井工开采对露天矿高边坡稳定性影响的研究

采矿工程M ining engineering 浅析露天矿边坡稳定工程安全技术措施张 豪（安徽宏泰矿山建设工程有限公司，安徽　池州　２４７０００）摘 要：在对露天的矿山进行开采和挖掘的过程中，尤其是一些深度特别深的凹型露天矿山，为了保证其生产的安全性和可靠性，必须要确保露天矿边坡的稳定性，才能有效促进露天矿边开采的有序进行。

近几年以来，由于我国经济发展速度较快，所以开展了大规模的挖掘和开采，使得露天矿的深度不断加深，而边坡工程也逐渐变得高大，边坡的不稳定会给矿山的挖掘带来严重的安全隐患。

本文首先介绍了露天矿边坡工程的基本特征，然后分别从三个方面分析了影响边坡工程稳定的要点因素，同时探究了边坡稳定性的分析方法，提出了相关的露天矿边坡稳定性的安全技术措施，希望能给矿山企业带来一定的帮助。

关键词：露天矿；边坡稳定；安全技术中图分类号：ＴＤ８２４．７１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２１）０３－００４１－２Brief analysis of safety technical measures of slope stability engineering in open pit mineZHANG Hao（Ａｎｈｕｉ　Ｈｏｎｇｔａｉ　Ｍｉｎｅ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏ．，　Ｌｔｄ，Ｃｈｉｚｈｏｕ　２４７０００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｏｐｅｎ－ｐｉｔ　ｍｉｎｉｎｇ　ａｎｄ　ｍｉｎｉｎｇ，　ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ　ｓｏｍｅ　ｄｅｅｐ　ｃｏｎｃａｖｅ　ｏｐｅｎ－ｐｉｔ　ｍｉｎｅｓ，　ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｅｎｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｓａｆｅｔｙ　ａｎｄ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，　ｉｔ　ｉｓ　ｎｅｃｅｓｓａｒｙ　ｔｏ　ｅｎｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｐｅｎ－ｐｉｔ　ｓｌｏｐｅ，　ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｐｒｏｍｏｔｅ　ｔｈｅ　ｏｒｄｅｒｌｙ　ｏｐｅｎ－ｐｉｔ　ｍｉｎｉｎｇ　ｓｉｄｅ．Ｉｎ　ｒｅｃｅｎｔ　ｙｅａｒｓ，　ｄｕｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｒａｐｉｄ　ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ，　ｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅ　ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｍｉｎｉｎｇ　ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｏｕｔ，　ｍａｋｉｎｇ　ｔｈｅ　ｄｅｐｔｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｐｅｎ－ｐｉｔ　ｍｉｎｅ　ｄｅｅｐｅｎｉｎｇ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ，　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｌｏｐｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｈａｓ　ｇｒａｄｕａｌｌｙ　ｂｅｃｏｍｅ　ｈｉｇｈｅｒ　ａｎｄ　ｈｉｇｈｅｒ．　Ｔｈｅ　ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｌｏｐｅ　ｗｉｌｌ　ｂｒｉｎｇ　ｓｅｒｉｏｕｓ　ｓａｆｅｔｙ　ｈｉｄｄｅｎ　ｄａｎｇｅｒ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｍｉｎｅ　ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｆｉｒｓｔ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｓｌｏｐｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｏｆ　ｏｐｅｎ　ｐｉｔ　ｍｉｎｅ，　ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｆａｃｔｏｒｓ　ａｆｆｅｃｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｓｌｏｐｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｆｒｏｍ　ｔｈｒｅｅ　ａｓｐｅｃｔｓ，　ａｔ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｔｉｍｅ，　ｅｘｐｌｏｒｅｓ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｓｌｏｐｅ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，　ａｎｄ　ｐｕｔｓ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｔｈｅ　ｒｅｌｅｖａｎｔ　ｓａｆｅｔｙ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｏｆ　ｓｌｏｐｅ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｏｐｅｎ　ｐｉｔ　ｍｉｎｅ　ｍｉｎｅ，　ｈｏｐｉｎｇ　ｔｏ　ｂｒｉｎｇ　ｓｏｍｅ　ｈｅｌｐ　ｔｏ　ｍｉｎｉｎｇ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ．Keywords: ｏｐｅｎ－ｐｉｔ　ｍｉｎｅ；Ｓｌｏｐｅ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ；Ｓｅｃｕｒｉｔｙ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ露天矿边坡之所以会出现不稳定的情况，或是发生其他一些形状变化的情况，和其周围的地质条件，以及一些相关的环境因素有着非常密切的联系，这些不确定的因素随时可能发生变化，具有一定的复杂性和多变性，所以在很大程度上会导致不同的地理位置发生不同程度的边坡变形，同时也会导致其位置发生一定的变化。

