ＩＳＳＮ　１６７１—２９００　ＣＮ　４３—１３４７／ＴＤ　采矿技术第１１卷第５期　Ｍｉｎｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏ１．１　１，Ｎｏ．５　２０１１年９月　Ｓｅｐ．２０１１　

露天边坡失稳原因分析及预防与治理　

吴　伟　夭　１币　

（大冶有色金属公司铜绿山矿技术科，　湖北大冶市４３５１０１）　

摘要：铜绿山矿露天开采时，边坡局部地段岩体节理、裂隙发育，岩性较差，随着开采的　延深，边坡暴露面积增大，暴露时间延长，所造成的边坡开裂、塌陷及大面积滑坡，威胁着　

作业人员及施工设备的安全。为确保露天矿安全生产，把事故隐患消灭在萌芽状态中，根　据多年来露天矿山生产的实际经验，通过对露天边坡的失稳原因进行分析，提出了加强边　坡位移监测、临近边坡采用预裂爆破、注浆处理边坡溶洞和裂隙带、削坡减载和喷锚网联　

合支护等保护边坡、预防治理边坡失稳的技术措施，为矿山实现安全生产目标发挥了积极　的作用。　

关键词：露天边坡；滑坡治理；岩体强度；结构面；节理裂隙　

铜绿山矿区出露的地层以下三迭统大冶群碳酸　

盐类岩层为主，其次为下白垩统大寺组岩层及广泛　分布的第四系地层；矿区岩浆岩分布广泛，主要为燕　

山早期侵入的花岗闪长斑岩。区内有北西西向和北　北东向两组褶皱构造。铜绿山铜铁矿是大冶有色金　

属公司的主要骨干矿山，采用地下、露天联合开采，　地下开采对象是Ⅲ、Ⅳ号矿体；露天以第三勘探线　

南、北划分为南露天和北露天开采。　

北露天设计开采对象为Ⅲ号矿体，设计开采标　高为一１５２　ｒｎ。目前，一４０　ｍ及以上平台已基本推　进到设计边界，一５２　ｍ平台北部已进入北扩范围，　

正在边剥离，边采矿；一６４　１－１３平台已开沟到位。坑　底标高为一７０　ｎｌ，距设计开采深度还差８２　ｍ。　

南露天设计开采对象为Ｉ、Ⅱ、Ⅺ号矿体，采至　标高一１９５　ｍ水平时，作为北露天内部排土场回填。　

回填工作由北向南呈扇形向前推进，为确保露天境　界内排水和井下安全生产，南露天坑东帮目前仍保　留着一条由一４Ｏ一一８８　ｍ的安全运输通道以及一　

８８　ｉＩｌ平台南端原有的排水系统和设施，以排出未回　填部分（１６线以南）水位超过一１００　ｍ标高的坑内　

积水。　随着北坑采至一７０　ｍ标高，边坡暴露面积增　

大，以及南坑东帮一８８　ｍ以上边坡暴露时间延长，　边坡岩体强度降低，破坏增加，稳定性逐渐下降，时　常出现大块滚落、坍塌、甚至大面积滑坡等地压活　动，严重地威胁着平台作业人员和施工设备的安全，　

对边坡失稳原因进行系统分析，提出并采取与之相　

适应的边坡保护和预防治理措施，成为矿山亟待解　

决的课题。　

１　露天边坡工程地质调查及灾害情况　

露天边坡通常由安全平台、清扫平台、运输平台　

及相应的坡面组成，铜绿山矿边坡目前对露天采场　

安全生产威胁最大的是南北坑的东帮边坡及北坑的　

西帮边坡。南北坑的东帮边坡岩体分为７组：强风　化花岗闪长斑岩岩组、中风化花岗闪长斑岩岩组、新　

鲜花岗闪长斑岩岩组、磁铁矿矿石岩组、大理岩岩　组、矽卡岩岩组、斜长石岩岩组。北坑的西帮边坡岩　

体分为５组：中风化花岗闪长斑岩岩组、新鲜花岗闪　

长斑岩岩组、大理岩岩组、矽卡岩岩组、斜长石岩岩　

组。矿区结构面产状统计结果见表１、结构面间距　统计结果见表２、主要岩石力学参数见表３。　

表１　结构面产状统计结果　

优势节理面产状　１　２　３　４　中　斑ｚｓ　。　ｓ　。　６０￣／＿６　。ｓｏ。　４。　

新鲜墨　斑岩４　。　８６。１　１４￣Ｌ７９￣１９７￣／＿８０￣　

磁铁　岩组２　。　。７０￣／＿６６￣１４８￣／－７５￣　大理岩岩组（Ｅ）　１８７。Ｌ７７。４７。／＿＿８９。３０６。／＿８６。８。／＿７３。　矽卡岩岩组（Ｆ）２４０。Ｌ５７。１１７。／＿＿６２。８。／＿７３。　斜长石岩岩组（Ｇ）３４６。／８０。４。／＿７８。　７１　！：　！　：　！

