露天矿开采过程边坡加固技术研究与应用

摘要：随着我国矿产资源开发的持续深入和规模扩大，露天矿开采面临的地质环境日益复杂，边坡失稳问题日益突出，严重威胁矿山生产安全和作业效率。针对传统边坡加固技术存在的适应性和精准性不足等问题，本文系统研究了露天矿开采过程边坡加固技术，通过深入分析边坡稳定性影响因素，提出了多维度、精准化的加固策略，旨在提升矿山边坡安全性和生产稳定性。

关键词：露天矿；开采过程；边坡加固技术

引言：

当前全球矿业正面临资源枯竭、开采难度增加的严峻挑战。露天矿作为现代矿产资源开发的重要方式，其生产安全直接关系国民经济发展。露天矿开采过程中的边坡加固技术，是确保矿山生产安全的关键技术环节。该技术涉及地质学、岩土工程、力学等多学科，是一个复杂的系统工程。不同地质条件下，边坡加固技术的针对性和适应性成为制约矿山安全生产的核心技术瓶颈，迫切需要开展深入系统的技术创新研究。

1 露天矿开采过程边坡加固技术的研究

1.1 边坡稳定性影响因素分析

边坡稳定性的影响因素呈现出多维度、系统性的特征。首要考虑的是岩体本身的内在属性：岩石的物理力学特性、结构面的发育程度、岩体的完整性与连续性。例如，含水岩体的抗剪强度会显著降低，岩体内部的节理发育会形成潜在的滑动面，这些都将直接影响边坡的稳定性。外部环境因素同样具有决定性影响，地形地貌的微妙变化、气候条件的长期作用、人类工程活动的扰动，都会在不经意间推动边坡走向失稳或平衡。尤其是在现代露天矿开采过程中，爆破、挖掘、运输等作业活动会对边坡产生显著的动态应力影响，这种持续性的外部扰动不断考验着边坡的承载极限。

1.2 边坡加固技术分类

边坡加固技术涵盖了物理、化学、生态等多元路径，锚杆支护技术以其精准的力学原理，如同精密仪器般将松散岩体有效连接；格栅支护则如同为脆弱边坡编织一件坚韧的外衣，分散应力、增强整体稳定性。化学加固技术则展现出令人惊叹的渗透性与修复能力，注浆加固如同为岩体注入新的生命，通过特殊材料渗透到岩体内部，填充裂隙、增强岩体强度；土工布加固则如同为脆弱的地质肌理缝合创伤，在边坡表面形成稳定的防护网络。综合加固技术代表了边坡加固的最高境界，生态防护不仅仅是技术修复，更是与自然和谐共生的艺术；监测预警系统则如同为边坡装配了一套智能“神经系统”，实时捕捉微小的稳定性变化[1]。这种多维度、系统性的加固方法，标志着现代边坡加固技术的创新与突破。

2 露天矿开采过程边坡加固技术的具体应用

2.1 锚杆（索）加固技术的应用

在露天矿开采过程中，锚杆（索）加固技术作为一种高效、可靠的加固方法，被广泛应用于边坡加固工程中。该技术基于岩石力学的原理，通过锚杆（索）将不稳定的滑坡体与深部稳定的岩体连接起来，形成一个共同受力的力学体系，从而有效改善边坡的受力状态，提高其抗滑力。锚杆（索）还能起到约束和支撑的作用，限制边坡岩体的变形和位移[2]。这种加固方式不仅提高了边坡的抗滑能力，还降低了边坡发生滑坡的风险。

锚杆（索）加固技术的施工步骤包括钻孔、安装锚杆（索）、注浆、张拉和锁定等。首先，需要在边坡上按照设计要求钻孔，孔深和孔径需根据岩体的力学特性和加固需求进行确定。然后，将锚杆（索）放入孔中，并进行注浆，使锚杆（索）与岩体紧密结合。注浆材料通常采用高强度的水泥浆或化学浆液，以确保锚杆（索）的锚固效果。最后，对锚杆（索）进行张拉和锁定，使其达到设计要求的预应力状态，从而实现对边坡的有效加固。

2.2 喷射混凝土加固技术的应用

喷射混凝土加固技术作为一种高效、灵活的加固手段，被广泛应用于边坡的加固和防护工程中。该技术基于混凝土材料的高强度和耐久性，通过喷射的方式将混凝土均匀地覆盖在边坡表面，形成一个坚固的保护层从而提高边坡抗风化、抗冲刷和抗滑移能力。混凝土材料的高强度使得保护层能够承受较大的外力作用，防止边坡发生破坏[3]。同时，喷射混凝土的均匀性和致密性能够减少水分的渗透和侵蚀，保护边坡内部的岩体不受风化作用的影响。

