近年來，我國的采礦事業(yè)得到快速發(fā)展，露天采礦項(xiàng)目隨之增多。露天礦開采的過程中，會(huì)對邊坡的穩(wěn)定性造成影響。為避免邊坡失穩(wěn)誘發(fā)滑坡災(zāi)害，有必要對影響邊坡穩(wěn)定的關(guān)鍵因素加以分析，并明確露天采礦與邊坡穩(wěn)定的關(guān)系，采取有效的措施治理邊坡，實(shí)現(xiàn)邊坡治理與采礦一體化的作業(yè)目標(biāo)，在提高露天采礦效率的基礎(chǔ)上，保證邊坡安全、穩(wěn)定。借此就露天礦邊坡穩(wěn)定關(guān)鍵影響因素及邊坡治理與采礦一體化方法展開分析探討。

1 露天礦邊坡穩(wěn)定性的關(guān)鍵影響因素分析

1.1 邊坡的特點(diǎn)

在巖土工程中，邊坡是較為重要的領(lǐng)域之一，涉及諸多學(xué)科，如力學(xué)、工程數(shù)學(xué)、地質(zhì)學(xué)、結(jié)構(gòu)學(xué)等?，F(xiàn)實(shí)中的邊坡種類較多，有自然形成的邊坡、公路工程建設(shè)中修筑的邊坡、露天礦開采的邊坡等。雖然都是邊坡，但由于種類不同，所以特點(diǎn)也存在差異。本文研究的重點(diǎn)是露天礦邊坡，下面對此類邊坡的特點(diǎn)做簡要分析。露天礦邊坡是采礦過程中形成結(jié)構(gòu)物，通常是與地殼巖體相連，因該邊坡處于地應(yīng)力場中，所以始終要承受自然應(yīng)力的作用。不僅如此，露天礦邊坡還是采礦活動(dòng)的主要對象，因此，它會(huì)受到采礦作業(yè)的影響。此類邊坡的特點(diǎn)體現(xiàn)在如下方面：

換填法的具體流程就是挖除地基以下一定深度范圍內(nèi)的軟土層土體，然后，使用性能穩(wěn)定、質(zhì)地堅(jiān)硬、強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)高的材料進(jìn)行填充，同時(shí)配合機(jī)械碾壓或人工操作夯實(shí)。通常來說，換填法適用于淺層地基處理及一些地質(zhì)結(jié)構(gòu)條件特殊的區(qū)域。

（1）與一般的邊坡相比，露天礦邊坡的高度比較高，基本上在數(shù)百米左右。除了高之外，走向也比較長，通常能夠達(dá)到幾公里，由此使得露天礦揭露的巖層相對較多，邊坡的地質(zhì)條件存在比較大的差異，具有變化復(fù)雜的特點(diǎn)。

（2）滑坡是露天礦邊坡的主要破壞形式，由于此類邊坡是在露天礦采礦過程中形成，所以邊坡巖體多呈現(xiàn)破碎狀態(tài)，為便于礦產(chǎn)資源開采，并不會(huì)對邊坡進(jìn)行任何維護(hù)，從而使得露天礦邊坡很容易受到風(fēng)化的作用。

（3）露天采礦的過程中，爆破是不可或缺的環(huán)節(jié)，爆炸時(shí)產(chǎn)生的爆破振動(dòng)會(huì)對邊坡的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成不利影響。同時(shí)，邊坡上的運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)行時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生一定的振動(dòng)力，這種振動(dòng)力長期且持續(xù)，對邊坡的穩(wěn)定性影響較大。尤其是運(yùn)輸設(shè)備日趨大型化，使得臺(tái)階上的載荷隨之不斷加大，邊坡承受的重量越來越大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性大幅度降低。