露天矿开采边坡稳定性影响因素和防治措施摘要：随着科学技术发展,露天采矿工程边坡已经成为困扰矿山安全生产的重要问题,其稳定性是保证矿山正常生产的先决条件。

露天矿山开挖后在一定程度上破坏和扰动原来较为稳定的岩体而形成新的人工边坡,随着回采工作的逐年推进,大量的永久性边坡随之形成。

它们的稳定性随着时间的延长逐渐降低,对生产、生活的安全威胁将会随之增大。

因此,对露天边坡稳定性影响因素的分析也就变得尤为重要。

本文就露天矿开采边坡稳定性影响因素和防治措施进行了分析。

关键词：露天矿开采；边坡稳定性；影响因素；防治措施一、露天矿边坡的特点第一，边坡坡度高的特点。

露天矿边坡一般较高，高度从几十米到几百米不等,边坡走向从几百米延伸可达数公里,因而边坡揭露的岩层多，边坡各部分地质条件差异大、变化复杂。

第二，易受荷载影响较大的特点。

露天矿因大型机械作业设备施工频繁，边坡容易受到荷载力的影响，使得边坡的稳定性逐渐降低，长此以往，边坡必将坍塌。

第三，易滑坡的特点。

露天矿的边坡稳定性具有下端稳定性强、上端稳定性差的特点，并且上下区间软夹层是比较多的，长时间受到分化作用或者不同水质条件侵蚀作用，产生滑坡问题。

露天矿在实际开采过程中上部边坡的服务时间长于下部边坡的服务时间，因此，下部边坡的稳定性要求要高于上部边坡的稳定性。

第四，易破碎的特点。

因露天矿的边坡主要采用爆破的形式或者机械采掘的形式形成的，严重破坏了岩体的稳定性，使得露天矿的边坡岩体受到外力作用的条件下易产生破碎的情况，如露天矿开采中经常出现爆破活动，使得边坡很容易受到震动，整体性较差的岩体就会产生破碎。

二、露天矿开采边坡稳定性影响因素1、地质因素。

影响露天矿边坡稳定性的地质因素主要包括岩石性质、结构面、岩体孔隙度和地应力等四个方面。

（1）岩石性质。

露天矿施工场地的岩石性质是影响边坡稳定性最直接的因素，通常情况下，岩石的强度越高，露天矿边坡稳定性越好，反之，岩石的强度越低，露天矿边坡稳定性越低。

露井联采模式下边坡破坏和失稳机理研究付长余【摘要】为了研究露井联采模式下边坡破坏和失稳机理,基于岩体力学分析和关键层理论,建立了露井联采边坡关键岩层耦合作用模式.研究认为在露井联采的条件下,露天矿边坡内部为砌体梁结构,大部分顺层滑坡的破坏都将经历表生改造、结构改造、时效变形和最终失稳4个阶段.【期刊名称】《露天采矿技术》【年(卷),期】2018(033)004【总页数】4页(P54-57)【关键词】露天矿;露井联采;安太堡;破坏和失稳机理;关键层理论【作者】付长余【作者单位】中煤平朔集团有限公司安太堡露天矿,山西朔州 036006【正文语种】中文【中图分类】TD824.70 引言为了提高煤炭资源回收率，实现更加灵活的配煤，中煤平朔矿区使用露井联采的方式开采[1]。

因此，露天矿的边坡受到露天开采和井工开采的双重影响，影响因素较多[2]。

露天矿边坡的破坏和失稳模式与纯露天开采大不相同，研究其机理对露井联采的露天矿安全生产有重要意义[3]。

1 平朔矿区露井联采概况平朔矿区的总面积约150 km2，建有3座露天矿、3座井工矿[4]，平朔矿区露井联采平面区域如图1所示。

主采煤层为4#煤、9#煤、11#煤，可采煤层总厚度为20～34.5 m。

平朔矿区的实践证明，露井联采增加了资源回收率，提高了配煤的灵活性，增加了整体的经济效益[5]。

但井工矿在露天矿边坡下及边坡周边的作业会对边坡台阶产生一些负面影响，易出现露天矿边帮运输道路下沉，局部台阶坍塌等现象[6]，威胁露天矿安全生产，影响坑内运输道路正常作业。

