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摘要：露天矿场边坡是矿山开采过程中，为了维护矿区开采设施的稳定，保障矿区工人的生命财产的一项关键工程。金属矿山的开采水平与边坡体的稳定性有关，而边坡的稳定受各种因素的制约。文章对露天矿场边坡的基本特点、影响其稳定的各种因素进行了归纳总结，并给出了一些改进的方法，以期为有关矿山的具体工作提供借鉴与参考。
关键词：露天金属矿山；边坡稳定性；影响探析
近年来，由于城市的现代化建设速度越来越快，各类工程施工部门和工程单位对金属矿产品的需求量越来越大，从而推动了我国的金属矿产业的发展。然而，金属矿产业在扩大市场规模，蓬勃发展的同时，如果其技术条件并未达标，或者施工过程缺乏严格的管理，那么在开采中边坡就很可能发生质量问题，既影响山体的稳定性，又不利于安全生产。如果不能及时处理这些问题，在发生安全事故之后，就会严重制约金属矿产业的可持续发展，甚至还会产生不良的社会影响。在此背景下，许多金属矿物学者对影响边坡稳定的各种因素进行了深入的分析，并采取了一些行之有效的方法来解决。
1露天矿场边坡施工特点的研究
由于露天采矿场地位于爆破振动场地，施工过程和结果会受施工人员的操作所影响，一旦操作失误就会导致边坡稳定性受到影响，采矿工作也会存在安全隐患问题。因此，对露天矿场边坡的整体控制具有十分关键的意义。
1.1边坡工程的时效性
高时效性是边坡施工的一个重要特征，在大多数露天采矿工程中，使用的都是临时护坡。因为采矿作业对周边的地质条件造成了巨大的影响，而边坡工程的主要功能是确保结构稳定和保障安全，因此随着使用年限的延长，其内部的结构和稳定性也会发生变化。所以，为保证施工工程的进度，大部分采矿工程采取的是“临时性”“快捷”的方法，并在设计时限上选择最小的施工工期，在一定的时限之内，由施工方承担高品质的工作，以保证项目的及时性。一般而言，为了缩短生产周期、节省生产费用，矿山不会在坡面上投资太多的人力、物力和财力。在矿井基本建设中，施工的边坡主要是临时加固边坡。但这些临时的斜坡并不稳定，而且很难预测其稳定性。大部分采矿场都在尽力确保本阶段不会发生安全事故，并没有考虑到以后的采矿安全问题。而在采矿过程中，此类临时边坡的稳定性也在不断下降。
1.2边坡工程形式复杂多样
矿产资源的开采环境要比一般的工程项目更加复杂和恶劣，特别是在某些地区，因为气候变化的原因，导致了一些边坡受到破坏。所以，在露天采矿作业中，边坡工程要想在采矿作业中起到更好的稳定和安全的作用，往往要结合场地周边的地形和天气情况来确定边坡的施工方式，从而形成一个具有复杂性和多样性的边坡。露天金属矿场边坡工程的地质构造是非常复杂的。边坡的稳定受各种地质构造的耦合和自然条件的改变等因素的制约。特别是在连续的暴雨条件下，由于强降水的冲击，地下水位的升高，水土流失，以及爆炸引起的震动，都会对斜坡的稳定造成一定的影响。
1.3边坡工程质量与强度具有动态性变化
在露天采矿过程中，边坡施工是不断进行的。在采矿期间，边坡工程的强度以及结构都会随之产生动态性的变化，确保边坡工程的质量才不会对后续采矿工作造成任何的干扰。边坡的稳定也是一个不断演变的过程。因此，在露天采矿过程中，一定要加强边坡的稳定。如此，才能促进整体采矿工作的正常进行。随着采矿的深入，边坡的外部形态、施工质量以及结构的强度都发生了巨大的改变，而这一动态的改变就成为了保证采矿作业的安全性和结构稳定性的重要因素。在大多数时候，施工方都会对边坡进行高质量的施工，确保施工符合工程规范，而在实际的施工管理，部分边坡工程监管部门比较宽松，在保证整体稳定和安全的前提下，出现的小的损坏，都会在项目的许可之内。
2影响露天金属矿山边坡稳定性的因素
2.1岩体结构的影响
露天采矿场边坡的安全状况受到岩石构造的影响。根据以往的工程资料和实际工作的经验，得出了造成露天采矿场边坡稳定性的重要因素之一就是岩体结构。在矿山建设中，一般都是在进行边坡设计和施工准备时，对矿区周边环境进行调查和分析，收集样品进行研究。从而判定矿区的开采条件是否适宜于露天矿的边坡建设。当前，在业内已有了较为清晰的地质构造划分规范。在这些情况下，软岩构造是最普遍的一种。由于外部条件的改变和爆炸振动的作用，这些岩体很容易产生表层的裂缝。而岩体的裂缝则会极大地影响到整体的稳定。由于岩石本身的结构和变形状况，在很大程度上会对边坡的稳定产生很多影响，从多年的工程实践和工程报告，可以发现，由于岩石的构造因素的作用，导致了这种不稳定现象频发。只有详细、严苛的做好调查和准备工作，对于采集的样本展开试验分析，才能为后续的边坡工程施工提供科学的数据支撑，从而确保野外采矿技术的适宜性。