（4）露天礦的采礦方式?jīng)Q定了邊坡是從上向下形成，上部的服役年限要遠(yuǎn)超下部。正常情況下，露天礦邊坡上部的服役年限能夠達(dá)到幾十年左右，而下部的服役年限最多為十幾年，位于對底層的臺(tái)階邊坡，基本上都是隨著采礦結(jié)束而報(bào)廢

。

1.2 露天礦邊坡穩(wěn)定的影響因素

露天礦邊坡作為一種比較特殊的結(jié)構(gòu)物，它的出現(xiàn)有其必然性，此類邊坡的穩(wěn)定性會(huì)受到諸多因素的影響，大體上可將這些因素分為主要和關(guān)鍵兩類。

1.2.1 主要因素

一般來說，路堤預(yù)壓期的市場在90～180d之間，實(shí)際觀測頻率應(yīng)當(dāng)依據(jù)沉降量的具體情況而定，例如，依據(jù)某高速公路觀測結(jié)果的資料，高速公路預(yù)壓期的前30d的沉降量較大，然后隨著時(shí)間的推移，沉降量將會(huì)不斷衰減，因此，在預(yù)壓期的前30d內(nèi)，應(yīng)當(dāng)每隔5～10d完成1次觀測，在30～60d，應(yīng)當(dāng)每隔15d完成1次觀測，在60d之后，應(yīng)當(dāng)每隔30d進(jìn)行一次觀測。直到觀察120d后，法相月沉降速率小于5mm/月，此時(shí)可以展開地層，以及護(hù)坡施工，針對工程建設(shè)過程中出現(xiàn)的超載段，則可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)男遁d處理，確保公路工程的質(zhì)量能夠滿足應(yīng)用需求。

當(dāng)巖石邊坡達(dá)到一定的陡峭程度后，它的破壞面基本上為平面，對于尚未確定滑動(dòng)面的邊坡而言，可將最危險(xiǎn)的滑面傾角稱之為臨界傾角，通常用β

表示。傳統(tǒng)的臨界傾角求取方法存在錯(cuò)誤，無法保證結(jié)果的準(zhǔn)確性，所以需要對其做必要的修正。在平面滑坡的前提條件下，邊坡的滑動(dòng)面傾角可通過相應(yīng)的公式對β做偏微分處理，并令結(jié)果為零。因推導(dǎo)臨界傾角時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，所以需要重新計(jì)算出邊坡滑動(dòng)面傾角與穩(wěn)定系數(shù)之間的關(guān)系，具體如圖1所示。

影響露天礦邊坡穩(wěn)定性的主要因素有內(nèi)因和外因，前者為邊坡巖體固有的性質(zhì)，如巖石成分、巖體結(jié)構(gòu)面、構(gòu)造應(yīng)力等；后者包括采礦、爆破振動(dòng)、自然風(fēng)化、水流等。

（1）內(nèi)因的影響。地殼會(huì)在巖體內(nèi)形成地質(zhì)界面，由此會(huì)導(dǎo)致巖體和巖石的強(qiáng)度減弱，巖體的穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體有關(guān)，通過對露天礦滑坡現(xiàn)象分析后發(fā)現(xiàn)，邊坡的穩(wěn)定性會(huì)受到以下幾種結(jié)構(gòu)面的影響：軟弱夾層、巖層面、斷層、節(jié)理裂隙等。其中軟弱夾層的層理較為發(fā)育，吸水之后體積會(huì)快速膨脹，呈現(xiàn)為塑性狀態(tài)，隨著水分蒸發(fā)干燥后，會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w形態(tài)，轉(zhuǎn)換過程中很容易產(chǎn)生裂縫；巖層面是由沉積巖所形成的巖體，它的抗剪、抗拉強(qiáng)度比較低，受到構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，容易產(chǎn)生滑移現(xiàn)象；斷層可能是很小的斷裂面，也可能是寬度較大的破碎帶，它能構(gòu)成滑動(dòng)面；節(jié)理與斷層相似，也能構(gòu)成滑動(dòng)面，而裂隙會(huì)引起剝落等現(xiàn)象

