露天金屬礦山開采邊坡安全技術(shù)

秦俊峰

（中鐵十九局集團(tuán)礦業(yè)投資有限公司，北京 100000）

0 引言

當(dāng)前，有關(guān)部門非常重視礦山開采這種危險(xiǎn)系數(shù)較高領(lǐng)域的安全問題，尤其是露天金屬礦山開采邊坡過程中礦體條件不斷發(fā)生變化，同時(shí)露天礦也更容易受到外界的影響，因此，探究露天金屬礦的邊坡穩(wěn)定性對(duì)露天金屬礦的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益有著關(guān)鍵的作用。

1 露天金屬礦山邊坡的特性分析

1.1 影響邊坡穩(wěn)定性的因素

歸類影響邊坡穩(wěn)定性的因素，主要包括內(nèi)在因素和外在因素兩個(gè)方面。內(nèi)在因素主要是指巖體的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、風(fēng)化以及初始應(yīng)力，邊坡的坡度和地質(zhì)構(gòu)造等。外在因素包括環(huán)境因素和相關(guān)的人為因素。

1.2 穩(wěn)定性不斷變化

在露天金屬礦山開采過程中，其邊坡穩(wěn)定性持續(xù)發(fā)生變化，隨著塹溝逐漸加深、出入坑線逐漸降低、巖體逐漸變形導(dǎo)致操作平臺(tái)的復(fù)雜程度不斷提高。露天礦邊坡的穩(wěn)定性也必定會(huì)不斷發(fā)生變化。邊坡的穩(wěn)定性關(guān)乎邊坡的安全系數(shù)以及工作人員的生命安全。

1.3 邊坡滑動(dòng)方式

根據(jù)作用機(jī)制和最終破壞方式，邊坡滑動(dòng)方式主要有以下3 種類型：①圓弧形下滑，最終邊坡形狀呈現(xiàn)的狀態(tài)為圓弧狀；②楔體下滑，下滑時(shí)巖體與邊坡呈楔體形相交，可能是兩組相交也可能是兩組以上相交；③平面直線型下滑。

2 露天金屬礦山開采邊坡技術(shù)

2.1 高臺(tái)階采礦技術(shù)

近年來，我國金屬礦山開采生產(chǎn)技術(shù)不斷創(chuàng)新和發(fā)展，露天金屬礦開采邊坡使用的機(jī)械設(shè)備也在更新?lián)Q代，且設(shè)備規(guī)模不斷擴(kuò)大，因此，技術(shù)人員應(yīng)該合理選擇與采礦技術(shù)相適應(yīng)的設(shè)備，保證露天金屬礦邊坡開采工作的順利開展。在使用高臺(tái)階采礦技術(shù)時(shí)，需要注意以下技術(shù)要點(diǎn)：①要嚴(yán)格遵守使用高臺(tái)階采礦技術(shù)的流程規(guī)定，在掘進(jìn)時(shí)根據(jù)從上到下的順序進(jìn)行，并同步完成開采，在單次掘進(jìn)的過程中技術(shù)人員需要合理控制掘進(jìn)深度，防止掘進(jìn)過深或過淺而影響開采下一層次[1]。②要根據(jù)實(shí)際施工場(chǎng)地的情況，選擇適合的挖掘設(shè)備，并且要把高臺(tái)階的高度控制在適合設(shè)備操作的范圍中。

2.2 陡幫開采技術(shù)

因?yàn)椴糠致短旖饘俚V邊坡開采初期所使用的開采技術(shù)不夠完善，或者開采年限比較久，造成開采工作進(jìn)度緩慢，效率不能得到有效提升。陡幫開采是對(duì)于許多露天礦開采初期剝巖量較大、剝采比不平衡的現(xiàn)象而產(chǎn)生的，運(yùn)用陡幫開采技術(shù)，可以有效均衡采礦工程的剝采比，推遲剝巖量，從而為金屬礦山企業(yè)節(jié)約更多資金，促進(jìn)邊坡更加穩(wěn)定。對(duì)于陡幫開采技術(shù)的運(yùn)用，應(yīng)注意以下要點(diǎn)：①應(yīng)該選擇合適的作業(yè)方式，目前陡幫開采的作業(yè)方式主要有組合臺(tái)階開采方式、傾斜條帶開采方法以及并段穿爆、分段采裝等，技術(shù)人員應(yīng)在開采前期深入了解礦體分布、面積、深度等參數(shù)信息，進(jìn)行分析后選擇較為恰當(dāng)?shù)拈_采作業(yè)方式[2]。②合理控制臺(tái)階的長度、寬度，技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)之前開采作業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，了解臺(tái)階的寬度和平盤寬度為反比關(guān)系，為保證開采工程具有足夠的安全性，需要合理控制作業(yè)平臺(tái)的寬度，使開采工作順利進(jìn)行。

