问题。在化学破坏方面，受到特定因素的影响时，岩体结构会吸收水分子或失去水分子，继而出现水化作用和脱水作用。无论是脱水作用还是水化作用，岩体结构均会受到较大的影响，露天矿山边坡随之遭受破坏。
(3)爆破震动：在露天矿山的开采作业中，爆破作业较为常见，边坡稳定性很容易受到爆破作业的影响。具体来说，在爆破动力的冲击作用下，边坡岩体主要会出现两种变化，一是破坏，二是变形，均威胁到露天矿山边坡的安全与稳定。除此之外，爆破作业容易产生龟裂带，龟裂带的存在较容易导致边坡岩体出现滑动或崩塌。
(4)其他影响因素：除岩石强度与岩体结构、水文地质条件、爆破震动这些因素外，露天矿山边坡安全还会受到边坡几何形状、露天开采深度、人为因素、风化作用这些因素的影响。以人为因素为例来说，露天矿山边坡上堆积石块与设备，或者建设各种建筑物，均会影响露天矿山边坡稳定性。再以边坡几何为例来说，在长时间的研究过程中发现，圆锥形的露天采场最为理想，能够很好地保护岩体的稳定，若是岩体结构存在风化严重的情况，则应该使用凸形边坡。
2露天矿山边坡稳定性监测与评定
2.1露天矿山边坡稳定性监测
考虑到露天矿山边坡安全问题的危害性，必须认真做好边坡稳定性的监测工作，以求动态掌握露天矿山边坡的稳定情况。在露天矿山边坡稳定性监测中，应重点从边坡参数、边坡岩体构造与边坡移动、边坡整体性、地下水监测这些方面来着手。
在边坡参数的监测中，重点有边坡的结构、边坡的走向长度、边坡角度、边坡高度。在边坡岩体构造与移动的监测中，必须明确岩体结构面在边坡中的所处位置，记录相关的参数，边坡移动情况需要使用专业的仪器设备，记录边坡的位移和变形这两方面的规律。在监测边坡的整体性时，主要是监测露天矿山边坡上是否存在违章开采这一类问题，对于这一类问题必须及时处理。地下水的监测也较为重要，必须动态监测地下水的水压和水位。实际监测时，可使用“零流量”型水压计、管式水压计动态监测裂隙水压和孔隙水。地下水水位监测的作用较为显著，既可以用来监测露天矿山边坡稳定性，也可以评价疏干措施的可靠性。除此之外，在露天矿山边坡稳定性监测时，还需要监测爆破震动和地震。
2.2露天矿山边坡稳定性的评定
在分析露天矿山边坡稳定性时，主要有定量分析法和定性分析法。在使用定性分析法时，可以结合实际情况选用图解分析法、地质分析法、工程地质类比法；可使用的定量分析法较多，主要有数值分析法、极限平衡分析法、可靠度分析法、突变理论方法、塑性极限分析法、人工神经网络分析法，均有着较好的优势。通过应用定量分析法和定性分析法，可以确定出露天矿山边坡的属性，即判断出露天矿山边坡属于稳定型边坡或不稳定型边坡。以不稳定型边坡的判定为例来说，当出现以下情况或问题时，即可以判定露天矿山边坡具备不稳定性：
(1)在分析露天矿山边坡稳定性监测资料时发现，有较多的参数无法满足规定要求，或者一些参数的不确定性较为显著。
(2)在某一个边坡参数的分析中，发现边坡角超过标准范围，存在着一定的风险，比如会诱发边坡岩体出现坍塌事故。
(3)露天矿山的采场上部土层未严格按照相关规范实施剥离处理，引发边坡上部坡角无法满足规定要求，严重时会引发坍塌事故。
(4)露天矿山的采剥工作面存在危险现象，比如阴山坎、伞檐、空洞。
(5)通过动态监测发现，露天矿山的边坡岩体存在局部破坏问题，比如边坡坡面上附着险石、浮石，开采作业过程中存在严重危害。
3露天矿山边坡安全管理要求
考虑到露天矿山边坡安全管理涉及到较多的专业知识，所以应结合实际情况不断完善边坡安全管理方案，矿山企业必须贯彻学习相关的规范要求，认真做好边坡安全管理工作。总的来说，在开展露天矿山边坡安全管理工作时，应从以下方面着手：
(1)边坡的台阶高度与平台宽度均是应该重点考虑的要素，在边坡的台阶高度确定时，应该重点分析四个方面的要素，一是穿爆作业的相关要求，二是矿岩的埋藏条件，三是露天矿山的采掘要求，四是边坡的力学性质。确定边坡的平台宽度时，要足够重视，确定最佳的边坡平台宽度。