。

（2）外因的影響。露天礦邊坡的穩(wěn)定性，會(huì)受到以下外在因素的影響：水、爆破、構(gòu)造應(yīng)力等。通過對大量露天礦滑坡的工程案例全面分析后發(fā)現(xiàn)，80%以上的滑坡都出現(xiàn)在雨后或是雨季，這充分說明水對邊坡穩(wěn)定性的影響非常大。露天礦邊坡的含水帶以孔隙和構(gòu)造裂隙為主，前者的潛水面會(huì)隨著季節(jié)發(fā)生變化，如夏季雨水多時(shí)，潛水面會(huì)不斷升高，后者分布不規(guī)律。水能夠使巖石軟化，粘性土巖遇水之后體積會(huì)膨脹，強(qiáng)度大幅度降低；爆破是露天礦開采的主要方法，爆破振動(dòng)會(huì)對邊坡的穩(wěn)定性造成影響，雖然各種先進(jìn)爆破技術(shù)的應(yīng)用，如光面爆破等，降低了對邊坡穩(wěn)定性的影響，但卻并未從根本上消除；構(gòu)造應(yīng)力會(huì)引起邊坡變形，原本的裂隙進(jìn)一步擴(kuò)大，邊坡巖體的強(qiáng)度降低，坡底應(yīng)力集中，邊坡穩(wěn)定性下降。

2001-2012年海南省國際旅游外匯收入除2003年和2009年下降外，總體呈波動(dòng)上升趨勢。期間，2003年受亞洲“非典”公共危機(jī)事件影響，2008-2009年受全球金融危機(jī)影響出現(xiàn)下滑。其國際旅游外匯收入從2001年的1.06億美元上升到2012年的3.48億美元。12年間的平均國際旅游外匯收入為2.21億美元，約占全國的0.65%，排名在二十一位名上下波動(dòng)。2001-2012年海南省國際旅游外匯收入一直低于全國平均值，差距越來越大。

巖質(zhì)邊坡的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性會(huì)受到以下因素的影響：巖體結(jié)構(gòu)面、水等。前者包括斷層、節(jié)理的產(chǎn)狀、密度等，而后者則是邊坡穩(wěn)定性最關(guān)鍵的影響因素之一。由于水能夠使巖體本身的重度增加，并且還能導(dǎo)致巖體的抗剪強(qiáng)度下降，所以當(dāng)邊坡巖體受到水的侵蝕后，其穩(wěn)定性會(huì)持續(xù)下降。不僅如此，水會(huì)對邊坡產(chǎn)生壓力，促使坡體滑動(dòng)，水流動(dòng)時(shí)會(huì)帶走部分固體顆粒，巖土結(jié)構(gòu)遭到破壞，邊坡的穩(wěn)定性隨之降低。影響露天礦邊坡穩(wěn)定性的因素較多，其中的自然因素具有無法改變的特點(diǎn)，而人為因素可以通過相應(yīng)的措施予以消除

。

1.2.2 關(guān)鍵因素

2 露天采礦與邊坡穩(wěn)定性的關(guān)系

2.1 采礦對邊坡穩(wěn)定性的影響

巖石力學(xué)與彈性力學(xué)是邊坡開挖的數(shù)值模擬過程中較為重要的理論基礎(chǔ)，巖石作為巖土工程的主要研究對象之一，它的變形與彈性理論相符，在這一前提下，由邊坡開挖所引起的各種增量，如位移、應(yīng)力等，均應(yīng)當(dāng)滿足平衡與幾何方程。開挖邊坡后，巖石從坡體中被挖出，此時(shí)會(huì)引起應(yīng)力釋放，這部分應(yīng)力會(huì)對挖出巖石周圍的巖體產(chǎn)生作用，所以需要引起加載準(zhǔn)則，據(jù)此判斷加載模型。在邊坡小變形的情況下，增量中的應(yīng)力要滿足平衡方程，而巖體受到來自于外部的荷載作用后，當(dāng)載荷不斷增大，其狀態(tài)會(huì)發(fā)生改變，即從彈性變?yōu)樗苄裕藭r(shí)巖體內(nèi)的某一點(diǎn)產(chǎn)生塑性應(yīng)變，該應(yīng)變需要滿足屈服條件，可用如下方程表示：