2 边坡破坏和失稳机理分析在露天井工协调开采条件下，边坡岩体受露天和井工作业的双重影响，岩体变形破坏模式也表现为多种变形破裂过程的采损效应的叠加。

由于在剥采作业过程中，岩体处在卸荷状态中，受到卸荷效应影响，会出现变形响应和破裂现象[7]。

实践证明在边坡开挖过程中的变形破裂属于卸荷响应。

此变形破裂具有“表生改造”和“时效性质”等特点，它们也是影响边坡稳定性的地质力学行为的2个重要方面[8]。

井工煤矿采空区对露天开采的影响及防治水技术探讨摘要：煤炭是我国重要的能源来源，对国民经济的各个方面都有重要的作用。

水害是矿井建设中的五大灾害，其发生率仅次于瓦斯事故，但其所带来的经济损失、人员伤亡和恢复生产的难度都要大得多。

矿井地质工作则是通过对矿区地质构造、水文地质、瓦斯等因素的综合分析，使矿井的安全生产得到有效的保障。

为了保障矿井的安全和生产的正常进行，必须把地质工作和治水工作有机地结合起来。

本文对井工煤矿采空区对露天开采的影响及防治水技术进行探究分析，从而提高煤矿开采的安全性和稳定性。

关键词：井工煤矿；采空区；露天开采；影响；防治水引言水害是当前煤炭生产中不可忽视的重大灾害，是五大灾害中的一类，特别是对某些矿井在开采过程中存在着严重的水害，必须重视。

针对矿井水灾的治理，必须具有很强的针对性，从多个方面进行分析，制定相应的治理对策，以保证治理工作取得最佳的成效。

与其他工作方式相比，矿井的水文、地质情况更加复杂，因此，预测工作具有很大的不确定性。

1水害控制预报的要点煤矿地测防治水预测预报工作是极为重要的。

控制水预测预报的精度受地质、水文、平面图、特征图等多种因素的影响。

在实际工作中要保证矿山的防治水预测、预报内容的完整性，必须按照有关标准和规范，严格推进地测与开采工作，根据具体的矿山地质和水文条件，有序推进后续的井下作业，控制好水害对开采及生态、社会造成的影响。

2井工煤矿采空区对露天开采的影响2.1采空区顶板安全厚度的测定某露天矿采空区为6煤层，6煤层上覆岩土体的许用拉应力为21.5 kN/m3，而轮斗挖掘机、电铲（10m2）、电铲（12m2）、电铲（15m2）、钻机（15m2）及钻机冲击地面的压力 P为0.24 MPa,0.53 MPa,0.41 MPa,0.48 MPa,0.24 MPa，而上部台阶爆破所产生的动载为596 kPa，钻孔超深1.5 m。

其巷井筒采空区的长度为50~180 m，跨度为3.6~24 m，在不考虑采空区局部坍塌的情况下，采空区长度与宽度的比值小于2。

井工开采相对露天开采在环境保护方面的优势一、生态环境的影响1、井工开采井工开采没有采掘场和排土场，永久占地主要为工业场地和附属设施，占地面积相对矿区面积较小。

对生态环境的影响主要为地表沉陷对植被的影响。

主要表现在：使草地产生裂缝，土壤结构变松，涵水抗蚀性降低，增加土壤侵蚀程度，降低土地生产能力。

滑坡、地表裂缝造成的植被压埋，涵水抗蚀性降低等造成的植被覆盖率降低。

井工开采地表沉陷可通过对矿井重要生态区域或建筑物留设保护煤柱的措施，防止塌陷。

对地表移动变形期间可能发生裂缝和突然塌陷等地质灾害的区域加强巡视，及时发现问题并采取填堵裂缝以及塌陷坑填充压实等治理措施，并及时植草且设置围栏，使其尽快恢复草原植被。

井工开采对井田范围内野生动物和生态的较露天开采小。

2、露天开采露天矿对当地草原生态环境的破坏主要表现在因露天采区岩土剥离、地面建构筑物及道路建设时开挖地表、移动土方和弃土石渣造成原有地貌的破坏和植被的消失。

施工过程中的场地开挖对土地造成扰动影响，堆填土石方、取土石方等工程将引起水土流失量增加，引起局部生态环境恶化。

工业场地和排土场占用部分草场，使局部草原植被遭到破坏。

⑴露天煤矿建设对草原植被的影响露天矿采掘场的开挖，排土场的形成，工业场地及其附属设施的建设，使得大量的土地被征占和使用，改变项目区生态环境，破坏采掘场、排土场、工业场地等施工区内的全部植被，施工活动、施工机械的碾压和人员往来等也将不同程度的破坏和影响施工场地及周围的草原植被，损失一定的生物量，并破坏和影响施工作业区周围环境的植被覆盖率和数量分布。