2.2岩石土层的矿物质结构的影响
在露天开采过程中，除了岩体构造，岩性土壤和岩体的内部构造也会对边坡的稳定产生一定的作用。不同的岩性土壤对边坡体的稳定有不同的作用，岩石地层含有的矿物成分是不同的，这是造成它们性质差别的重要因素。不同类型的矿物在不同的地层之间存在着不同的联系。通过对各种类型的岩石样品的深入分析，发现某些矿物主要是由晶体结合形成的，而某些矿物则是以胶结结合的形式存在。在这些岩石中，以变质岩为主，以矿物晶体构造最为普遍。该岩石具有良好的稳定性能，适合于矿区边坡土工程建设。边坡的稳定，除了与岩石的构造有关外，还与岩石土层性质有关。但归根到底，造成岩性土壤性质差异的主要因素是由于矿物种类的不同，它们往往以各种不同的方式结合起来形成了岩石的主体。岩石由一种或者是多种矿物和天然玻璃构成，其中有些材料是晶体，有些材料是硅，还有些是多种矿物结合体，普通的晶体可以作为斜坡的地基，但大部分的黏合构造都会对岩层的结构和稳定性产生不利的作用，严重的话还会导致滑动、崩塌等工程灾害。
2.3自然环境的影响
影响露天矿场边坡稳定的自然因子有：地面径流冲击，地下水侵蚀，裸露风化，大气温度和水分的改变。这些因素中，暴露的风蚀对岩体的表层构造造成了极大的损害。在天然风的连续影响下，岩体表面的扩展应力逐渐增加，扩展应力超出承受范围后，在初始阶段会产生较小的裂缝。裂缝在较长的时期内会向内渗透，并产生大面积裂缝。而岩层裂缝的存在，会对整体的稳定造成很大的影响。由于气温的改变，会导致岩层内部和外层的温差产生较大的温差，从而产生温度应力，当温度应力超出了岩层本身的拉伸极限时，就会产生裂缝。与此相比，对岩体和坡体的稳定性有很大的关系。水会沿着岩层的裂缝，慢慢地渗透进岩层，久而久之，裂缝会不断扩大，导致岩层的碎屑和完整性受到影响。虽然地下水冲刷对坡体的作用是逐步而缓慢的，但其对坡体的稳定作用不可忽视。因此，在矿井开发中，应加强自然环境影响因子的合理管控。
3增强露天矿山边坡稳定性的措施
3.1加大对地质勘查的精确度
在露天采矿之前，应安排专门技术人才到矿区进行地质调查，以全面掌握矿区的地质构造状况及矿区的构造状况。完成地质调查的全部工作，并将其提交给项目设计部。地质调查报告应对矿区地质构造条件、地质薄弱区、矿产资源等进行了详尽的描述，以便为地质勘查工作和建设工作提供可靠的资料。运用各种先进技术，建立了一套完整的地球卫星定位、远程遥感、三维激光扫描、雷达和GIS等技术体系。全面、动态、精细化地监测，了解其动态变化，并制定相应的控制对策，确保其稳定。
例如：影响边坡稳定的因素很多，各种因素综合在一块，导致了岩层的整体强度降低。对于这种情况，必须进行细致的分析和处理，并以地震波的形式来评估岩石的稳定性。改进岩石的监控方法，增加地震资料的可信度，以便能够更快地发现岩石损伤，根据有关规定，增加探测精度。尽量减少理论上的分析，更多地进行实际数据的分析与监控，建立符合实际情况的岩体松动破坏模式。
3.2完善附近的排水设施
首先，开展地表水体和地下水的流动动态监测也非常关键。有关部门可以利用导流工程将地面的雨水导入到平地或天然的河流中，特别是在春季冰雪消融和夏季持续的暴雨天气时期。通过引入排水，可以将地面水流对岩体的冲击降到最低，从而降低侵蚀的强度。其次，地表径流量的渗透和地下水的上升也会使岩体结构开裂，所以必须加大对渗流的治理力度。该项目可以有效地控制岩体的侵蚀。根据地表水的水流以及水流的流动情况，可以修建排水系统，将雨水和地表水输送到平原的地下和河里，减少土壤的冲刷和侵蚀。不管是导流、渗流，在正式建设之前，都要进行严密的监控。最后，由于地面及地下水渗透引起的岩体原有的裂隙增大，可以采取适当的防渗措施来预防岩体本身的侵蚀。不管是排水工程还是防渗工程，在正式建设前，都要根据矿井的特点，制定合理的、科学的、经济的工程实施计划。