竟然僅僅只有簡短的幾句話：“對不起，你走你的陽光大道，我走我的獨(dú)木橋。”像黑夜中劃過的一道閃電?！皣W”的一下，我的眼前一片慘白。

利用現(xiàn)有的方程，通過對相關(guān)數(shù)值的離散與整理后，便可得到以邊坡位移作為未知量的方程，即：

自貿(mào)港的代際變遷不是前后替代關(guān)系，而是功能提升和拓展的關(guān)系。比如始于轉(zhuǎn)口貿(mào)易的香港，如今作為全球自貿(mào)港的標(biāo)桿，轉(zhuǎn)口貿(mào)易仍然是其重要功能，例如2017年香港轉(zhuǎn)口貿(mào)易額占貿(mào)易總額的46.5%，港區(qū)產(chǎn)品出口額占比不到1%。一般來說，港口的發(fā)展依賴于自由貿(mào)易，自貿(mào)港的存在必然是以促進(jìn)自由貿(mào)易為使命，有的自貿(mào)港因完成了歷史使命而歸于終結(jié)。然而，只要國際關(guān)稅和非關(guān)稅壁壘依然存在，自貿(mào)港就一直有存在的價(jià)值，其功能形態(tài)也會(huì)不斷演變。

對上述方程求解，可得到邊坡的位移分量。在露天礦開采過程中管理邊坡的主要目的是保證開采的安全性，由于采礦時(shí)間對邊坡穩(wěn)定性具有直接影響，所以邊坡越穩(wěn)定，開采效率就越高，礦石的開采量越多。反之，合理的采礦時(shí)間，能夠提高邊坡的穩(wěn)定性，避免滑坡等災(zāi)害的產(chǎn)生。邊坡的失穩(wěn)是一個(gè)漸進(jìn)的過程，導(dǎo)致失穩(wěn)的內(nèi)因是坡體內(nèi)部出現(xiàn)塑性破壞區(qū)域，從破壞的部位釋放出的能量，導(dǎo)致局部應(yīng)力改變；當(dāng)邊坡的水文地質(zhì)條件及邊界環(huán)境發(fā)生變化后，坡體在特定范圍內(nèi)的力學(xué)性質(zhì)大幅度下降，彈性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄云茐模纱水a(chǎn)生的應(yīng)力釋放出一定的能量，引起塑性破壞區(qū)域擴(kuò)大，這是造成邊坡漸進(jìn)破壞最為主要的原因；隨著外部載荷的不斷變化，加之水流沖蝕使得坡體形態(tài)發(fā)生改變。可見，坡體的力學(xué)性質(zhì)與邊坡漸進(jìn)性破壞存在著極為密切的關(guān)聯(lián)。

2.2 邊坡參數(shù)

1.黨的領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)。黨的領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)擔(dān)負(fù)著政治責(zé)任和領(lǐng)導(dǎo)責(zé)任，應(yīng)切實(shí)承擔(dān)對本地區(qū)和部門嚴(yán)肅黨內(nèi)政治生活的責(zé)任。要落實(shí)黨委的主體責(zé)任和紀(jì)委的監(jiān)督責(zé)任，推動(dòng)形成一級(jí)帶著一級(jí)干的良好局面。黨委（黨組）要真管真嚴(yán)，常管常嚴(yán)，加強(qiáng)日常管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正存在的問題。紀(jì)委要敢于直面問題，嚴(yán)格執(zhí)紀(jì)問責(zé)，加強(qiáng)檢查考核，開展政治巡視，運(yùn)用監(jiān)督執(zhí)紀(jì)“四種形態(tài)”，發(fā)現(xiàn)不良苗頭及時(shí)提醒，看到錯(cuò)誤現(xiàn)象及時(shí)糾正。

