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【摘要】：高边坡安全问题是露天煤矿开采过程中的重点，高边坡的稳定对于安全生产影响很大。本文结合内蒙古哈尔乌素露天煤矿实际生产情况，在分析高边坡变形机理基础上，提出露天煤矿开采过程中，对于高边坡的稳定性安全控制技术与措施，以保证露天开采高边坡的安全生产。
【关键词】：高边坡；露天煤矿；变形机理；稳定性控制；锚固技术；
【分类号】：TD353.5
一 前言
高边坡的稳定性控制问题在水电、铁路、公路、矿山等工程建设中，直接关系到安全生产和生产质量，而煤矿开采过程中的露天开采时，高边坡的稳定性控制就更加复杂和困难，并且由于煤矿开采时生产中进行的挖掘、爆破等作业对于高边坡的稳定性又带来直接的影响，对于人员投入较集中的煤矿开采作业，高边坡的安全控制是保证人员生命安全和矿产财产安全的前提条件。露天煤矿开采过程中的边坡稳定控制，需要根据岩土体介质力学性质来研究，采取不同的技术措施进行锚固，同时，优化采掘爆破工艺技术，减少对边坡的震动和影响，以保证煤矿开采的安全。近几年，随着计算机技术和工程技术的不断进步，在边坡稳定性控制方面，已经有一系列的先进经验可以借鉴，一般情况下，采取遗传程序设计理论对边坡整体稳定性进行预测，建立相关数据模型，对岩体岩石滚落的路径、弹跳高度、能量分布及休止点进行模拟分析和稳定性计算，对防护墙受到的应力及应变进行动态数值模拟和分析，从而对边坡的稳定性进行评估，建立稳定性控制措施，极大地提高了露天开采煤矿中高边坡的稳定性保障。
二 露天煤矿开采时的高边坡破坏机理
在这种变形模式下，下部沿近水平方向或缓倾坡外（内）结构面蠕滑、后缘拉裂、中部锁段剪断。其主要影响部位是坡脚近水平结构面，是告诉滑坡发生的主要变形机理模式。这种模式下的边坡往往是因为坡体主体是由相对均质的脆性岩体或半成岩体构成，但在坡脚具有近水平或缓倾坡外的结构面；或者是夹有较薄弱的软弱夹层构成的互层状坚硬岩体边坡。其变形过程是首先发生蠕滑变形，然后导致后缘拉裂的破坏过程。
2.阶梯状蠕滑-拉裂机理
阶梯状蠕滑-拉裂发生于平行边坡陡、缓两组结构面控制的高边坡中，其主要变形方式是平面滑移变形，通常出现在坚硬状岩体或厚层岩体构成的边坡中，其变形一般自上而下向下传递，在阶梯状蠕滑面的平均倾角与结构面的残余摩擦角接近时较易发生。
3.倾倒变形
在走向与坡面近乎平行的陡倾层状岩体最易发生倾倒变形，又称为弯曲-拉裂、弯曲-倾倒变形，其岩体具有下伏软弱基座的高陡边坡，边坡底部受到上覆岩体的压缩作用产生不均匀的压缩变形使坡体遭受倾覆力矩向外倾倒。
4.高应力-强卸荷深部破裂机理
在河流边岸或者坑基挖掘面容易出现边坡具有深部卸荷，伴随深部张裂的现象，即高应力-强卸荷深部破裂机理。产生的原因主要是高地应力、边坡深部存在有利于应力释放的结构面和底部的快速下切导致边坡内在应力快速释放的外部条件。
三 露天煤矿开采时的高边坡安全监测与控制技术分析
位于内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗东部的哈尔乌素露天煤矿，可采原煤储量17.3亿吨，在煤矿开采过程中，把高边坡安全监测与控制作为工作重点开展了一系列防护措施。高边坡作为一种特殊的地质体，其稳定性是一个动态的演变过程，不是静止的，随时效变形的发生最终形成破坏性滑坡，对于岩石高边坡的稳定性进行充分的系统非线性动力学分析、动力响应分析评价和边坡安全监测，对于露天煤矿开采具有重要的意义。