需要对边坡进行彻底的清理，去除表面的杂物、浮石和松散岩体，确保喷射混凝土能够牢固地附着在边坡上。然后根据设计要求和现场条件，选择合适的喷射混凝土材料和配合比，进行喷射施工。在喷射过程中，需要控制喷射压力和喷射速度，确保混凝土能够均匀地覆盖在边坡表面。最后对喷射混凝土进行养护，包括保湿、防晒和防止机械损伤等，以确保其达到设计要求的强度和耐久性。通过这一系列的施工步骤，喷射混凝土加固技术能够实现对边坡的有效加固和防护。

2.3 抗滑桩加固技术的应用

抗滑桩加固技术基于力学原理，通过在边坡内部或边缘设置抗滑桩，利用桩体的刚度和强度，有效抵抗边坡的下滑力，从而增强边坡的整体稳定性。理论分析表明，抗滑桩加固技术通过桩体与周围岩体的相互作用，能够形成一个稳定的力学体系。桩体深入稳定岩层，起到支撑和约束边坡变形的作用，同时，桩体上部的受力结构能够有效分散和传递下滑力，防止边坡发生滑动。抗滑桩还能够改善边坡的应力分布状态，减小边坡的变形和破坏风险。

在具体应用中，抗滑桩加固技术的施工步骤包括桩位确定、桩孔钻孔、桩体制作与安装、注浆与固化等。一是根据边坡的地质条件和稳定性分析，确定抗滑桩的位置和数量。二是采用专业的钻孔设备，按照设计要求进行桩孔钻孔。三是根据桩孔的尺寸和深度，制作符合要求的桩体，并将其安装到桩孔中。四是通过注浆将桩体与周围岩体紧密结合，确保桩体的稳定性和耐久性。在注浆过程中，需要控制注浆压力和注浆量，以确保注浆效果达到设计要求。通过这一系列的施工步骤，抗滑桩加固技术能够实现对边坡的有效加固和稳定。

2.4 疏排水加固技术的应用

在露天矿开采过程中，水是影响边坡稳定性的关键因素之一。因此，采用疏排水加固技术，有效管理和控制边坡区域的水文条件，是确保边坡安全稳定的重要措施。该技术基于水文学和岩土力学的原理，通过设计合理的排水系统，将边坡区域的地表水和地下水排出。水对边坡的破坏作用主要体现在两个方面：一方面水对岩土体的软化作用，降低了岩土体的强度和抗剪能力；另一方面水在岩土体中的渗透作用，增加了岩土体的孔隙水压力，从而减小了岩土体的有效应力。

在具体应用中，疏排水加固技术的施工步骤包括排水系统的设计与施工、排水设施的安装与维护等。根据边坡的地质条件、水文条件以及预期的排水效果，设计合理的排水系统，包括排水沟、集水井、排水管道等。按照设计要求进行排水设施的施工，确保排水系统的完整性和有效性。在排水设施安装完成后，需要定期进行维护和检查，确保排水系统畅通无阻，避免水在边坡区域积聚。通过这一系列的施工和维护措施，疏排水加固技术能够实现对边坡区域水文条件的有效控制，提高边坡的稳定性和安全性。

结束语：

本文深入探讨了露天矿开采边坡加固的关键技术，揭示了边坡稳定性的复杂机理和加固策略。通过系统分析和实践检验，我们证实了多元化、智能化加固技术的有效性。展望未来，露天矿边坡加固技术将向精准化、数字化和生态化方向发展，融合先进传感技术、大数据分析和人工智能，实现边坡安全的全过程、智能化管理，为矿业可持续发展提供技术支撑。

参考文献：

[1]孙慧珍.某深凹露天矿高边坡稳定性分析及加固措施研究[D].昆明理工大学，2023.

[2]王邵臻，王金安，周家兴.露天矿边坡影响区建筑物的加固结构体系研究[J].矿业研究与开发，2023，43（04）：147-153.

[3]陶志刚，任树林，庞仕辉，等.大型复杂露天矿边坡三维建模方法及加固对策研究[J].矿业科学学报，2021，6（04）：397-408.