中铁九局集团有限公司大连分公司
1 工程概况
工程范围为：PN矿床、KE矿床和KS矿床露天采常矿岩物理力学性质（暂定）：矿石平均体重2.1t/m3，松散系数1.40；岩石平均体重2.0 t/m3，松散系数1.36。矿岩硬度系数f为2～8。工作区地处赤道南侧，属于热带草原气候。受赤道低压带和信风带的南北移动的交替影响，一年之中干、湿季分明。区内年平均气温20 ℃，最高气温37.8℃，最低气温0℃。相对湿度雨季83%，旱季40%。主导风向为东北、东南风，平均风速11m/s，最大风速20m/s。历年平均降水量1188.00mm，蒸发量1860mm(Kolwezi气象站，1953年至2007年)。降水量年际分布不均匀，最大年降水量1799.2mm(1987年至1988年)，最小年降水量760.2mm(1992年至1993年)，降水量年内分布不均匀，降水主要集中在11月份至次年3月份，占全年降水量的85%以上，空气潮湿，雨量充沛，气温较高；5月份至9月份为旱季，降水很少，月降水量不足5mm，几乎无降水，空气干燥，干旱无雨，气温较低，植物多呈干枯区。矿区位于刚果（金）东南部曼尼卡（Manika）高原，属于加丹加高原一部分，海拔标高1375-1525m，地形略有起伏，为缓丘陵地区，总体地势为东南高、西北低。气候为热带草原气候，历年平均降水量1188.00mm。
2 非工作帮边坡稳定性影响因素
2.1 地质因素
①岩性的影响
岩性包括岩石的化学水理性质和岩石的物理力学性质。岩石在水充足时力学性质会很大影响到边坡的稳定性；对硬或半硬的岩石的岩性在边坡稳定性研究中并不是关键，当岩层的亲水性、膨胀性与崩解性都比较强时，会软化、泥化到岩层矿物易，导致减小滑移面处的抗剪强度[1]。
②地质构造的影响
地质构造的因素涉及到许多方面的内容，比如地区构造方面、边坡褶皱的状态、断层与节理发育情况等。在边坡稳定中，地质构造起到的作用是十分关键，特别是对岩质边坡来讲，地质构造的影响是十分关键的。
③岩体结构的影响
岩体结构包括结构面方面和结构体方面。岩石分化与表面的不连续性的面就是结构面，结构面是有一定的大孝方向与特性。它的结构体由几种不一样的结构形状的面组成，将岩体分割成独立的小块，也就是称它是结构体。岩体结构其实是指面与岩体特性与它的组合之间的结构。
2.2 边坡结构因素
①台阶高度与平台宽度的影响
露天矿的安全生产、资源利用率、经济效益会在很大程度上受到台阶高度、平台宽度的大小的影响，按照矿内设备型号、爆破作业与工作面需求来确定台阶高度与平台宽度大小，另外同样需要对边坡岩体的力学特性进行思考[2]。
②边坡角度的影响
由于自重与内部作用力会影响到边坡，在角度一定的条件下，岩体剪切力会变大随着边坡高度越大，但是抵抗岩体滑移的剪切力是变小，它的边坡的稳定程度同样会随着降低，然而在边坡高度一定时，随着角度加大，岩体的滑动剪切应力同样会随着加大，抵抗岩体滑移的剪切应力变化很低，边坡稳定程度也慢慢降低。
③台阶坡面角的影响
边坡的稳定会受到台阶坡面角度的大小很大的影响，一般主要是由岩体特性来决定坡面角度的大小，从软岩而言，相比自然安歇角，其坡面角度会较小，部分边坡才会稳定，然而当边坡是较为稳定的岩石的时候，它的坡面角度是要低于5，对于稳定的岩体坡面角同样要低于75°。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在确定边坡台阶坡面角的时候同样需要思考到穿孔爆破、推进方法，矿岩层理与节理状况等等[3]。