1. 安全监测技术控制
高边坡的安全稳定性监测需要根据煤场周边地质条件、矿坑滑落量、边坡坡度、滑落次数等，建立数据模型，进行边坡的稳定性监测控制。一般是采用电子经纬仪、全站式速测仪等设备，甚至是具有目标自动识别功能的测量机器人进行测量，通过软件系统进行快速数据处理，为险情预报提供技术支持。
2.高边坡稳定控制技术措施
煤矿矿坑的高边坡稳定性控制包括：
1）合理控制工作面坡脚。在矿坑边坡根据边坡的岩体地质层的不同设立适宜的安全坡脚与边坡坡度，坡脚和坡度要根据安全监测数据所得的安全数据进行设定，当坡度超出安全坡度时则需要进行加固措施。
2）设立抗滑桩或锚杆加固。当边坡的稳定性不能保证其自然稳定时，则需要对坡面进行滑面分析，求出内摩擦角φ值，然后计算抗滑桩的支撑推力，计算需要设定的满足滑坡体稳定的抗滑桩根数。抗滑桩一般适应于出矸石线施工，而对于岩石层边坡需要进行锚杆加固，通过水平锚杆的加固，增加岩层迭层总厚度，从而达到增加复合的抗变刚度，减少边坡因倾倒而引起的位移。
3）采区安全控制。在采区工作面的控制上，避免超挖、合理调整采区位置、控制合理煤壁的合理厚度、减震爆破技术等，都有利于保持露天煤矿边坡整体稳定，减缓采掘场内边坡变形，保证安全生产。
3.综合管理措施
露天煤矿开采中的高边坡综合管理是一项全面的工作区域管理工作，包括：高台阶区域内必须设置安全警示标志（安全挡墙、警示牌、警戒带等）；严禁无关人员在高台阶区域内逗留；在高台阶区域作业时，必须设专人监护；做好高台阶边坡稳定性的监测，若有异常及时汇报并撤离人员、设备，设置安全警示标志，确保安全；在高台阶区域作业时必须在白天进行，严禁夜间或能见度低的情况下作业；在高台阶区域作业时，作业前必须检查高台阶坡顶有无裂纹、坡面浮石及片帮情况，如有异常禁止作业等。
4.生产环节管理
生产过程中的操作管理，是影响边坡稳定的重要因素，尤其是爆破时对边坡的震动影响，因此，爆破作业起爆前，必须做好相关人员的安全防护，确认人员及设备撤出高台阶危险区，方准起爆；爆破作业时距高台阶坡顶线10米、坡底线30米以内禁止停放设备和人员逗留，并由专人负责爆破作业地震波对高台阶坡面的稳定性影响；钻机在打预裂孔时，垂直坡顶线、坡底线作业，采掘并段台阶上一台阶到界位置时，必须采到位，采齐坡面，坡顶、坡面不能留有浮块；在高台阶下推土机和前装机清理底板作业时，在距坡底线10米内禁止平行坡底线作业；严禁运输卡车、生产指挥车、工程设备及生产服务车辆等停放在高台阶区域内；生产指挥车、中巴车、工程及生产服务车辆在端帮路行驶过程中，要远离高台阶坡底线2-3米的距离。
四 结语
在煤矿露天开采中，高边坡的稳定性控制是安全防护工作的重点，我国的煤矿分布受复杂的地形地质条件的影响，有着十分复杂的内在影响因素，因此，从岩石高边坡变形破坏机理、监测预警、稳定性分析评价等方面对高边坡稳定性的综合管理控制，才能够更好的保障高边坡的安全稳定。随着开采技术和气候条件的限制，我国的露天煤矿开采中高边坡问题将长期存在，继续深入研究和强化高边坡安全管理措施，是一项长期的重要任务，是煤矿企业实现可持续发展的重要保障。
参考文献：
[1] 贾兰，姜箭，监测系统在高陡边坡露天矿中的应用，露天采矿技术，2008年11期
