礦山邊坡穩(wěn)定性分析與加固措施分析

周 旋

（貴州有色地質(zhì)工程勘察公司，貴州 貴陽 550000）

礦山采礦工程施工期間，會受到地形條件以及地質(zhì)分布情況的干擾，很容易形成高陡邊坡，邊坡穩(wěn)定性直接關(guān)系著工程項目的施工安全，對于工程實際經(jīng)濟收益也有較大影響，在此基礎(chǔ)上，對礦山邊坡穩(wěn)定性進行分析，并采取有效加固措施是非常有必要的。

1 礦山邊坡穩(wěn)定性影響因素分析

（1）地下水影響因素。地下水分布情況對于邊坡的穩(wěn)定性具有重大影響，對于礦山邊坡的巖體，尤其是軟弱圍巖結(jié)構(gòu)的巖體，在地下水的長期沖刷下，會發(fā)生一定程度的溶蝕反應(yīng)，結(jié)構(gòu)逐漸軟化，如果地下水滲入到巖體中，內(nèi)部會產(chǎn)生膨脹壓力，降低巖體結(jié)構(gòu)的力學(xué)強度，導(dǎo)致其完整性遭到破壞。出于寒冷氣候的礦山，受到地下水的影響更加明顯，也會加劇礦山邊坡的凍融循環(huán)效應(yīng)。

（2）山體巖石性質(zhì)。部分礦山邊坡由于自身巖石性質(zhì)，很容易出現(xiàn)圍巖蝕變的情況，出現(xiàn)此種現(xiàn)象的邊坡局部結(jié)構(gòu)發(fā)生鈣化或風化反應(yīng)，質(zhì)地脆弱易碎，嚴重影響邊坡穩(wěn)定，一般來說，此種情況的波及范圍較小。如果邊坡巖體的潛在表層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴重風化的現(xiàn)象，那么會影響大面積邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

（3）幾何特性。這里所指的幾何特性主要是指礦山邊坡的坡面角度、坡面高度、坡面臨空條件以及坡面具體形態(tài)等等。形態(tài)不利的邊坡結(jié)構(gòu)在坡頂位置會存在張應(yīng)力，在應(yīng)力影響下容易出現(xiàn)裂縫，坡腳位置還會存在一定的剪應(yīng)力，導(dǎo)致剪切破壞帶結(jié)構(gòu)形成，這些都是后續(xù)邊坡失穩(wěn)的原因。一般情況下，對于均質(zhì)礦山邊坡來說，坡度與高度越大，失穩(wěn)可能性就越高。

（4）軟弱結(jié)構(gòu)面的影響。部分礦山邊坡中存在軟弱結(jié)構(gòu)面，這種結(jié)構(gòu)面會直接削弱邊坡巖體的抗壓抗變形的能力，導(dǎo)致邊坡巖體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不均勻的變化，影響其結(jié)構(gòu)連續(xù)性和向異性。

（5）凍融循環(huán)作用的影響。處于寒冷區(qū)域的礦山邊坡與普通氣候區(qū)域中的礦山邊坡有所不同，其比較容易發(fā)生凍融循環(huán)反應(yīng)，進而影響邊坡強度和穩(wěn)定性。當進入春季之后，山體發(fā)生解凍反應(yīng)，融化滯后的積雪可能沿著邊坡中的裂隙進入巖體當中，此時存在裂縫的巖石塊體會吸水飽和，強度下降。氣溫再次下降之后，這類巖石會結(jié)冰膨脹，力學(xué)性能降低。

（6）振動因素。在礦山邊坡施工期間對邊坡穩(wěn)定性造成影響的振動元素有幾種，常見的有采礦期間爆破操作造成的振動、開采設(shè)備運輸期間造成的振動以及地震等自然災(zāi)害造成的振動。這些振動一旦發(fā)生，邊坡結(jié)構(gòu)中的飽水土體發(fā)生液化反應(yīng)的可能性會升高。從巖石裂縫中擠壓出來，裂縫受到擠壓開裂更為嚴重，此時邊坡結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)局部坍塌或發(fā)生形變。

2 礦山邊坡穩(wěn)定性分析方法

（1）極限平衡分析法。這種方法比較適用于進行邊坡穩(wěn)定性研究，在相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用頻率較高。其主要研究思想是指，根據(jù)既定研究法則，將研究區(qū)域內(nèi)部礦山邊坡的巖體結(jié)構(gòu)劃分成多個單位塊體，然后借助極限平衡理論，對研究個體逐一進行分析。

（2）快速拉格朗日分析法。這種穩(wěn)定性分析方法又可稱之為有限差分法，該研究方式的原理近似于離散單元穩(wěn)定性分析法。最初是由美國科學(xué)家提出并推廣使用。通過使用這種研究方式，技術(shù)人員能夠分析任何時間段內(nèi)，礦山邊坡中某個流體質(zhì)點的流速變化狀態(tài)，以及其速度變化規(guī)律和實際運動軌跡。此種研究方式能夠快速得出研究結(jié)果，分析效率較高。在研究邊坡的非線性大變形問題時比較適用。