　吴伟：　露天边坡失稳原因分析及预防与治理　４５　

表２结构面间距统计　

由于两帮风化岩体分布较广，节理、裂隙较为发　育，加上爆破震动，大气降水影响，边坡失稳时有发　

生。１９９９年在南坑东帮１６—２Ｏ线发生大面积滑　坡；２００２年７月～２００３年３月南坑东帮８—１２线出　现数次垮塌堵塞一８８　ｍ运输通道；２００３年４月南坑　

先后发生了两次边坡滚落大块砸铲的重大设备事　故；２００５年北坑东帮３—７线发生坍塌，坍塌体积约　

１０００　ｍ　左右；２００７年北坑西帮一２８～一４０　ｍ永久　性公路上方一巨形岩块（重约４００　ｔ）开裂，威胁着来　

往施工人员和大车安全（该大块后爆破处理）；２０１０　年８月南坑东帮１２—１６线再次发生大面积滑坡，滑　

坡体积达５０００　ｍ　，致使东帮一４０一一８８　ｍ安全运　输通道被堵。以上种种事例说明，边坡失稳将给生　

产和安全带来严重影响。　

表３岩石抗压、抗拉强度统计　

２　露天边坡失稳原因分析　

２．１岩性及结构面　铜绿山矿露天边坡存在有强风化花岗闪长斑　

岩、中风化花岗闪长斑岩、新鲜花岗闪长斑岩　磁铁　矿矿石、大理岩、矽卡岩、斜长石岩。综合表１、表２、　

表３，采用多种岩体分类评价方法进行分析，所得结　

果基本一致：铜绿山矿边坡各岩组均属于Ⅲ类或Ⅳ　

类岩体，岩体质量普遍较差，其中磁铁矿矿石岩石致　

密、坚硬，节理、裂隙不发育，此种岩石虽稳固性较　好，但其大多存在于矿体之中，边坡分布较少；大理　

岩虽不易风化，岩石较坚硬（岩石坚固性系数ｆ＝１０　

—１２），但节理、裂隙较发育，因此稳固性较差；花岗　闪长斑岩、矽卡岩、斜长石岩易风化，岩石松软（岩　

石坚固性系数．厂≤３）。上述岩石相互交错，接触分　

布整个矿区，岩体存在的断层破碎带及接触破碎带　等结构面都是弱面，比较破碎，易风化。结构面的存　

在，为地表水的渗人提供了良好的通道，地表水渗人　

的结果，使岩石和结构面的强度进一步降低。　２．２大气降水　大气降水会沿裂隙下渗，节理裂隙中的岩石颗　

粒和岩体可溶解成份会被水带走，使岩石强度降低，　

也可从地表出入沟沿运输坑线形成汇水冲刷边坡，　剥蚀，搬运风化边坡岩层，使风化岩接触的大理岩相　

互作用的结构力遭到破坏，因此，当地表水和结构面　

联系在一起时，对边坡失稳的威胁似乎更大。　２．３爆破震动及风化作用　

露天采场内爆破震动所产生的地震波通过边坡　岩体时，给岩性较差岩体的潜在破坏面以附加的振　

动力，使原生结构面和构造结构面的规模不断增大，　

并产生次生结构面（爆破裂隙）。长期爆破震动的　

影响，会使岩体的表面脱落，进而影响露天边坡的稳　

定性。　边坡暴露面经过长时间的风化作用，易产生风　

化裂隙等次生结构面，进一步降低岩石自身强度，从　

而影响露天边坡的稳定性。　

３　边坡灾害的预防与治理　

（１）人工巡视观测，通过日常人工巡视检查，从　

整体上了解和认识平台及周边岩石的形态变化情　

况，寻找坡面开裂、变形、沉降等异常现象。　

（２）裂缝监测，用固定标志在裂缝两侧作标记，　

测量裂缝或标记间的宽度，获取裂缝大小变化及速　

率变化的数据。　

（３）加强边坡位移监测，扩大监测范围，增加监　

测网点，建立长期监测制度，通过监测，及时了解平　采矿技术　

台及周边围岩的水平和垂直位移变化情况。　

（４）露天采场永久性运输坑线都是单壁沟，在　单壁沟坡底从出入沟自下而上砌截排水沟，将地表　

水分别截排至北坑一２８，一４０　ＩＴＩ水仓和南坑坑底，　再由一２８，一４０　ｍ水仓和南坑坑底的排水设备排　出。而运输坑线单壁沟的另一侧则砌宽１．５　ｍ、高１　

ｎｑ挡水墙，以削弱地表水对边坡岩体节理、裂隙的冲　

刷剥蚀。　（５）地表及边坡安全平台产生较大张开裂缝　时，要及时进行必要的堵塞，深部采用砾石或矿石充　

填，裂隙口用粘土密封。　（６）采用大孔距、小抵抗线控制爆破技术和炮　

孔中间隔分段装药爆破，即炮孔上部和下部炸药中　间用高度为１．５～２　１ＴＩ的岩粉间隔，利用二次冲击波　

