露天矿边坡稳定性分析与防治措施

随着我国矿产资源需求的持续增长，露天开采以其规模大、效率高、成本低等优势，成为资源开发的重要方式。然而，随着开采深度的不断增加和边坡高度的持续升高，露天矿边坡的稳定性问题日益突出，不仅威胁着矿山生产安全，也对周边生态环境和人民生命财产安全构成潜在风险。

一、露天矿边坡稳定性评价与监测预警

（一）边坡稳定性综合评价

露天矿边坡稳定性综合评价是一项系统工程，旨在通过多学科理论与方法，对边坡在特定条件下的稳定状态做出科学、定量的判断。该评价首先建立在详尽的工程地质勘察、岩土体力学试验及影响因素分析的基础上，获取边坡的几何形态、岩体结构、物理力学参数和水文地质等关键信息。随后，综合运用极限平衡法（如简化毕肖普法、摩根斯坦-普莱斯法）进行定量计算，确定边坡的稳定系数；同时，借助数值模拟技术（如 FLAC3D、Phase2）再现边坡应力-应变场与塑性区分布，揭示潜在的失稳模式与机理。

（二）边坡监测技术与体系

边坡监测是掌握边坡动态演化规律、验证稳定性评价结果、实现灾害预警的核心手段。现代露天矿边坡监测已形成“空-天-地”一体化的立体监测技术体系。其中，地表大范围变形监测主要依赖全球导航卫星系统、合成孔径雷达干涉测量技术及三维激光扫描，实现对边坡宏观变形趋势的非接触、高精度、周期性捕捉；对于关键部位和潜在滑体，则布设高精度全站仪、裂缝计、伸缩仪等地面监测设备，进行实时、连续的位移数据采集。同时，通过在坡体内部钻孔埋设测斜仪、多点位移计、渗压计等传感器，可精确获取岩土体深部位移、地下水位及孔隙水压力等关键内部信息。这些技术通过物联网、无线通信等方式集成，构建起一个覆盖面广、层次分明、内外结合的自动化监测网络，为边坡安全状态的动态感知与评估提供全方位的数据支撑。

（三）边坡失稳预警预报

边坡失稳预警预报是基于监测数据，运用科学理论与模型，对未来边坡可能发生的失稳时间、规模及危害程度做出预测和警报，是防灾减灾的最后一道防线。其核心在于建立监测数据与边坡失稳过程之间的关联模型。首先，通过对大量监测数据进行预处理、去噪和特征提取，识别出位移、速率、加速度等关键指标的变化规律。然后，运用统计学模型（如灰色预测、回归分析）或基于岩土体流变理论的蠕变模型，对边坡变形趋势进行外推预测。当监测数据进入加速变形阶段，可引入斋藤（Saito）模型、Verhulst模型等临滑预报模型，对失稳时间进行更为精确的预测。最终，结合多源信息融合技术，设定多级预警阈值（如蓝、黄、橙、红四级），构建自动化预警平台，一旦监测指标超过阈值，系统便自动发布预警信息，为人员撤离和应急处置争取宝贵时间。

二、露天矿边坡失稳防治措施

（一）防治原则与总体设计

露天矿边坡失稳防治是一项复杂的系统工程，必须遵循“安全第一、预防为主、综合治理、因地制宜”的核心原则。防治工作应在详细的稳定性评价与风险分析基础上，针对边坡的具体地质条件、失稳模式、变形阶段及潜在危害程度，制定科学合理的总体设计方案。总体设计强调系统性，需综合考虑技术可行性、经济合理性与环境友好性，力求以最小的投入实现最佳的防治效果。设计过程中，应优先考虑排水、削坡等主动改善边坡自身稳定性的措施，再辅以必要的支挡加固被动防护手段。同时，防治方案应与矿山开采规划、生产工艺紧密结合，具备动态调整的灵活性，形成一套从勘察、设计、施工到监测、反馈的闭环管理体系，确保防治工程的长期有效性和矿山生产的持续安全。