[2] 陈广斌，关键块体在边坡岩体稳定性评价中的应用[J]，四川建筑科学研究，2007年01期
[3] 李廷春，沙小虎，邹强，爆破作用下高边坡的地震效应及控爆减振方法研究[J]；爆破，2005年01期
【关键词】：高边坡；露天煤矿；变形机理；稳定性控制；锚固技术；
【分类号】：TD353.5
一 前言
高边坡的稳定性控制问题在水电、铁路、公路、矿山等工程建设中，直接关系到安全生产和生产质量，而煤矿开采过程中的露天开采时，高边坡的稳定性控制就更加复杂和困难，并且由于煤矿开采时生产中进行的挖掘、爆破等作业对于高边坡的稳定性又带来直接的影响，对于人员投入较集中的煤矿开采作业，高边坡的安全控制是保证人员生命安全和矿产财产安全的前提条件。露天煤矿开采过程中的边坡稳定控制，需要根据岩土体介质力学性质来研究，采取不同的技术措施进行锚固，同时，优化采掘爆破工艺技术，减少对边坡的震动和影响，以保证煤矿开采的安全。近几年，随着计算机技术和工程技术的不断进步，在边坡稳定性控制方面，已经有一系列的先进经验可以借鉴，一般情况下，采取遗传程序设计理论对边坡整体稳定性进行预测，建立相关数据模型，对岩体岩石滚落的路径、弹跳高度、能量分布及休止点进行模拟分析和稳定性计算，对防护墙受到的应力及应变进行动态数值模拟和分析，从而对边坡的稳定性进行评估，建立稳定性控制措施，极大地提高了露天开采煤矿中高边坡的稳定性保障。
二 露天煤矿开采时的高边坡破坏机理
在这种变形模式下，下部沿近水平方向或缓倾坡外（内）结构面蠕滑、后缘拉裂、中部锁段剪断。其主要影响部位是坡脚近水平结构面，是告诉滑坡发生的主要变形机理模式。这种模式下的边坡往往是因为坡体主体是由相对均质的脆性岩体或半成岩体构成，但在坡脚具有近水平或缓倾坡外的结构面；或者是夹有较薄弱的软弱夹层构成的互层状坚硬岩体边坡。其变形过程是首先发生蠕滑变形，然后导致后缘拉裂的破坏过程。
2.阶梯状蠕滑-拉裂机理
阶梯状蠕滑-拉裂发生于平行边坡陡、缓两组结构面控制的高边坡中，其主要变形方式是平面滑移变形，通常出现在坚硬状岩体或厚层岩体构成的边坡中，其变形一般自上而下向下传递，在阶梯状蠕滑面的平均倾角与结构面的残余摩擦角接近时较易发生。
3.倾倒变形
在走向与坡面近乎平行的陡倾层状岩体最易发生倾倒变形，又称为弯曲-拉裂、弯曲-倾倒变形，其岩体具有下伏软弱基座的高陡边坡，边坡底部受到上覆岩体的压缩作用产生不均匀的压缩变形使坡体遭受倾覆力矩向外倾倒。
4.高应力-强卸荷深部破裂机理
在河流边岸或者坑基挖掘面容易出现边坡具有深部卸荷，伴随深部张裂的现象，即高应力-强卸荷深部破裂机理。产生的原因主要是高地应力、边坡深部存在有利于应力释放的结构面和底部的快速下切导致边坡内在应力快速释放的外部条件。
三 露天煤矿开采时的高边坡安全监测与控制技术分析
位于内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗东部的哈尔乌素露天煤矿，可采原煤储量17.3亿吨，在煤矿开采过程中，把高边坡安全监测与控制作为工作重点开展了一系列防护措施。高边坡作为一种特殊的地质体，其稳定性是一个动态的演变过程，不是静止的，随时效变形的发生最终形成破坏性滑坡，对于岩石高边坡的稳定性进行充分的系统非线性动力学分析、动力响应分析评价和边坡安全监测，对于露天煤矿开采具有重要的意义。
1. 安全监测技术控制
