露天矿采区边坡安全管理研究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 22 日 作者简介：张青松（1997），男，汉族，贵州贵阳人，硕士研究生学历，采矿工程助理工程师，从事工作为矿山地质和边坡管理。-85-露天矿采区边坡安全管理研究 张青松1 韦祖宁2 王 跃1 张士海1 1.江西铜业股份有限公司德兴铜矿，江西 上饶 334224 2.肇庆交投矿业有限公司，广东 肇庆 526000 摘要：摘要：露天矿采区边坡安全作为采区安全生过程最为重要的生产前提之一，如何做好其管理工作对安全生产十分重要。受限于边坡本身内部因素的控制，加之外部因素的影响，露天矿采区边坡易发生滑坡、泥石流等地质灾害风险对露天矿采区的安全生产产生威胁，做好露天矿采区边坡安全管理工作，还存在诸多亟待解决的问题。通过对露天矿采区边坡安全影响因素的探讨，从边坡管理制度、技术保障和过程管理等多个角度对露天矿采区边坡安全管理工作进行了探讨与分析，有针对性的提出露天矿边坡安全管理策略，以期有效提高边坡安全管理水平。同时，对露天矿边坡安全管理过程提出建议与希望，进一步提出边坡安全管理未来可能的发展方向。关键词：关键词：露天矿；边坡；安全管理 中图分类号：中图分类号：TD79 边坡安全作为露天矿采区安全生过程最为重要的安全因素之一，如何做好露天矿采区边坡安全管理十分关建。目前，我国大部分露天矿采区的边坡高度多超过 100300m1，部分露天矿采区的边坡高度甚至超过 500m，存在点多、坡高、线长等特点，管理难度较大。此外，受外部因素及自身条件的影响，我国露天矿边坡易发生边坡滑坡、泥石流等地质灾害风险，成为安全事故的高发区域之一2，安全管理要求极高。加之露天矿采区边坡一旦发生安全事故，极易造成人员伤亡和巨大的财产损失，安全投入较大。因此，如何保证露天矿开采过程安全受控，形成有效的措施并严格按要求落实到位已经成为露天矿采区边坡管理过程中一项重要的研究课题。一般来说，大多数露天矿山的边坡管理工作主要从管理制度及管理机构、技术与设备、治理与复垦等角度开展工作。由于各露天矿边坡的实际情况存在差别，因此在边坡管理方面不同矿山之间存在明显的侧重和区别。为了进一步提高露天矿边坡管理水平，保障矿山安全生产，本文从边坡安全影响因素入手，针对性的对不同露天矿边坡的管理措施和手段开展分析讨论，并进一步提出可用的管理建议。1 边坡安全影响因素 1.1 内部因素 露天矿采区边坡安全受到诸多因素的影响，主要包括内部和外部两类因素。其中，内部因素以边坡工程地质条件、水文地质条件、岩体结构构造、边坡的应力环境条件等因素为主3,4。露天矿采区边坡的地质情况包括边坡的岩性、断层及节理等构造情况及其空间组合等，这一类影响因素往往在边坡形成前就已形成，对边坡安全起主要控制作用，如当露天矿采区边坡岩性较差，同时普遍发育有顺层或小角度相交的地质构造时，这一类边坡的强度往往较小。而边坡内部应力环境条件作为边坡稳定性的关建控制因素，内部应力变化往往反映了露天矿采区边坡的安全性。当边坡内部出现软弱层、地下水应力条件变化，或者是边坡岩体内部产生裂隙和空洞会明显降低岩体自身强度2，进而影响边坡的安全性。图 1 露天矿采区边坡安全管理流程 中国科技期刊数据库 工业 A-86-1.2 外部因素 除内部因素之外，外部因素如爆破振动、开采技术条件及环境变化等往往会对露天矿采区边坡的安全造成影响。一般来说，当露天矿采区边坡本身地质条件较为复杂时，爆破作业产生的震动会对边坡施加一定的力，使边坡结构强度发生变化，进而出现失稳现象。而在露天矿开采过程中，边坡安全作为安全生产的重要前提之一，其形成过程往往对作业程序、作业内容及技术条件等有严格要求。在开采过程中，如果作业人员未严格按照设计和要求作业，将会导致边坡设计参数与实际情况不符，形成安全隐患。而随着近年来采矿行业的快速发展，智能化矿山已逐步提上日程，但如何利用好新设备、新技术及新工艺服务于矿山开采，提高边坡本质安全，还有待商榷。环境变化作为露天矿采区边坡管理过程中最不可控的因素之一，往往会造成露天矿采区边坡安全性的波动变化。以降雨量为例，采区丰水期和枯水期露采边坡安全性往往会受到直接影响2，丰水期时，大量的降雨会造成岩体内部含水量饱和，岩体间应力条件发生变化，各项指标降低，边坡安全性进一步降低。