（二）削坡减载与压脚工程

削坡减载与压脚工程是改善边坡应力状态、提高稳定性的最直接、最经济有效的主动防治措施，其核心原理是调整边坡形态以减小下滑力或增加抗滑力。削坡减载是指通过开挖移除边坡潜在滑体上部的岩土体，即“削头”，从而显著减小促使边坡下滑的滑动力矩，降低边坡整体高度和坡度，使边坡形态趋向于稳定状态。该方法适用于滑面较浅、滑体规模明确的边坡。压脚工程则是在边坡坡脚或抗滑段区域，堆填压载具有足够容重和抗剪强度的岩土体，即“压脚”，以增加抗滑段的重量，从而增大抗滑力矩，提高边坡的整体稳定性。在实际工程中，削坡与压脚常联合使用，将上部削下的土石方直接用于下部压脚，实现土石方平衡，既节约成本又高效提升边坡安全系数，是一种应用极为广泛的技术手段。

（三）支挡加固工程

支挡加固工程是当削坡、排水等措施不足以满足安全要求，或因场地限制无法实施时，采用的被动或主动加固技术，旨在通过外部结构物直接提高岩土体的强度或限制其变形。常见的支挡结构包括抗滑桩、挡土墙等，它们通过自身的抗剪、抗弯能力来承受滑坡推力，阻止坡体滑动。其中，抗滑桩因其布置灵活、施工方便、对滑体扰动小等优点，成为大中型滑坡治理的首选。而预应力锚索（杆）加固则是一种主动加固技术，通过将高强度钢绞线或钢筋锚固于稳定地层，并对锚索（杆）施加预应力，从而将潜在不稳定岩土体“锁”在稳定层上，主动改善边坡内部的应力状态，抑制变形发展。

（四）排水防水工程

水是诱发露天矿边坡失稳的最主要因素之一，因此，排水防水工程是边坡防治体系中不可或缺的关键环节，其核心原则是“治坡先治水”。该工程旨在通过系统的措施，最大限度地减少地表水渗入坡体和降低地下水位，从而减轻岩土体容重、提高潜在滑面的抗剪强度。地表排水主要通过在边坡外围和坡面设置截水沟、排水沟，将汇水区内的雨水迅速引离边坡范围，防止冲刷和下渗。地下排水则更为复杂，常采用水平排水孔（疏干孔）将坡体内部的孔隙水或裂隙水有组织地排出；对于深部地下水，则可设置排水隧洞、集水井等大型设施进行深层疏干。此外，对坡面进行封闭处理，如铺设防渗膜、喷射混凝土或植被覆盖，也能有效隔绝地表水。一个完善的排水系统能从根本上改善边坡的稳定条件，其效果往往比单纯的支挡加固更为持久和根本。

（五）其他综合防治技术

除了上述常规防治措施外，针对一些特殊地质条件或特定需求的边坡，还需采用一系列其他综合防治技术作为补充或替代。坡面防护技术，如植被护坡、三维网植草、格构植草等，不仅能有效防止表层水土流失和岩体风化，还能美化环境，实现绿色矿山建设。岩土体改良技术，如注浆加固、高压旋喷桩等，通过向破碎岩体或软弱土层中注入水泥浆等固化材料，以提高其整体强度和完整性，适用于结构松散、节理裂隙发育的边坡。

结论

露天矿边坡稳定性分析与防治是一项集理论、技术与工程实践于一体的综合性课题。通过系统性的地质勘察、数值模拟与多方法评价，可准确揭示边坡的失稳机理与稳定状态；结合现代监测技术与预警模型，能够实现对边坡变形的有效监控与科学预报。在防治实践中，应遵循综合治理、因地制宜的原则，将削坡减载、支挡加固、排水防水等工程措施有机结合，并积极引入智能化、绿色化的新技术。最终，构建起从分析、监测、预警到治理的全过程闭环管理体系，是保障露天矿山安全生产、实现资源高效开发与环境保护协调发展的根本途径。

参考文献

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