(2)台阶坡面角和最终边坡角确定时，应考虑露天矿山边坡当前状态，尤其是需要分析一些细节要素。比如边坡的台阶坡面角主要与矿岩性质、矿岩层理方向、穿爆方式、矿岩节理发育这些要素存在关系，所以实际确定台阶坡面角时必须重点考虑这些要素。再比如确定最终边坡角时，要重点分析岩石性质、边坡存在期限、地质构造、水文地质条件。
(3)在进行露天矿山的开采作业时，必须结合实际情况确定出科学的开采顺序与推进方向。一般情况下，露天矿山的开采应遵循由上至下的顺序，采剥推进方向应遵循由上盘向下盘的顺序，确保整个开采与推进具有条理性和科学性。
(4)爆破作业对露天矿山边坡安全会有较大的影响，所以为确保边坡的安全与稳定，应最大限度降低爆破作业对边坡所形成的影响。具体来说，若是边坡地段的周围需要进行爆破作业，则不宜采用大规模的齐发爆破方式，原因在于大规模的齐发爆破会导致岩体的节理张开，进一步加剧边坡出现破坏的风险。为最大限度减少对边坡的破坏，可以使用减震爆破、微差爆破、预裂爆破这些控制爆破技术，并严格控制爆破所使用的炸药量。除此之外，在露天矿山的采场内进行爆破作业时，应避免使用抛掷爆破方法，可优先使用松动爆破方法，这样可以最大限度减少对边坡的破坏。
(5)露天矿山边坡的安全检查与管理尤为重要，矿山企业要结合实际情况建立边坡管理制度与检查制度，做好边坡安全管理工作。一旦在检查过程中发现边坡上存在裂隙或者大块浮石，则要及时处理，并且在处理时必须做好相应的安全措施，确保边坡处理及时和人员设备的安全。
(6)考虑到露天矿山边坡安全管理工作较为复杂，所以矿山企业应安排专业的技术人员全权负责边坡的日常管理，所发现的安全隐患及时消除。在日常的矿山开采作业中，应使用信息化监测手段自动获知边坡的风险，比如一旦发现边坡存在塌滑风险时应立即停止采剥作业，做好安全防护措施。
(7)对于存在边坡安全问题的露天矿山，均应该执行严格的安全管理措施，加强动态管理力度。已经发现边坡存在变形风险和滑动风险的露天矿山，必须按照要求设置专门的监测点，动态记录和分析边坡变化情况。
4露天矿山边坡安全问题的治理措施
4.1疏干排水法
在露天矿山边坡的治理中，疏干排水法有着较好的应用优势，主要有两种方法，即地表排水法和地下水疏干法。在应用地表排水法时，需要在边坡岩体外部修筑排水沟，以此来防止边坡岩体表面裂缝进入地表水。另外，为了确保边坡顶部不存在积水的风险，边坡顶面应确保有一定的坡度。若是发现露天矿山边坡存在较大的张开裂隙，则必须针对实际情况对裂缝进行必要性的堵塞。在应用地下水疏干法时，可以结合露天矿山的地下水分布情况采取疏干或降低水位这两种方式，这样可以最大限度减少地下水的危害。在当前的地下水疏干中，可以使用人工疏干法和天然疏干法，人工疏干法有着较好的应用优势。
4.2削坡减载
这里所讲的“削坡”是指放缓边坡的坡率，“减载”是指将滑坡体的牵引段与上部主滑段所存在的滑体岩石全部挖除，以求最大限度减少滑体的重量和主滑体的推力。需要特别注意一点，在治理边坡滑体时，为减少滑体的下滑力，应当在滑体主滑段进行挖方，而不能在滑坡前缘进行挖方。之所以不能在滑坡前缘挖方，最主要的原因是这一措施会诱发边坡坍塌、滑坡蠕动的风险，滑坡的滑动风险也会随之增加。
4.3挂防护网
挂防护网这一方法的使用较为常见，在露天矿山边坡安全防护中发挥着重要作用，值得推广应用。按照防护功能和结构形式可以将防护网分为两大类，即被动网、主动网。通过应用主动网，可以有效降低崩塌、落石的发生风险，具有坡面围护的良好效果。被动网的使用优势虽然不及主动网，但依然发挥着较显著的优势，主要用于崩滑体下方的落石拦截。总的来说，在使用主动网锚固筋提升边坡稳定性时，必须确保锚固筋穿过表层破裂带，同时对锚固力进行验算。使用被动网防护时必须确保边坡基础的稳定，对崩塌落石能量进行精准验算，以此确定出最佳的能级规格。
4.4机械加固法