例如：要强化矿山内部的管理，必须严格遵守开采次序，坚持科学发展观念。即便是相同的矿井，由于自然地形、施工、水文地质环境、土体应力等因素的影响，也有较大的差别；由于所处的地理位置、高程、各边坡岩体所处的地质条件都不尽相同，致使其失稳形式呈现出一种较为复杂、多种多样的特点。各矿场应成立安全检查队伍，定期到矿区进行边坡的安全与稳定检查，把国家和地方有关部门制定的管理措施全部贯彻到位，消除安全风险。对于未完成的各项工作，要主动进行整改。
3.3对采矿行为进行约束和规范
首先，根据矿山的构造状况，对矿井的整体生产工艺进行科学的设计。并综合考虑多种原因，合理选取了适宜的爆破方法。在进行爆炸时，不仅要选用合适的爆破方式，还要对作业区域进行科学的划分，使每个作业区的装药量保持在一个较好的水平。其次，采掘过程中，因大量的采掘废物，造成机械设备的承载能力受限，因此，必须对机器和废石进行综合的管理。同时，还要对日常生活废物及爆炸后的废料进行清理，注重对于周边生态环境的保护。在此特别要注意的是，在采矿过程中，禁止过度采矿，防止采矿过量造成边坡不稳定。根据勘探工作所获得的相关资料，应先考虑实际情况，对整个采矿序列、特定的采矿走向和延伸进行规划。在进行爆炸的过程中，还必须要仔细地分析，在进行爆炸的过程中，要将爆炸分为具体实施阶段，保证爆炸的数量能够保持在一个合理的安全的区间。最后，由于建筑设备和采矿废弃物的堆放，采矿公司必须要将采矿设备进行统一的管理，防止车辆乱停乱放，并定期进行日常的清扫和挖掘工作，保证机械额外的荷载保持在一个合适的水平，这样才能减少对斜坡的稳定性的影响。在采矿时，要时刻注意挖矿的情况，防止由于孔隙太多而导致滑坡、崩塌等问题的发生。
例如：矿场必须建立和严格落实露天矿边坡的安全监管体系，运用这一机制来强化边坡的安全监管措施。安全检验将会反映场地的状况，例如，在使用前进行检修，边坡土渣是否清理干净，边坡防护墙的建造是否规范等。但是，有些问题和管理空白依然存在。比如，当人们在勘探到大量的金属矿后，有些采矿公司为了追求经济效益，不会考虑采矿环境问题，一味盲目地进行采矿，造成山体滑坡。因此，必须建立严密的边坡管理体系，对滑坡进行实时监管和控制，才能避免事故的发生。
3.4选择适宜的边坡加固处理措施
除了采取相应的防治对策，对发生滑坡的边坡，应进行清除和加固。将堆存在斜坡上的垃圾、废料、碎石等进行清除，并对发生坍塌的斜面进行修补、加固，提高其整体的安全性。此外，对于岩石构造和纹路节理处有一定的裂缝，可以采取人为的方法，如：设挡滑墙、抗滑桩、灌浆等，从而提高边坡的稳定性。要对边坡进行常规巡视和维修，提高采矿安全系数。另外，对一些原本就有不稳定问题的斜坡，要进行清理和修整，比如将斜坡上的堆积物清除掉，对滑坡的斜坡进行修补，然后再进行打磨，改变滑坡的形态，提高滑坡的稳定性。在某些自身岩石构造、节理、裂缝等方面存在一定缺陷的边坡，边坡还未出现滑坡和塌方的情况下，必须事先采用人工介入措施，比如：防滑挡墙、抗滑桩、边坡注浆，从而提高边坡的稳定性。而且还需要经常进行检查和维修，保证它们的耐用性。
例如：针对边坡，采取局部加固措施，然后进行碎石清除，采用锚杆式的钢筋砼挡墙进行补强，如有需要，还可用悬挂网片、喷淋等方法。对于在0.4~8的岩石硬度等级，其边坡角应该在30°~80°范围内。而且，柱体之间的间隔应为2.5m~3.5m，根据其高度，设置2个~3个锚栓。通常，锚杆的水平方向是10°~45°，并且尽量缩短。分层布置时，各层的高度不得超过6m，两层之间应留出1m~2m的台阶，既便于生产作业，又可以确保安全。比如，在1628m~1636m之间使用了锚索的钢筋挡墙，其长度为15m，并在要点处进行喷涂保护，其宽度不低于12m，并涂有15cm的喷浆板，使用两层钢丝网进行加固。
4总结
露天矿场边坡失稳原因是多方面的，各种影响因子之间的关系十分紧密。在开展露天矿边坡稳定改善措施的同时，有关方面需要根据露天矿的具体情况和特点，发掘出岩石破坏的规律，并对其进行持续的改进，以保证边坡的稳定，达到安全生产的目的。矿山开采中，安全需要摆在首位。特别是在露天采矿时，应加强对边坡的监控，以防止边坡不稳定造成的安全事故。采矿企业有关人员必须根据造成边坡不稳定的成因，并对其展开科学、合理的加固处理，以促进采矿工作的有序进行，维护各方的利益。
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