圖1中的Fs表示邊坡穩(wěn)定系數(shù)；α表示邊坡角；C表示滑動(dòng)面的粘聚力；γ表示滑坡體重度；H表示滑坡體的高度。從圖1中能夠清楚的看到，當(dāng)滑坡體H的高度增加后，臨界傾角隨之增大?；诖?，可推導(dǎo)出正確的β

公式，即：

上式中的g為顯示表示函數(shù)。通過平面滑動(dòng)臨界傾角計(jì)算程序，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)，求出臨界傾角β

。

3 露天礦邊坡治理與采礦一體化方法

3.1 作業(yè)流程

3.2.1 監(jiān)測

3.2 邊坡治理

在露天礦開采過程中，主要包括以下環(huán)節(jié)：采前準(zhǔn)備、爆破、裝運(yùn)、排渣等，上述環(huán)節(jié)存在密切的關(guān)聯(lián)，必須嚴(yán)格按照先后順序?qū)嵤?，這樣才能確保露天礦開采順利完成。而邊坡治理包括以下措施：參數(shù)設(shè)計(jì)、位移監(jiān)測、治理方法等。露天礦開采與邊坡穩(wěn)定所具備的復(fù)雜性特點(diǎn)決定了影響邊坡穩(wěn)定與采礦的因素較多，大體上可將之歸納為以下兩類：一類是人為因素，另一類是客觀因素。邊坡治理與采礦一體化的作業(yè)流程如圖2所示。

為了解并掌握邊坡滑坡體的變形與滑動(dòng)狀況，采用現(xiàn)場監(jiān)測的方法，將位移監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)在滑坡體上，總監(jiān)測時(shí)間為5個(gè)月零10天。通過位移監(jiān)測得到的滑動(dòng)面位置與形狀如圖3所示。

監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，在一段時(shí)間內(nèi)，同個(gè)臺(tái)階上的測點(diǎn)，那側(cè)變形速率比北側(cè)大；低標(biāo)高測點(diǎn)的位移速率大于高標(biāo)高的測點(diǎn)。在位移監(jiān)測的5個(gè)月零10天中，氣候逐漸轉(zhuǎn)暖，滑坡體變形速率達(dá)到最大數(shù)值時(shí)，恰好是整個(gè)觀測周期中氣溫最高的時(shí)間段，這說明溫度對滑坡體位移速率具有一定的影響，隨著溫度升高，滑動(dòng)速率會(huì)隨之增大。本次監(jiān)測共計(jì)布設(shè)測點(diǎn)15個(gè)，用C1-C15表示，最先遭到破壞的測點(diǎn)是C7和C13，尚存的測點(diǎn)為C2、C3和C4，三者的水平位移均超過20m，垂直位移達(dá)到6.7m以上。各測點(diǎn)破壞前的位移量如表1所示。

(1)實(shí)現(xiàn)車體結(jié)構(gòu)的輕量化。表1為CFRP與金屬材料的力學(xué)性能對比。由表1可以看出，CFRP具有密度小、比強(qiáng)度高、比模量高的力學(xué)特性，利用其輕質(zhì)、高強(qiáng)度的特點(diǎn)可大幅度降低結(jié)構(gòu)自重，從而提高車輛運(yùn)載能力，以及降低能源消耗。

3.2.2 預(yù)報(bào)