2.3 爆破技術(shù)

首先，有關(guān)工作人員進(jìn)行在爆破工作之前，要全面勘查記錄礦山采礦區(qū)域的環(huán)境、地質(zhì)和地理形勢(shì)等，從而更有針對(duì)性地開展爆破工作。還應(yīng)該安排相關(guān)的專業(yè)技術(shù)人員檢查爆破設(shè)備，并定期維修更換。其次，應(yīng)設(shè)計(jì)科學(xué)合理的爆破方案，設(shè)計(jì)方案是進(jìn)行露天礦山開采邊坡處施工爆破的前提。設(shè)計(jì)方案必須嚴(yán)格遵循安全的原則，確保爆破工作安全進(jìn)行。還必須不斷根據(jù)預(yù)先勘測(cè)好的數(shù)據(jù)和以往的爆破方案優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。并且在設(shè)計(jì)方案中，足以明確的具體的流程，精準(zhǔn)進(jìn)行爆破，以保證礦山邊坡的穩(wěn)定[3]。另外，可以使用斜孔形式爆破。根據(jù)以往在露天礦山開采的爆破施工中的一些經(jīng)驗(yàn)可知，要想進(jìn)行大范圍的爆破，使用垂直爆破遠(yuǎn)不能滿足要求，還必須采用斜孔的形式進(jìn)行爆破。采用斜孔爆破相比較于垂直爆破有很大的優(yōu)勢(shì)，具體表現(xiàn)在能夠使爆落的物塊的大小均勻和爆破比較穩(wěn)定等，而且不影響邊坡的穩(wěn)定性。

2.4 排土作業(yè)

在露天金屬礦邊坡開采工作中，排土技術(shù)也是比較重要的環(huán)節(jié)之一，具有較強(qiáng)的實(shí)用性，排土工作的最終效果直接影響開采區(qū)域周邊的安全性。目前我國有著較多實(shí)用性較強(qiáng)的排土技術(shù)，比如，利用汽車和推土機(jī)形成配合排土，或利用推土機(jī)和卸料機(jī)形成配合排土。前者的使用范圍比較廣泛，具備靈活性高、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)和適合爬升等優(yōu)點(diǎn)，可以在不同的生產(chǎn)環(huán)境中應(yīng)用。有關(guān)工作人員需要注意，在開展實(shí)際作業(yè)之前，需要維修保養(yǎng)以及調(diào)試好所需使用的機(jī)械設(shè)備，從而確保排土工作的穩(wěn)定性和連貫性，以免在工作中出現(xiàn)故障中斷，進(jìn)而影響采礦工作整體開展進(jìn)度。

3 露天金屬礦山開采邊坡安全問題

3.1 難以保障邊坡的穩(wěn)定性

對(duì)于露天金屬礦邊坡開采工作而言，只有確保礦山邊坡的穩(wěn)定性，才能有效降低發(fā)生滑坡和其他邊坡事故的概率。在實(shí)際作業(yè)中，隨著露天金屬礦邊坡開采工作的進(jìn)行，開采區(qū)域的裸坡高度隨之增加，爆破振動(dòng)增多，開采深度加深，地下水和土壤壓力產(chǎn)生變化，進(jìn)而改變了邊坡的穩(wěn)定性，嚴(yán)重影響采礦作業(yè)的安全性[4]。目前，由于科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，多數(shù)露天金屬礦山已逐步從地面傾斜向深凹的豎井轉(zhuǎn)變，邊坡的坡度越來越大，極易可能損壞邊坡，而且滑塊的比例也會(huì)增大，也就更容易出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象，進(jìn)而邊坡的安全性更難控制。

3.2 沒有良好的管理規(guī)范

如今，露天金屬礦山邊坡開采已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全面機(jī)械化管理，并且許多機(jī)械設(shè)備在應(yīng)用過程中的安全等級(jí)也得到了提升，為了確保金屬礦山邊坡開采安全，需要規(guī)范操作機(jī)械設(shè)備。但是在實(shí)際的生產(chǎn)作業(yè)中，部分工作人員由于自身缺乏安全意識(shí)，沒有形成良好的安全管理規(guī)范，也缺少相應(yīng)的安全指導(dǎo)，導(dǎo)致了工作人員的安全意識(shí)比較低，沒有形成良好的安全管理氛圍。在開采過程中操作設(shè)備不夠規(guī)范，造成了安全事故的出現(xiàn)，不僅會(huì)威脅工作人員的生命安全，也會(huì)給企業(yè)帶來一定的損失。