原理降低爆破震动。　（７）为保证露天边坡坡面平整和提高边坡的稳　

定性，对临近边坡的爆破要严加控制。控制爆破的　

方法有预裂爆破、光面爆破和缓冲爆破，从减弱大爆　破冲击波对边坡面的破坏程度看，临近边坡的爆破　

应尽可能采用预裂爆破。　（８）采用注浆减沉技术，将具有一定强度的水　

泥砂浆（水砂比为１：１）注入溶洞和裂隙带，填充岩　块孔隙和离层，消除或减缓岩块孔隙的压实和离层　

的闭合，防止地表岩层的移动和沉陷。通过注浆处　理，增强地下松散岩体的密实性，改善因溶洞围岩的　

松动及垮落岩体的力学性态，对防止地表塌陷的蔓　

延、确保边坡稳定和露天矿的安全生产是十分有效　

而且必要的。　（９）削坡减载：适当削坡以减轻边坡的自重荷　

载，降低边坡角，防止风化岩石的剥落，预防滑坡的　出现。对于风化、破碎不稳固的岩层，削坡后边坡角　应不大于４０。，同时对已揭露的新岩层面采用喷锚　

和喷锚网联合支护，防止岩石进一步风化和渗水的　侵蚀，实现露天边坡的长期稳固。　

４　结　语　

露天开采进入深部，边坡失稳是露采安全生产　

工作的头等大事，对边坡失稳原因进行分析，提出并　及时采取保护边坡、预防治理边坡失稳的技术措施，　

把边坡的失稳控制在萌芽状态，及时消除隐患，是矿　山生产持续稳定发展的根本保证。　

参考文献：　［１］中国恩菲工程技术有限公司．铜绿山古矿遗址保护和北露天　开采境界优化研究［Ｒ］．北京：中国恩菲工程技术有限公司，　２００９．　［２］卢树盛，辛全才，肖诗荣，等．爆破振动对边坡稳定影响研究　［Ｊ］．矿业研究与开发，２０１０，３０（５）．　［３］李富平，李闻杰，南世卿，等．石人沟铁矿露天边坡残采后稳定　性分析［Ｊ］．矿业研究与开发，２０１０，３０（１）．　［４］唐绍辉．丰山铜矿露天边坡稳定性研究［Ｊ］．长沙矿山研究院　季刊，１９８９，９（３）．　［５］秦安洪，雷涛，栗红玉．含断层边坡条件下挂帮矿开采时变　规律分析［Ｊ］．矿业研究与开发，２０１１，（１）．　［６］何春林，王浩文．大宝山铁矿露天边坡工程地质条件及其稳定　性分析［Ｊ］．采矿技术，２０１０，（４）．　［７］刘静．铜绿山矿露天减震爆破地震效应观测与分析［Ｊ］．矿　业研究与开发，１９９６，１６（１）．　［８］周爱民．铜绿山矿复杂条件下露天与地下联合开采技术研究　［Ｊ］．矿业研究与开发，１９９７，１７（１）．　

（收稿日期：２０１１—０６一Ｏ２）　作者简介：吴伟（１９６４一），男，湖南衡阳人，工程师，从事　采矿工程技术研究，Ｅｍａｉｌ：１２９０２４６１９２＠ｑｑ．ｃｏｍ。　

◆一◆－◆－．＿●一●－●－●－◆－◆－◆。◆－・’　。■　■　一◆　◆－◆－．－◆一・－．．‘十＿◆－◆－◆－◆－◆－◆－◆－◆－◆－◆－◆－・　－◆－◆－◆－◆－．＿◆－．－．－．－．＿．－．・　（上接第２５页）　产能力为１２０　ｔ／ｄ。　

８　结　语　

铜绿山铜铁矿二期工程建成投产后，矿山生产　

经营成果相当可观：１９９８—２０１０年铜绿山矿共完成　采矿量１０８９．７５万ｔ，生产矿山铜１５１５９１　ｔ，为铜绿　

山矿的持续稳定发展发挥了积极作用。　参考文献：　［１］北京有色冶金设计研究总院．铜绿山矿二期工程“修改初步　设计”［Ｒ］．北京：北京有色冶金设计研究总院，１９９２．　［２］吴伟．铜绿山矿三期工程设计与建设［Ｊ］．采矿技术，　２０１１．１１　２）．　［３］汪茂华，成涌．铜绿山高分段中深孔充填采矿方法的爆破　工艺技术［Ｊ］．采矿技术，２０１０，１０（２）．　［４］张富民，等．采矿设计手册：井巷工程卷［Ｍ］．北京：中国建筑　工业出版社，１９８７．　［５］杨耀亮，邓代强，惠林，等．深部高大采场全尾砂胶结充填　理论分析［Ｊ］．矿业研究与开发，２００７，２７（４）．　［６］高　泉，谭幼媛．高浓度全尾砂胶结充填料胶结机理研究　［Ｊ］．矿业研究与开发，１９９５，１５（２）．　［７］谭幼媛．高浓度浆体输送特性的研究［Ｊ］．矿业研究与开发，　１９９５．１５（２）．　

（收稿日期：２０１１一ｏ６—０２）　作者简介：肖艳芬（１９６４一）女，湖北大冶人，工程师，主要从　事采矿工程技术研究。