露井联采中采矿方法对露天边坡稳定性的影响分析

薛万海

（中煤平朔集团有限公司安太堡露天矿，山西 朔州036006）

1 露井联采过程中边坡稳定性影响因素

1.1 岩体和岩性结构

边坡岩体自重和抗剪强度是影响露天边坡稳定性的主要因素。露井联采时，边坡岩体会出现滑动现象，并且坡脚和坡顶附近都会出现应力集中[1]。另外，边坡岩体的抗剪力强度越大，稳定性越好。但是，露天边坡的稳定性还会受到自身结构的影响，岩体结构面越薄，岩体结构强度越低，边坡稳定性也就越差。

1.2 地下水

地下水对岩体稳定性的影响主要表现为地下水的渗透方面，进行露井联采时，很容易受到地下水的影响，会在地下水的渗透作用下影响边坡稳定性，出现边坡失稳问题。若顶坡和坡面存在倾斜张裂缝，一旦进入雨季，大量的雨水进入张裂缝中，会对坡面产生水平推力，进而影响边坡的稳定性。

1.3 爆破

进露井联采时，爆破是重要工序之一，但是，爆破会产生较大的爆破振动荷载，并且这个振动荷载会作用于边坡岩体上，对边坡的张力和应力等方面有强烈的破坏作用，从而严重影响了露天边坡的稳定性。

2 逆坡开采和顺坡开采的特点与影响

2.1 逆坡开采

在露井联采的过程中，不管逆坡还是顺坡工作面，煤壁侧垮落角均小于开切眼侧垮落角。同时，若井采工作面开切眼或停采线位置相同，逆坡开采对边坡会造成一定的影响，并且其影响范围会大于顺坡开采。

2.2 顺坡开采

若边坡下部各隔离煤柱尺寸相等，则逆坡开采和顺坡开采的边坡岩体应力也会保持一致。进行露井联采时，采空区、后煤壁位置上方的水平应力会出现集中，并产生一定的变化，通常情况下，逆坡开采时，该应力一般需要保持在9MPa，顺坡开采时，保持在3MPa，这样可以在一定程度上降低对边坡稳定性的影响，确保露井联采的顺利开展，进而减少安全事故的产生，提高开采效率。但是，若边坡上部变形相对较大时，顺坡开采会相对较为便利一些，提升经济效益。另外，由于顺坡的岩体层为顺向结构，有助于提高露井联采的便利性，因此，进行露井联采时，应尽量采用顺坡开采方式。

2.3 建议

由于各地矿井情况并不相同，进行矿井开采时，可能会遇到多种问题，所以，建议在掌握逆坡开采以及顺坡开采特点与影响之后，结合实际矿井具体情况，灵活展开开采方案编制，保证开采方案的科学性以及合理性，进而达到预期矿产开采目标。按照平朔地区采矿条件以及地质，建议将煤壁侧垮落角和开切眼侧垮落角相差控制在7°。

3 不同采矿方法对露井联合开采条件下边坡稳定性的影响

3.1 极限平衡法

极限平衡是露井联合开采中的一种常见方式，主要是根据开采区域的地质结构确定滑体的边界条件，并且其滑动平面和滑动曲面需要根据计算公式进行分析。同时，采用极限平衡方法时，可以利用瑞典条分法对露天边坡的稳定性进行分析。在分析过程中，需要将滑动面假设为一个为圆弧面，并认为条块间的作用力对边坡稳定性造成的影响较小，可以忽略不记。另外，若假定条块两侧的作用力相等，并且方向相反，这时，若滑动块体整体力矩平衡条件无法满足条块的静力平衡条件，需要根据相应的计算公式，对边坡的稳定性展开分析，其公式为：

式中，Ti为安全系数；Tfi为条块i在滑动面上的抗滑力；Fs为滑动圆弧的安全系数。其中，因为条快间的作用力对边坡稳定性的影响较小，所以，计算时可以对条块作用力忽略不计，可根据极限平衡条件展开计算。

3.2 方法稳定性评价与结论

3.2.1 稳定性评价

极限平衡法主要是根据收集资料和现场的勘察，确定研究对象的岩层及煤层的力学参数和材料配比等情况，从而分析并明确岩层和煤层是否具有稳定性。同时，进行稳定性评价和分析时，需要根据几何的相似比、密度相似比、位移相似比等对煤层和岩层的变化进行分析，并且可以利用全站仪、千分表以及位移监测点对边坡的变化进行实时观察，明确其变化情况，以便各项开采工作的展开。

3.2.2 结论分析

根据稳定性评价分析可知，由于露井联合开采不断推进，采空区上方覆盖的岩层在自身重力以及工作面的推力的影响下，大大增加了沉降产生的概率。同时，在边坡岩体变化的影响下，加速了坡体地质和结构条件的改变，导致边坡岩体的强度下降，进而产生大面积的沉降和坍塌等现象，影响露井联合开采的顺利开展。因此，面对这样的情况，需要对边坡岩体进行加固处理，加强边坡岩体的稳定性和强度，确保露井联合开采的顺利进行。

3.3 开采建议以及注意事项

开采建议：边坡加固是露井联合开采中确保露天边坡稳定性的重要方式，主要用注浆加固的方式将边坡岩体不同的滑动面进行黏结，进而保证露天边坡的稳定性。同时，在露井联合开采过程中，可以通过挡墙、锚杆、抗滑桩和综合支挡结构等增加滑动面的摩擦力，以此提高露天边坡的稳定性，确保露井联合开采的稳定性，实现良好的开采效率和经济效益。

注意事项：需要注重注浆材料的运输，不能出现注浆材料离析现象；需要做好支护施工，避免在施工期间产生安全事故；在施工过程中，需要对岩层和煤层之前的关系以及力学性能进行分析，采取合理的施工技术，加强边坡岩体的强度；在岩体注浆时，需要对注浆的速度和频率进行严格的控制，不能出现气泡等现象，并且注浆过程不能出现间断，以保证注浆质量。

4 结语

综上所述，由于露天开采相对较为复杂，对露天边坡很容易造成严重的影响，因此，在露井联采时，需要对影响露天边坡稳定性的影响因素进行分析和阐述。本文对露井联采中采矿方法对露天边坡稳定性的影响的相关内容展开了分析和阐述，其目的是保证露天边坡的稳定性，提升开采效率，避免安全事故的产生，实现良好的经济效益，促使其行业的发展。