3.3 設(shè)備管理不到位

在金屬礦山邊坡開采過程中面臨的環(huán)境復(fù)雜，并且開采工序、開采環(huán)境都是造成安全問題的關(guān)鍵原因。在開采過程中，為了達(dá)到開采效率，企業(yè)會(huì)使用到許多的機(jī)械設(shè)備，一旦機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，就會(huì)導(dǎo)致開采效率的下降，也不能保障開采現(xiàn)場(chǎng)的安全性。另外，在開采過程中，許多工作人員選用的機(jī)械設(shè)備存在不合理的情況，造成設(shè)備不符合開采標(biāo)準(zhǔn)，這一現(xiàn)象也會(huì)給邊坡開采工作造成不好的影響。

3.4 施工管理缺乏嚴(yán)謹(jǐn)性

①露天金屬礦山企業(yè)對(duì)目前工作人員的安全管理以及培訓(xùn)不夠充足，導(dǎo)致了部分工作人員自身的安全意識(shí)較差，在金屬礦山邊坡開采過程中面臨的危險(xiǎn)性極強(qiáng)，如果不能做好工作人員的安全培訓(xùn)，就很有可能造成工作人員掌握的安全技術(shù)不足，很難落實(shí)金屬礦山邊坡開采的規(guī)范化工作，進(jìn)而引起了安全事故。②安全管理制度建立不夠全面，在金屬礦山邊坡開采過程中，一些工作人員不夠重視小型安全事故，只是進(jìn)行了簡單處理便繼續(xù)投入開采過程中，這樣會(huì)造成安全隱患的增加，并且許多工作人員自身的安全責(zé)任意識(shí)比較差，不能滿足礦山開采安全性的分析，造成在開采過程中受到不良影響[5]。③在金屬礦山邊坡開采過程中，沒有根據(jù)安全管理問題設(shè)置專門的管理部門，只是由其他部門負(fù)責(zé)金屬礦山邊坡開采的安全管理，而其他部門需要針對(duì)礦山開采的進(jìn)度、質(zhì)量等進(jìn)行分析，從而忽略了對(duì)安全工作的管控。

3.5 安全標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)發(fā)展緩慢

在露天金屬礦山邊坡開采過程中，為了符合安全標(biāo)準(zhǔn)化體系的執(zhí)行需要，投入較多的資金，滿足礦山管理的科學(xué)性和合理性。但是，許多企業(yè)在管理過程中不夠重視安全管理工作，并且許多企業(yè)只是追求眼前的經(jīng)濟(jì)效益，忽略了安全生產(chǎn)的投入，并不愿意將過多的資金投入建設(shè)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化方面。這一情況會(huì)造成金屬礦山邊坡開采過程中，很難建設(shè)安全標(biāo)準(zhǔn)化體系，不能滿足露天金屬礦山安全管理的要求，使開采工作人員的生命安全面臨著較大的威脅。

4 露天金屬礦山邊坡開采技術(shù)安全措施

4.1 防止邊坡坍塌

①在正式開展露天礦山邊坡開采作業(yè)過程中，要求所有參與工作的人員嚴(yán)格按“采剝并舉、剝離先行”及“自上而下、分層開采”兩項(xiàng)基本原則進(jìn)行；②在實(shí)際邊坡開采期間，如果其中存在軟弱巖石、破碎帶等情況，需要在原有的臺(tái)階基礎(chǔ)上再次減緩，使其形成坡面角。對(duì)于局部坡面角，可在自然安息角的允許數(shù)值下，相應(yīng)地處理其中存在的危石，也可以根據(jù)開采實(shí)際選擇加固方式進(jìn)行處理；③露天金屬礦邊坡開采工作盡量避免在雨季進(jìn)行，主要是因?yàn)橛昙鹃_采容易出現(xiàn)邊坡失穩(wěn)的情況，造成礦體出現(xiàn)崩塌，引發(fā)不必要的安全事故。其次，如果開采期間出現(xiàn)臺(tái)風(fēng)或暴雨等惡劣性質(zhì)天氣，要立刻停止開采，并把開采工作用到的機(jī)械設(shè)備轉(zhuǎn)移到安全區(qū)域；④完成邊坡開采作業(yè)后，還要做好邊坡復(fù)綠工作，目的在于防止發(fā)生水土流失情況，預(yù)防邊坡坍塌、滑坡等事故的發(fā)生[6]。