高边坡的安全稳定性监测需要根据煤场周边地质条件、矿坑滑落量、边坡坡度、滑落次数等，建立数据模型，进行边坡的稳定性监测控制。一般是采用电子经纬仪、全站式速测仪等设备，甚至是具有目标自动识别功能的测量机器人进行测量，通过软件系统进行快速数据处理，为险情预报提供技术支持。
2.高边坡稳定控制技术措施
煤矿矿坑的高边坡稳定性控制包括：
1）合理控制工作面坡脚。在矿坑边坡根据边坡的岩体地质层的不同设立适宜的安全坡脚与边坡坡度，坡脚和坡度要根据安全监测数据所得的安全数据进行设定，当坡度超出安全坡度时则需要进行加固措施。
2）设立抗滑桩或锚杆加固。当边坡的稳定性不能保证其自然稳定时，则需要对坡面进行滑面分析，求出内摩擦角φ值，然后计算抗滑桩的支撑推力，计算需要设定的满足滑坡体稳定的抗滑桩根数。抗滑桩一般适应于出矸石线施工，而对于岩石层边坡需要进行锚杆加固，通过水平锚杆的加固，增加岩层迭层总厚度，从而达到增加复合的抗变刚度，减少边坡因倾倒而引起的位移。
3）采区安全控制。在采区工作面的控制上，避免超挖、合理调整采区位置、控制合理煤壁的合理厚度、减震爆破技术等，都有利于保持露天煤矿边坡整体稳定，减缓采掘场内边坡变形，保证安全生产。
3.综合管理措施
露天煤矿开采中的高边坡综合管理是一项全面的工作区域管理工作，包括：高台阶区域内必须设置安全警示标志（安全挡墙、警示牌、警戒带等）；严禁无关人员在高台阶区域内逗留；在高台阶区域作业时，必须设专人监护；做好高台阶边坡稳定性的监测，若有异常及时汇报并撤离人员、设备，设置安全警示标志，确保安全；在高台阶区域作业时必须在白天进行，严禁夜间或能见度低的情况下作业；在高台阶区域作业时，作业前必须检查高台阶坡顶有无裂纹、坡面浮石及片帮情况，如有异常禁止作业等。
4.生产环节管理
生产过程中的操作管理，是影响边坡稳定的重要因素，尤其是爆破时对边坡的震动影响，因此，爆破作业起爆前，必须做好相关人员的安全防护，确认人员及设备撤出高台阶危险区，方准起爆；爆破作业时距高台阶坡顶线10米、坡底线30米以内禁止停放设备和人员逗留，并由专人负责爆破作业地震波对高台阶坡面的稳定性影响；钻机在打预裂孔时，垂直坡顶线、坡底线作业，采掘并段台阶上一台阶到界位置时，必须采到位，采齐坡面，坡顶、坡面不能留有浮块；在高台阶下推土机和前装机清理底板作业时，在距坡底线10米内禁止平行坡底线作业；严禁运输卡车、生产指挥车、工程设备及生产服务车辆等停放在高台阶区域内；生产指挥车、中巴车、工程及生产服务车辆在端帮路行驶过程中，要远离高台阶坡底线2-3米的距离。
四 结语
在煤矿露天开采中，高边坡的稳定性控制是安全防护工作的重点，我国的煤矿分布受复杂的地形地质条件的影响，有着十分复杂的内在影响因素，因此，从岩石高边坡变形破坏机理、监测预警、稳定性分析评价等方面对高边坡稳定性的综合管理控制，才能够更好的保障高边坡的安全稳定。随着开采技术和气候条件的限制，我国的露天煤矿开采中高边坡问题将长期存在，继续深入研究和强化高边坡安全管理措施，是一项长期的重要任务，是煤矿企业实现可持续发展的重要保障。
参考文献：
[1] 贾兰，姜箭，监测系统在高陡边坡露天矿中的应用，露天采矿技术，2008年11期
[2] 陈广斌，关键块体在边坡岩体稳定性评价中的应用[J]，四川建筑科学研究，2007年01期
[3] 李廷春，沙小虎，邹强，爆破作用下高边坡的地震效应及控爆减振方法研究[J]；爆破，2005年01期