总之，不管是内部因素还是外部因素，对露天矿采区边坡安全的影响都是巨大的，不但会对岩体和边坡的各种性质产生影响，导致边坡失稳和抗压能力降低，还会影响露天矿山作业进度1，须予以充分的重视。2 露天矿采区边坡预防控制方法与措施 2.1 完善管理制度，建立健全管理机构 不同露天矿采区边坡的地质构造条件和外部环境条件存在差异，边坡安全管理工作复杂，具有明显的多元性、复杂性等特点，而金属非金属矿山安全规程（GB 16423-2020）等国家相关法律法规也明确规定了矿山企业应设立专门的边坡管理机构和完善的管理制度。制定符合现场实际特点的管理制度、严格按要求落实并加大监督管理力度，在露天矿山生产的各个阶段进行精细化的监管活动，可以为露天矿采区边坡管理工作的顺利开展创造良好的条件，使露天矿采区边坡管理工作更加规范化、制度化。做好露天矿采区边坡安全管理工作，具体是要做好以下几项工作：一是严格对照规范标准，不断更新完善各项边坡管理制度，加强制度执行情况检查，确保制度有效落地。针对露天矿采区边坡安全管理，国家、行业和团体等从各方面提出了切实可行的制度和标准，矿山在落实管理机构和制度时，要严格对照各项规范标准，逐条进行落实，并根据相关制度的下发和更新及时更新露天矿采区边坡安全管理制度。同时在管理制度中明确各部门责任，制定可行的奖惩措施和检查措施，确保每一项规定都能有效实施。二是设立管理机构，配备专业技术人员，负责露天矿采区爆破质量、边坡技术、边坡综合地质和边坡监测技术等管理。露天矿采区边坡管理涉及的面极广，覆盖了地质、采矿、水文及工程技术等多专业的协调工作。因此，开展露天矿采区边坡安全管理，很难一个人单独完成所有工作，需要设立专门的管理机构，配备各专业相关的技术人员，多专业结合开展边坡管理工作才能探清边坡异常的内在机制，切实有效提高边坡安全水平。三是加强安全检查，定期进行边坡稳定性巡查，开展边坡安全专项检查，加强重点边坡及雨后的巡查频次，及时处置风险隐患。边坡巡查作为露天矿采区边坡安全管理过程中最基础、获取信息最直接的手段，应长期开展。同时联合不同专业的技术人员定期开展边坡安全专项检查，从不同专业角度规避边坡安全风险。作为引发露天矿采区边坡安全风险的主要外部因素，暴雨过后的安全巡查是确保露天矿山安全生产的有效手段，及时开展雨后边坡巡视，发现隐患及时处理，确保雨后露天矿采区边坡安全。四是定期组织分析，根据在线监测数据和人工监测数据，结合现场巡查情况，每月出具边坡监测报告。对达到条件的露天矿采区边坡开展边在坡线监测，一方面是相关规范标准的明确要求，另一方面则能为露天矿采区边坡安全管理提供可靠、长期、连续且实时的监测数据，通过分析相关监测数据，明确边坡变化趋势，与现场巡视情况结合，能高效判断边坡情况并及时提出预警和建议，确保边坡安全管理有据可依。2.2 增强技术保障，推动边坡控制向事前预防转型 近年来，随着技术的发展，大部分露天矿山逐步转为深凹开采，因采区边坡本身地质条件复杂，在开采活动及降雨、长时间风化等外界因素的影响下，极易发生滑坡、泥石流等地质灾害5,6。因此，充分利用新技术、新手段，实现边坡异常及时发现、及时分析、中国科技期刊数据库 工业 A-87-及时预警，为采区安全生产提供强力技术保障显得十分必要。现有的监测方式或多或少均存在一定缺陷，如边坡雷达监测技术，可为露天矿采区边坡提供高精度、实时、大范围的位移监测，但其工作频段均集中在Ku/K/Ka/X 几个频段，该类频段波长较短5,6，穿透力差，在植被覆盖区域无法使用，边坡复垦后边坡雷达往往无法起到理想的监测效果。而测量法、倾斜仪、三维激光扫描仪、GPS（全球卫星定位）等技术则存在无法连续实时监测、监测范围较小和精度不够等一个或多个缺点，单独使用时无法起到很好的监测效果。而金属非金属露天矿山高陡边坡安全监测技术规范（AQ/T 2063-2018）中对不同等级的边坡提出了进一步的监测要求，不同等级边坡需按要求进行相应的监测，监测手段宜多不宜少。所以，进行露天矿采区边坡监测时，要按要求使用多手段进行监测补盲，不断强化边坡监测。此外，针对高陡边坡来说，由于通行道路受阻或者是边坡高度爬行困难等客观原因，部分区域边坡人工巡视存在较大困难，可采用无人机补充巡视，弥补人力巡检的不足。综上，通过采用多种方式监测及巡视，可及时发现问题隐患，实现事后治理到事前预防转型，让露天矿采区边坡处于安全受控的状态。