（3）非確定性分析方法。當前很多邊坡穩(wěn)定性分析方法，對于各種穩(wěn)定性影響因素的交互和時空效應(yīng)，尚不能做到完全可靠的定量分析。非確定性分析方法結(jié)合統(tǒng)計學(xué)原理、模糊數(shù)學(xué)原理以及神經(jīng)科學(xué)理論能夠更好提升分析準確率。

（4）有限元分析法。有限元分析方法主要用于研究礦山邊坡的非線性幾何體或者線性幾何體特征，此外還可用于分析邊坡結(jié)構(gòu)中的非均勻性問題和不連續(xù)性問題。

但是應(yīng)用該技術(shù)進行物理參數(shù)選擇的時候存在局限，不利于分析邊坡巖體結(jié)構(gòu)中節(jié)理問題，對于應(yīng)力集中、大形變以及大位移等問題也不適合應(yīng)用。

（5）離散單元分析法。此種分析方法是利用動態(tài)數(shù)值分析理論，對邊坡巖體結(jié)構(gòu)中的土體穩(wěn)定性實施分析。該方式主要適用于分析存在節(jié)理的邊坡巖體，技術(shù)人員通過計算機設(shè)備，明確應(yīng)力場、邊坡結(jié)構(gòu)位移場以及應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的實際變化情況，有效解決邊坡線性大位移問題。

3 礦山邊坡加固措施

（1）監(jiān)測預(yù)警措施。監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)本質(zhì)上相當于礦山邊坡安全管理部門的眼睛，嚴格控制監(jiān)測工作，采取科學(xué)的監(jiān)控措施，能夠?qū)崟r掌握邊坡的結(jié)構(gòu)狀態(tài)和穩(wěn)定性變化情況，技術(shù)人員要對礦山邊坡不同時期的穩(wěn)定狀態(tài)進行數(shù)據(jù)分析，并且預(yù)先探測可能發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象的危險區(qū)域，利用預(yù)警系統(tǒng)提前發(fā)出防止預(yù)報，保證在最佳時機完成邊坡加固。

（2）控制爆破。礦山工程中的爆破振動因素是最常見也是影響力最大的邊坡失穩(wěn)因素之一。通過調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，工程爆破振動的影響力主要與以下幾個參數(shù)有關(guān)，分別是炸藥的裝藥量、爆破的類型、爆破中心與邊坡的距離、地質(zhì)條件分布、起爆方式以及爆破地震波的介質(zhì)類型等。在這些參數(shù)中，介質(zhì)的類型和地質(zhì)條件分布情況通常是無法進行改變的，因此想要抑制爆破對于邊坡穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響，需要著手控制其他幾個重要參數(shù)。盡量將爆破影響降到最低，這種控制方式能夠保證坡面具有良好的形態(tài)和平整性。

（3）采取凍融效應(yīng)阻隔措施。對于容易出現(xiàn)凍融效應(yīng)的礦山邊坡區(qū)域，工程巡查人員要定期巡查，并且針對相對危險的邊坡結(jié)構(gòu)采取凍融效應(yīng)阻隔措施。避免積雪融化滲入到縫隙中。這種方式有效抑制凍融反應(yīng)的發(fā)生，與此同時還能夠阻礙山體發(fā)生風化反應(yīng)，令邊坡結(jié)構(gòu)更加堅固。

（4）抗滑樁支護加固技術(shù)。如果想要對復(fù)雜破碎的礦山邊坡結(jié)構(gòu)實施加固處理，最常見的加固處理技術(shù)就是抗滑樁支護加固技術(shù)。應(yīng)用這種技術(shù)之后，邊坡主體結(jié)構(gòu)不會受到破碎帶移動的干擾而隨之滑動，避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塑形形變。在施工之前，技術(shù)人員要提前明確抗滑樁支護施工細節(jié)和相關(guān)流程，保證施工效果。

（5）錨桿加固技術(shù)的應(yīng)用。為了維護邊坡的穩(wěn)定性，正確應(yīng)用錨桿加固技術(shù)也是一個好的選擇。通過這種加固方式能夠大大降低滑坡事故的發(fā)生概率。技術(shù)人員進行加固處理的過程中，要利用錨桿，應(yīng)對斷裂巖石結(jié)構(gòu)的向外張力，保證邊坡斜率的穩(wěn)定性，令其主體結(jié)構(gòu)更加緊湊。

4 結(jié)語

綜上所述，在礦山工程邊坡加固中，為了保證加固的效果，要做好邊坡穩(wěn)定性分析，合理設(shè)計加固方案。在今后工作中，應(yīng)當加強有關(guān)邊坡巖層移動分析研究、邊坡加固技術(shù)措施等，從而提高礦山邊坡的穩(wěn)定性，保證礦井安全生產(chǎn)及礦區(qū)周圍居民的生命財產(chǎn)安全。