达产期后，矿区的基本建设完成，临时占地开始恢复植被，矿区地面生产系统及工业场地及其附属设施占用草地是永久性的，其对草原植被的影响是不可逆的。

随着露天矿开采，采掘场的不断扩大，草原植被破坏的面积也在随之增加。

露天矿主要由采掘场、排土场、工业场地及矿区道路等组成。

露天煤矿的开发破坏、扰动原地形地貌和植被的影响面积较大，其中排土场面积占矿区总面积的50%以上，影响面积远大于井工开采。

山西某某某某煤业有限公司露天矿边坡稳定性分析与评价报告第一章绪言一、任务来源2009年11月20日山西省国土资源厅为山西某某某某煤业有限公司颁发了编号为C1400002009111220044251号《采矿许可证》，批准开采9-11号煤层，矿田面积5.2554km2，生产规模为60万t /a。

2010年5月31日经山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室晋煤重组办发[2010]38号文《关于山西某某某某煤业有限公司重组整合方案调整的批复》批准，山西某某永煤业有限公司开采方式由井工开采变更为露天开采，矿井能力由6 0万t/a提升到90万t/a。

该矿重组整合后特委托山西同地源地质矿产技术有限公司编制该矿的地质报告，山西同地源地质矿产技术有限公司于2010年11月编制完成了《山西某某县某某煤业有限公司兼并重组整合露天煤矿地质报告》。

经过对地质报告所提供资料进行了大量的分析、计算、比较，我院认为该矿地质、煤层赋存等条件基本可以满足露天开发的条件，且采用露天方式开发矿田内煤炭资源具有安全性高、煤炭回收率高等优势，因此该矿特委托我院进行《山西某某县某某煤业有限公司露天煤矿兼并重组整合项目初步设计》的编制工作。

二、目的任务通过广泛搜集、研究已有资料，根据露天矿实际采掘情况和外排土场情况，结合已有勘察、设计成果和资料，外围调查与重点勘察相结合，室内研究与野外勘察相结合，认真做好边坡地质原型的勘察研究，在地质分析的基础上，系统分析研究边坡体的变形破坏机制及其演化过程，并对其稳定性进行评价、预测。

具体任务如下：1、收集有关地质、水文地质资料等相关资料；2、对边坡及周边进行1：5000地形测绘；3、对边坡及周边进行1：5000工程地质填图及调查；4、在采掘场边坡范围内布设探井不少于6个，并进行描述、取样，所取样品具代表性并进行室内试验；5、通过收集和勘查后查明边坡所处的地质环境，包括地形地貌、地层岩性、坡体结构、地质构造、水文地质条件等。

20 /矿业装备 MINING EQUIPMENT露天矿边坡稳定性分析及研究1 工程概况山西某露天矿隶属于山西煤炭运销集团和顺鸿润煤业有限公司，地处太行山中段西侧，属中山侵蚀区，沟谷纵横发育，切割剧烈。

煤矿内基岩大面积裸露，少部分被黄土及冲积物所覆盖，其上冲沟发育。

地势总体为西南高东北低，最高点在煤矿西南角的山顶上，标高1 508 m，最低点在东北角的沟谷中，标高1 410 m，相对高差最大为98 m。

该边坡顶部为第四系中、上更新统粉质粘土、粉土，厚度在0～15 m 之间；下部为厚度大于100 m 的基岩。

现场资料表明，开挖边坡后没有发现拉张裂缝和剪切裂缝，仅在工作平台存在大量爆破形成的基岩松动裂缝。

如图1所示，该段边坡顶长295.4 m，最大高度117.51 m，平均110 m，形态组合上属多台阶边坡，最大台阶数7个。

相较于井工开采而言，露天矿凭借生产规模大、成本低、劳动效率高、煤炭回收利用率高和作业环境良好等优势，日益成为世界上煤炭开采的发展趋势。

但是，随着露天矿不断向深部开采，采场边坡逐渐增高，边坡稳定性的重要性愈加凸显。

边坡的稳定性影响露天矿安全开采和矿区人民生命和财产安全的关键因素，因而边坡稳定性一直是专家和矿山科技人员关注的焦点问题。

本文以山西某露天矿三采区西侧边坡为工程背景，对露天矿边坡稳定性的影响因素进行分析，并结合该边坡实际地质条件利用FLAC 3D 数值软件进行模拟研究，以期为三采区西侧边坡失稳监测和防治提供了依据。

□ 杨立功 山西煤炭运销集团和顺鸿润煤业有限公司 山西晋中 032700（2）在地表水渗透和地下水活动影响下，边坡表层裂隙和内部岩土层裂隙进一步发育，降低了边坡岩土层结构的完整性，在重力作用下产生滑坡。

（3）边坡岩层完整性被破坏或岩层结构较复杂，且其倾角大于30°时，可能因坡脚破坏而产生滑坡。

（4）人类活动和自然改造影响下，自然边坡的应力平衡状态和岩体结构被破坏，导致边坡内含水和导水裂隙等因边坡变形、位移、开裂而发育和贯通，进而引发滑坡。