2.3 强化过程管理，完善最终边坡治理与复绿 在露天矿采区边坡安全管理中，强化边坡过程管理十分重要，其贯穿边坡形成前、形成中和形成后等多个阶段。边坡形成前，要严格对边坡设计开展全方位管控工作，全程参与边坡设计方案、边坡设计落实情况等工作的监督与管理工作，严格审查是否按规范要求进行边坡设计规划。同时，制定相应的边坡管理方案，制定应急预案及应急措施，确保边坡设计和施工方案切实可行，充分预判开采过程中边坡可能存在的各种安全风险并做好预防措施，最大限度降低开采过程中出现安全事故时的人员伤亡及设备损坏。边坡形成过程中，要加强对技术要点的把控，提高边坡的安全性。如开采过程中，要遵循自上而下的开采规则，严格按设计的边坡参数和开采技术要求进行开采，严格把控边坡角，设置必要的安全平台与清扫平台。要求电铲等铲装设备作业到位，并制定严格的奖惩措施，落实到位。对未作业到位的区域，及时根据现场实际情况采用合理的措施处理到位。若边坡存在浮石或悬岩，要采用长臂挖机等设备进行清理，保证边坡安全清爽。同时，根据边坡岩体的构造条件和岩石力学参数，开展穿爆技术的科研攻关，采取预裂爆破或缓冲爆破等方式进行爆破作业，降低爆破作业对最终边坡的影响。做好防范处理、优化爆破设计，开展爆破振动对最终边坡的影响分析等科研攻关，通过更新设备、调整穿爆参数、开展智能化研究及优化作业步骤等方式，在提高爆破效果的同时进一步降低爆破振动对边坡稳定性的影响，提高露天矿采区边坡本质安全。而在边坡形成后，对部分危险程度高、安全隐患大的边坡，要有针对性的制定全面管理方案，加强安全管理，例如设置外侧防护网和及时清理边坡浮石等，以降低灾害发生概率，确保边坡安全稳定。此外，要按相关规范要求开展露天矿采区边坡稳定分析，委托国内知名院校、设计单位开展边坡稳定性、工程地质勘探、在线监测技术等研究工作，定期开展边坡稳定性分析评价。根据稳定性分析报告，对安全系数较低的露天矿采区边坡进一步开展工作，必要时对边坡进行削坡减载、喷锚支护等边坡治理工作。同时，根据相关建议并结合现场实际，逐步完善露采边坡在线监测网络，从丰富方式、全面覆盖等多方面开展边坡监测工作。此外，对于最终边坡，在对边坡进行治理加固的同时要加大治理复垦力度。根据相关法律法规，结合边坡实际情况，制定合理的生态复垦方案，分区域分阶段开展露天矿采区边坡复垦绿化工作，提高边坡绿化面积，降低雨水对边坡的直接冲刷，提高边坡水土保持能力，逐步完成最终边坡的加固与裸露边坡复绿工作，最大限度提高采区边坡稳定水平。3 结论及建议（1）露天矿采区边坡安全管理工作要从开采前参数设计、开采中施工控制及开采后复垦绿化等多方面提出要求，严格按照开采设计进行生产作业，同时通过开展边坡稳定性分析、工程地质勘探等工作，不断积累采区边坡原始地质资料，理清露天矿采区边坡失稳的具体成因和内在机理，做到在边坡出露前后主动防治，使边坡发生失稳破坏的可能性降至最低。中国科技期刊数据库 工业 A-88-（2）采用多手段强化露天矿采区边坡巡查及巡视方式，提高边坡安全管理水平。随着时代的进步，采区巡视也要推陈出新，不断丰富采区巡视方式，做到采区边坡巡视全面覆盖。（3）开展露天矿采区边坡在线监测，实时了解边坡位移情况、有效进行边坡灾害预警和紧急避险。以后，随着技术的不断发展，要深入推进新设备、新方法、新技术的应用，进而推动边坡监测点面结合，消除边坡监测盲区。参考文献 1马威风.非金属露天矿山边坡安全管理研究J.中国金属通报,2020(09):178-179.2张明哲.非金属露天矿山边坡安全管理研究J.华北自然资源,2022(04):141-143.3蒋权.基于 Slide 的某露天矿边坡整治及其稳定分析J.矿业工程研究,2017,32(01):44-49.4李号.露天矿高陡边坡的安全管理J.中国金属通报,2020(10):179-180.5 韦 忠 跟,王 立 文,董 强.真 实 孔 径 边 坡 雷 达 监 测 数 据 可 靠 性 获 取 方 法 研 究 J.露 天 采 矿 技术,2022,37(1):12-15.6 闫 国 斌,陶 志 刚,孙 光 林,等.边 坡 雷 达 在 矿 区 边 坡 监 测 区 域 的 应 用 分 析 J.工 业 安 全 与 环保,2015,41(10):57-60.