2.3 水的因素
（1）静水压力的作用
岩体裂隙中的静水会有静水压力作用，一般会对岩体结构造成破坏，严重的时候会发生岩石裂缝，倘若岩石中的静水从边坡中渗透过，那么这些水会让边坡受到浮力作用，所以会将边坡内部的部分应力抵消掉，造成边坡的摩擦阻力下降，进而导致边坡变得不稳定的情况，倘若地下水的标高超过滑移面的标高的时候，静水压力的作用将会变得非常强烈，因为静水压力作用岩体的强度降低非常突出，会严重影响到边坡的稳定。
（2）动水压力的作用
①水压力
水动力方向是指在岩体中水沿着裂缝流动的方向，同时因为重力作用水动力方向基本与重力方向一致向下，水能对它所碰到的岩石出现一定的压力，我们称它是动水压力，动水压力会使边坡的失稳加快。
②水的软化作用
软岩与弱层会受到岩体中的水很大的影响，水的软化作用使岩石的内聚力与摩擦力减小，对软岩与弱层来说会存在更高的降低的幅度，力学强度和干燥的时候存在很高的差别[4]。
2.4 其他因素影响
①风化作用
在风化作用下岩体原生与构造结构面的面积会逐渐变大，另外还会存在许多新结构面，当结构面的数量增加的时候，岩石力学特性会随着降低，特别是软岩与有弱层存在的岩体，风化作用更为突出，它能导致边坡的失稳程度加重。风化作用受许多因素的影响，比如矿田的开采年限的因素、水的因素和岩体结构的因素等。一般在露天煤矿开采期间上部边坡远远比下部的风化时间要长，所以边坡上部分化严重，比较于上部台阶，边坡下部台阶要更稳定。
②人为因素
在矿山生产期间部分有关体制不健全，没有进行清晰确定工作任务分，职工没有进行培训教育，安全知识不高，部分技术分管人员没有充分掌握人员和边坡安全知识，所以在边坡安全方面存在着很大的思想隐患，这些思想方面的、意识方面的问题将会直接导致出现边坡失稳事故[5]。
结语
本文通过分析非工作帮边坡稳定性影响因素，联系实际的工程案例，初步判断PN矿床、KE矿床和KS矿床露天采场非工作帮边坡不稳定的主要原因与边坡变形破坏机理如下：
①首采区非工作帮边坡存在更多的弱层，这是造成边坡失稳的主要原因。
②较为复杂的地质构造，断层、岩体的不连续性方面的处理，这些都加大了采矿与边坡
防治难度。
③水的原因，雨季来临的时候，岩体边坡存在严重的软化现象，进而造成边坡的失稳。
④非工作帮上部台阶暴露时间较长，在风化作用下，岩石的强度减弱，加上爆破、运输震动影响，直接导致滑坡等灾害的发生。
⑤人为因素，技术人员安全意识低下，在掘沟与开挖期间会给边坡的稳定性埋下巨大的隐患。
参考文献
[1]扎哈淖尔露天矿采场和排土场边坡稳定性分析及治理措施[J]. 王东旭. 露天采矿技术. 2015(08)
[2]基于倒堆工艺的复合煤层回采对矿山生产能力影响[J]. 马力,李克民,丁小华,彭洪阁,肖双双. 煤炭工程. 2014(07)
[3]扎哈淖尔露天煤矿非工作帮运输道路优化改造[J]. 贺希格图. 露天采矿技术. 2014(04)
[4]露天煤矿倒堆条件下底部薄煤层柱式回采工艺研究[J]. 马力,李克民,彭洪阁,丁小华,肖双双. 采矿与安全工程学报. 2015(01)
论文作者:廖斯海
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第10期
论文发表时间:2019/11/22
标签：岩石论文; 结构论文; 水压论文; 降水量论文; 因素论文; 矿床论文; 台阶论文; 《中国西部科技》2019年第10期论文;