預(yù)報(bào)是滑坡治理的常用措施之一，針對的對象是坡體的位移變化或速率變化。邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，位移近似等于零，而當(dāng)邊坡出現(xiàn)滑動(dòng)現(xiàn)象后，其位移以及位移相關(guān)聯(lián)的速率會(huì)激增，基于這一前提條件，可準(zhǔn)確預(yù)測滑坡。目前，可用于獲取邊坡位置的方法相對較多，比如GPS、全站儀、監(jiān)測系統(tǒng)等。大量的實(shí)踐表明，全站儀邊坡位移監(jiān)測方面的效果較好，可通過全站儀對位移信息實(shí)時(shí)獲取，利用相應(yīng)的模塊，將采集到的信息發(fā)送給中繼站，最后傳給監(jiān)測中心，由計(jì)算機(jī)完成數(shù)據(jù)處理，將結(jié)果與預(yù)先設(shè)定好報(bào)警值做比對，超過則發(fā)出警報(bào)。全站儀監(jiān)測滑坡位移不會(huì)受到天氣的影響，能獲得實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，可以自動(dòng)發(fā)送短信通知。

3.2.3 邊坡穩(wěn)定性的提升措施

預(yù)警信號(hào)從預(yù)警平臺(tái)發(fā)出或人工監(jiān)測站監(jiān)測到險(xiǎn)情后，信息的最終到戶到人及組織人員撤離等關(guān)鍵性工作都需要完善的防汛組織、責(zé)任體系來實(shí)現(xiàn)，基層防汛體系中完善的網(wǎng)格化責(zé)任體系、預(yù)案體系、人員撤離和搶險(xiǎn)救災(zāi)體系建設(shè)及宣傳、培訓(xùn)和演練也是山洪災(zāi)害防治非工程措施建設(shè)的重點(diǎn)內(nèi)容。因此，應(yīng)繼續(xù)強(qiáng)化浙江省尤其是有山洪災(zāi)害防治任務(wù)的縣（市、區(qū)）基層防汛體系的建設(shè)。

由于受到斷層和地下水雙重的影響，使得邊坡巖體呈現(xiàn)為破碎的狀態(tài)，穩(wěn)定性較差。若是任由滑坡持續(xù)發(fā)展，可能會(huì)對露天礦的采礦安全性造成影響。所以，要從采取有效的方法和措施，提升邊坡的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，具體包括地下水治理、減小邊坡角、選取適宜的采礦措施等。之所以不采用抗滑樁、錨索等加固措施，主要是因?yàn)檫吰碌膸r體呈現(xiàn)為松散的狀態(tài)，以錨索加固，坡面很難為錨索提供足夠的錨固力，而想要達(dá)到錨固力的要求，就需要加大錨固段長度，這樣一來會(huì)導(dǎo)致成本增大，而抗滑樁需要打設(shè)在堅(jiān)硬的巖層上，邊坡無法提供具有足夠錨固力的巖層。邊坡的地下水位相對較高，水體在滲流時(shí)，會(huì)帶走部分砂土，導(dǎo)致邊坡表土層的角度增大，容易出現(xiàn)垮塌的現(xiàn)象。通過治理地下水，可以使上述問題得到解決，邊坡的穩(wěn)定性隨之提高。需要重點(diǎn)治理的水包括第四系淺水和基巖中的承壓水，前者采用疏排和堵截的方法治理，如設(shè)置豎直的疏干井降低潛水水位，或是設(shè)置止水帷幕，阻隔地下水流入露天礦的開采現(xiàn)場；后者可以在基巖上開孔排水。減小邊坡的角度，將臺(tái)階的高度控制在10m以內(nèi)，確保坡腳不超過20°。通過放緩坡的方法，能夠提高邊坡的穩(wěn)定性，但局部坡角過大，容易引起滑動(dòng)。因此，可將總體坡角減小1°。

4 結(jié)論

綜上所述，露天礦采礦過程中，要全面分析影響邊坡穩(wěn)定性的因素，選擇具有針對性的措施，對邊坡問題加以治理，并將治理措施與采礦方法相結(jié)合，形成一體化作業(yè)模式，在提高采礦作業(yè)效率的基礎(chǔ)上，保證邊坡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

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