露天矿山开采施工边坡加固技术研究

引言

露天矿山开采作为获取矿产资源的重要方式，在国民经济发展中占据关键地位。随着开采规模不断扩大和开采深度持续增加，边坡稳定性问题日益凸显。边坡失稳引发的滑坡、坍塌等事故，不仅威胁矿山作业人员生命安全，造成巨大的设备损毁和经济损失，还会破坏周边生态环境，引发水土流失、环境污染等连锁问题。研究并优化露天矿山开采施工边坡加固技术，成为保障矿山安全生产、实现可持续发展的迫切需求。

、露天矿山边坡稳定性影响因素分析

1.1 地质因素

地质条件是决定露天矿山边坡稳定性的基础要素。岩土体性质直接影响边坡承载能力，岩体强度低、结构松散的边坡易发生滑动变形。地质构造的存在往往破坏边坡岩体的连续性，断层带附近岩体破碎，应力集中现象明显，极易成为滑坡的滑动面；节理裂隙发育程度决定岩体的分割状态，密集的节理网络使岩体呈碎裂化，削弱整体稳定性。地下水的作用同样不可忽视，地下水浸润岩土体，使其重度增加，有效应力降低，抗剪强度随之减小。地下水渗流产生的动水压力会推动岩土体移动，在雨季时，地下水位上升，边坡失稳事故发生率显著提高。

1.2 开采因素

开采活动对边坡稳定性有着直接且关键的影响。边坡形态参数设置不合理是常见隐患，边坡过高、坡度太陡会使边坡岩体所受剪应力超过其抗剪强度，引发坍塌。台阶高度和宽度设计不当，会导致边坡局部应力集中，加速岩体破坏。机械开挖若操作不当，频繁的机械震动和不合理的开挖顺序，也会使边坡应力失衡。开采顺序错误会改变边坡应力分布规律，自下而上的开采方式会使边坡下部支撑力减弱，上部岩体处于临空状态，极易诱发滑坡。不合理的分层开采厚度，会导致边坡稳定性随着开采深度增加而急剧下降。

1.3 其他因素

气候条件和地震作用是影响边坡稳定性的重要外部因素。降雨通过增加岩土体含水量、产生静水压力和动水压力等方式降低边坡稳定性，暴雨或持续降雨会使边坡岩土体饱和，重度增大，孔隙水压力升高，有效应力减小，进而引发滑坡。冻融作用在寒区矿山较为突出，水在岩土孔隙中反复冻结和融化，体积膨胀收缩导致岩土体结构破坏，强度降低。风化作用则是长期的影响因素，风化使边坡表层岩土体逐渐破碎、剥落，形成松散堆积物，增加边坡下滑力。

二、露天矿山开采施工边坡加固技术分类与原理

2.1 支挡加固技术

支挡加固技术是通过增加外部挡墙等支撑结构，直接对抗边坡岩土体下滑推力，是维持边坡稳定的有效措施。挡土墙是比较常用的支挡加固结构，重力式挡土墙依靠自身重量达到稳定平衡，多用来处理岩土体质量小而稠密、滑坡高度不高的边坡，墙身自重的抗滑力和抵抗倾覆力矩可以有效地克服下滑推力；悬臂式挡土墙主要是通过底板上的填土重量达到稳定平衡，多用来处理较陡的填方边坡，通过计算立壁的厚度，以及设计墙趾板与墙踵板的大小，尽可能地增大框架梁结构对边坡的支撑力。锚索框架梁技术将锚索高抗拉特性的特点和框架梁整体承载能力相结合，框架梁结构将分散的锚索拉力统一的通过框架梁结构整体传递给边坡的表层，共同维持一个整体稳定加固结构，进而增大边坡的稳定性。

2.2 坡面防护技术

坡面防护技术主要针对边坡表层的岩石及土体，防止风化、水雨冲蚀等因素侵蚀坡面导致其破坏。植被防护依靠植物根系的土体加筋作用、植被叶冠的覆盖作用提高边坡稳定性。混凝土喷护技术即采用喷射混凝土的方法将混凝土喷至边坡坡面上，形成一连续的防护层，封闭岩土体表面裂隙和孔隙，限制风化作用的继续发展，同时混凝土层本身具有抗开裂的能力，可用于抵抗坡面岩土体局部的崩塌。

2.3 排水加固技术

边坡所受的水的作用影响着边坡的安全性，排水加固可以通过降低地下水位及水压来加强边坡。地表排水主要是通过截水沟和排水沟进行地表排水，截水沟位于边坡顶面，拦截和排除从山坡上向边坡汇流的地表水，阻止地表水流入边坡的岩土体中。排水沟主要是沿边坡的坡面或坡脚布设将截水沟流入的水及坡面雨引出边坡以外，地下水排水主要是排水孔、排水巷道等，排水孔是将钻孔穿过含水层，将地下水引至排水孔并排出地面，以降低地下水位，降低孔隙水压力。

2.4 其他新型加固技术

纳米材料加固。纳米改性注浆材料是近年的研究课题，其渗透性、固化强度较好，将其注入边坡岩土体裂隙中，可以填充细小空隙，增大颗粒间的粘结强度，大幅度提高岩土体的强度和抗变形能力，为边坡加固提供新的手段。

三、露天矿山边坡加固技术优化策略

3.1 技术创新与融合

技术创新与融合是提升露天矿山边坡加固效果的核心驱动力。应加大新型加固材料的研发与应用力度，例如研发具有高韧性、自修复功能的复合材料，可在边坡岩土体出现微小裂隙时自动填充修复，增强整体稳定性，推广智能形状记忆合金锚杆，其能根据边坡应力变化自动调整锚固力，实现动态加固。

3.2 监测与预警体系完善

完善的监测与预警体系是保障边坡安全的重要防线。在监测技术升级上，综合运用北斗卫星监测、无人机巡检、光纤传感等先进技术，实现对边坡位移、应力、地下水水位等参数的全方位、高精度监测。北斗卫星监测可实时获取边坡毫米级的位移变化，无人机巡检能快速扫描大面积边坡，及时发现裂缝、坍塌等隐患；分布式光纤传感技术则可沿边坡布置，对岩土体变形进行连续监测。

3.3 施工管理优化

优化施工管理是确保边坡加固工程质量与安全的关键。制定标准化施工流程和质量控制标准，明确各加固技术的施工工艺、参数要求和验收规范，加强施工过程中的风险管控，建立完善的风险识别与评估机制，针对爆破施工、高空作业等危险环节，制定专项安全措施。通过施工管理平台实现对人员、设备、材料的动态管理，提高施工效率和管理水平，保障边坡加固工程安全、高效完成。

结语

露天矿山边坡加固技术研究对保障矿山安全开采意义重大。本研究系统分析影响边坡稳定性因素，明晰各类加固技术原理与应用，并提出优化策略。推进技术创新与多学科融合，深化智能监测预警技术应用，完善施工管理标准，进一步提升边坡加固技术水平，实现露天矿山开采安全、高效与生态保护的协同发展。

参考文献

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