应用机械加固法可以较好地改善露天矿山边坡的稳定性，这主要是因为机械加固边坡可以增大岩石的强度。不过机械加固法的应用应该考虑实际情况，比如当放缓边坡角方法、排水方法无法使用或者使用成本较高时，可以优先使用机械加固法。在当前的露天矿山边坡加固中，主要是使用锚杆、喷射混凝土、抗滑桩、挡土墙、注浆法来加固边坡，均有较好的应用优势。
(1)使用锚杆加固边坡：这是一种较为常用和理想的边坡加固方法，尤其是适用于存在明显弱面的边坡加固中，所使用的锚杆具有着高强度的特点，锚索也会优先使用高强度的钢绳或钢索。具体来说，加固边坡时所使用的锚杆包括三个部分，即锚头、拉伸段、锚固段，在锚杆的外面是锚头，可以将作用力施加给锚杆，而拉伸段则留在孔内，能将锚杆所形成的预应力传递给围岩，此时边坡弱面上的正应力可以增大，边坡也可以因此获得较强的抗滑能力。若是边坡岩石有着坚硬和易破碎的特点，则需要控制好锚杆的预应力，促使锚杆孔围岩形成良好的压应力，这也是有效增加易破碎岩块间摩擦力的途径，对提升围岩抗剪强度有十分大的裨益。需要注意一点，应确保锚杆的长度可以穿过滑动面，预应力锚杆的长度应控制为2.5m~3.0m。在长时间的研究中发现，边坡加固中所使用的预应力锚索长度往往可以达到数十米，甚至近百米，非常适合应用在大型边坡的加固作业中。
(2)使用喷射混凝土加固边坡：在露天矿山的边坡处理中，喷射混凝土发挥着较显著的作用，一方面可以有效封闭边坡表层的岩石，防止边坡岩石受到风化作用和潮解作用，另一方面可以有效加固岩石，提升岩石的强度。除此之外，也可以考虑使用喷射混凝土加固边坡，或者可以与锚杆联合使用。为提升喷射混凝土的强度，可以加设钢筋网，或者可以使用钢丝纤维补强混凝土。
(3)使用抗滑桩加固边坡：当前在露天矿山边坡加固中所使用的抗滑桩类型较多，多是应用钢筋混凝土桩，包括小断面混凝土桩、大断面混凝土桩。小断面混凝土桩适合应用在层状结构和块状结构边坡的加固中，大断面混凝土桩适合应用在散体结构和破碎结构边坡的加固中。在露天矿山边坡加固工程中，抗滑桩之所以有着广泛的应用，与自身的优势有很大的关系，比如布置较为灵活，施工活动不会影响滑体的稳定性，再比如整个施工工艺较为简单，施工效率高，且可以与其他的边坡加固措施联合使用，有助于提升边坡加固的效果。
(4)使用挡土墙加固边坡：挡土墙是一种人工构筑物，既可以作为小型滑坡的阻挡物，也可以用于大型滑坡的治理。为充分确保挡土墙的抗滑效果，必须结合实际情况确定挡土墙的最佳位置，通常情况下，应将挡土墙设置在不稳定边坡的坡脚位置，或者可以设置在不稳定边坡的前缘。
(5)使用注浆法加固边坡：注浆法使用时，需要借助注浆管将浆液输入到边坡岩体裂隙中，这样可以促使破碎岩体与裂隙有效固结，成为一个整体，继而提升围岩的强度。另外，这一做法可以有效堵塞地下水的通道，边坡不易受到地下水的影响。为避免注浆法使用效果不佳，在注浆前需要全面分析边坡变形破坏的深度与形状，将浆液输入到最需要的部位，以求提升滑面的强度。
4.5控制爆破法
露天矿山开采作业中所使用的大直径炮孔、高威力炸药虽然可以降低成本，但也容易诱发边坡的冲破裂问题。为避免爆破作业影响到边坡的稳定性，可以使用减震爆破、缓冲爆破、预裂爆破这三种方式，以此避免爆炸能量集中。以减震爆破这一方法为例来说，这是一种较简单的控制爆破方法，与预裂爆破方法联合使用可以起到很好的效果。再以预裂爆破方法为例来说，这是当前阶段使用最广泛的控制爆破方法，需要精准确定边坡岩石和孔距，促使爆破作业不对边坡周围岩石造成影响。
5结语
露天矿山边坡存在着较大的安全风险，必须做好安全管理与治理工作，确保边坡安全。当前所使用的疏干排水法、削坡减载、挂防护网、机械加固法均有着较好的应用优势，可以应用在露天矿山边坡加固中，值得推广。后续要进一步加大研究力度，掌握更多露天矿山边坡治理的手段与技术，将安全管理与治理措施有效结合起来，实现更好的边坡治理效果，确保边坡稳定与安全。
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