4.2 預(yù)防水害

①對(duì)于露天金屬礦山邊坡開采工作而言，需要對(duì)當(dāng)前礦山制訂有針對(duì)性的水文地質(zhì)資料檔案庫，每隔一段時(shí)間，就要根據(jù)礦體開采情況制定相應(yīng)的防排水措施，并做好對(duì)防排水措施執(zhí)行力度的檢查工作；②在露天金金屬礦山所在區(qū)域的采場(chǎng)外部、排土場(chǎng)周邊設(shè)排水溝和截水溝，采場(chǎng)最終平臺(tái)內(nèi)側(cè)的排水溝設(shè)計(jì)應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，在采礦期間，需要檢查排水設(shè)施是否完整，如果存在排水設(shè)施損壞的情況，需要在第一時(shí)間進(jìn)行處理，如果遇到暴雨天氣，需要安排工作人員做好排水溝清理工作，以確保排水設(shè)施保持通暢狀態(tài)，以免出現(xiàn)積水，造成不必要的事故。

4.3 加大設(shè)備的投入

如今，科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，我國的露天金屬礦山邊坡開采中技術(shù)和工藝也逐漸完善，市場(chǎng)上有著各式各樣的機(jī)械設(shè)備，這些機(jī)械設(shè)備能夠作為露天金屬礦山作業(yè)的輔助設(shè)備，從而提升作業(yè)的機(jī)械化水平。由于實(shí)現(xiàn)了金屬礦山機(jī)械化開采，造成在邊坡開采工作中，操作機(jī)械會(huì)存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，因此對(duì)安全管理提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)，為了確保金屬礦山邊坡開采的安全管理符合現(xiàn)代化的特點(diǎn)，每個(gè)金屬礦山企業(yè)都需要加大安全技術(shù)和設(shè)備方面的投入，持續(xù)更新最先進(jìn)的安全技術(shù)和設(shè)備，確保安全防護(hù)工具、生產(chǎn)設(shè)備和設(shè)施等具有先進(jìn)性，從而在發(fā)生安全事故的時(shí)候，先進(jìn)的防護(hù)工具和安全設(shè)備等能夠發(fā)揮充分的保護(hù)功能。

4.4 完善開采監(jiān)管工作

露天金屬礦山邊坡開采中需要制定安全管理機(jī)制，并嚴(yán)格執(zhí)行，利用安全管理制度加強(qiáng)對(duì)露天金屬礦山的管理。通過安全檢查能檢查出施工現(xiàn)場(chǎng)是否符合安全標(biāo)準(zhǔn)，比如，在使用施工設(shè)備前進(jìn)行檢修、清理干凈邊坡土渣以及檢查邊坡防護(hù)墻施工標(biāo)準(zhǔn)。但是部分地方依然存在問題，比如，在探測(cè)發(fā)現(xiàn)豐富的金屬礦物后，一些企業(yè)會(huì)激進(jìn)開采，沒有考慮自身開采條件和防護(hù)水平，貿(mào)然的開采會(huì)造成塌方和滑坡的發(fā)生。因此，需要制定嚴(yán)格的施工制度，完善開采監(jiān)管工作。

4.5 優(yōu)化開采技術(shù)優(yōu)化，嚴(yán)格遵循監(jiān)督管理

為了有效控制露天金屬采礦區(qū)，應(yīng)該對(duì)采礦臺(tái)階的高度進(jìn)行限制，并制定合理的開采流程，根據(jù)科學(xué)的發(fā)展方向，對(duì)采礦順序嚴(yán)格執(zhí)行。雖然是同一礦山，但是礦山邊坡的自然地形、水文地質(zhì)環(huán)境條件和土壤應(yīng)力條件等也會(huì)有較大區(qū)別。另外，每處邊坡和巖體的地質(zhì)環(huán)境也不一樣，造成邊坡被破壞的情況非常復(fù)雜。因此，企業(yè)應(yīng)該建立安全檢測(cè)小組，定期到開采現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)邊坡的安全性和穩(wěn)定性，全面落實(shí)相關(guān)的管理政策，排除各種安全隱患，對(duì)于安全責(zé)任落實(shí)不到位的情況，要進(jìn)行整頓。

5 結(jié)語

綜上所述，由于社會(huì)對(duì)礦產(chǎn)資源的需求不斷增加，因此，如何提升開采安全和效率，是露天金屬礦邊坡開采的關(guān)鍵問題。本文分析了露天金屬礦邊坡特征之后，從巖體構(gòu)造、巖性土層和人為影響探究了影響邊坡安全的原因，提出了開采中防止邊坡坍塌的有效措施、預(yù)防水害的有效措施、開采監(jiān)管各種的完善、開采技術(shù)的優(yōu)化等嚴(yán)格遵循監(jiān)督管理等露天金屬礦山邊坡開采技術(shù)安全措施，希望促進(jìn)礦山企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的提升。