矿山爆破开采对矿山高边坡稳定性影响研究

矿山爆破开采对矿山高边坡稳定性影响研究

赵海强

中国建筑材料工业建设西安工程有限公司  云南省昭通市  657400

摘要：一直以来，矿山行业都是我国社会经济发展的重要组成部分，这也是社会各界高度关注矿山开采的重要因素之一。随着科学技术的不断发展，矿山爆破开采施工技术也有了进一步的提升，但就目前而言，依旧有很多矿山企业在开采过程中会出现高边坡失稳的情况，这不仅会对矿山开采效率产生不利的影响，甚至会威胁到开采工作人员的生命安全，对此，如何在爆破过程中保障高边坡稳定性是每一个矿山企业都需要认真关注的事项。基于此，本文围绕着矿山爆破工程展开论述，对爆破作业要点进行分析，并深入剖析矿山爆破对高边坡稳定性的影响，以供矿产行业人员参考，从而推动我国矿产行业的健康发展。

关键词：矿山爆破；作业要点；高边坡；稳定性；影响

引言

就当前社会形势而言，能源匮乏情况也越来越严重，这也导致很多矿山企业不得不进入地质环境更为恶劣的区域当中开采。在此种环境下，爆破是其中最主要的手段之一，该种开采技术的应用能够有效的提高矿山的生产效率和经济效益。但在爆破过程中，爆破所产生的震动在一定程度上会破坏矿山高边坡的结构，进而降低边坡的稳定性，这对于矿山开采工作安全开展有着重要的影响。对此，相关矿山企业需要加强对爆破技术的研究，采用合理的手段进行爆破作业，以此来确保开采工作的安全性和可靠性。

一、矿山爆破开采作业要点

（一）动力有限元法

在矿山爆破工作当中，高边坡稳定性的分析是其中最重要的一项内容，该项工作对提高爆破安全性，推动矿山开采工作有着重要的作用。而在高边坡稳定性的分析过程中，动力有限元法是其中最主要的一种边坡稳定系数计算方式，该种方式能够通过边坡静力许可和结构应力直接的关系来得出边坡稳定性情况。对于不同地质条件下的边坡，动力有限元法能够通过数值模型计算分析的方式来提高稳定性分析结果的精准性，在计算过程中，模型的建立有助于线性和非线性数据的分析，并且能够在矿山爆破动力载荷出现后给予快速的响应，进而确切的反应出高边坡的应力和变形情况，进而为爆破工作提供有力的数据支持[1]。

（二）拟静力法

拟静力法是目前我国矿山爆破工作当中常用的一种矿震边坡稳定分析手段，该种手段的应用能够有效的分析处边坡的稳定性。在拟静力法的实际应用过程中，可以将矿震简化成为水平和竖直方向方向上的加速度，而简化后是的加速度设置在滑体重心上，同时在边坡稳定性最差的方向上放置滑体，以此来计算边坡的稳定性。拟静力法的有效应用能够通过极限平衡理论计算出经过爆破震动影响后边坡的安全系数。

（三）极限分析法

极限分析法也是当前矿山边坡稳定性分析研究中最主要的手段之一，该种手段主要基于塑性力学的原理来进行稳定性的计算和分析。在实际的应用过程中，极限分析法能够计算出高边坡稳定性下限数值，之后根据下限数值来计算出静态许用应力，确保爆破震动所产生的载荷不会超出边坡稳定性的下限数值，以此来保证边坡结构的稳定性和平衡性。除此之外，通过对高边坡结构的分析，利用极限分析法计算边坡稳定性主要是将边坡视为滑动体，将其分为多个部分，并将不同部分的滑动位移情况设立出平衡安全方程，通过相关数值方程的计算能够有效的得出滑动体在不同震动载荷下的位移量，进而通过位移量能够有效的分析处高边坡结构的稳定性和可靠性[2]。

（四）三维矢量和法

三维矢量和法的应用是基于矿山高边坡抗滑安全系数所建立的一种稳定性分析手段。在爆破作业后，矿山高边坡会受到爆破震动载荷影响，边坡滑动面在达到极限抗滑力后出现下滑情况，而极限抗滑力与滑动时滑动力的比值也被成为抗滑安全系数。而在滑动过程中，同一方向力的总和也被成为力的矢量和。利用三维矢量和法对矿山爆破高边坡稳定性进行分析研究，能够模拟出边坡的在震动载荷后的动力特征，进而能够计算出边坡的稳定性。在计算过程中利用边界元法能够得出高边坡内部应力的实际分布情况，之后利用矢量合法进行计算，能够进一步得出高边坡的稳定性数值[3]。

二、矿山爆破开采对矿山高边坡稳定性的影响分析

（一）边坡稳定性分析

随着矿山的不断开采，其边坡也会呈现增高的趋势，而这也会对后续矿山安全开采带来影响。为了避免爆破过程中出现高边坡失稳情况，相关工作人员可以对矿山高边坡实际情况进行探查，并依据相关数据来建立数值模型，以此来分析爆破作业给边坡稳定性所带来的影响[4]。本文以某矿山开采为例，分析爆破作业对高边坡稳定性的影响。此矿山在爆破施工后，高边坡出出现了两处潜在的滑坡路径。对此，相关工作人员针对爆破震动进行了深入分析，在矿山开采处选取了多个爆破点，并且在爆破点处设置了多个监测点，以此来监测爆破工作爆破点区域所产生的变化。与此同时，为了监测边坡稳定性，在爆破之前还需要在矿山高边坡区域设置检测系统，以此来检测爆破作业后高边坡固定的垂直和水平方向的变化，以此为后续边坡稳定性分析工作提供数据支撑。除此之外，在稳定性分析过程中应用三维矢量和法，对矿山爆破静载荷进行深入分析。经过计算得出，矿山高边坡一处潜在滑面的稳定性系数为1.44；另一处的稳定性系数为1.23，第三处稳定性系数为1.67。当矿山爆破作业时，潜在滑面的稳定性系数均有所降低，三处滑面系数分别为为1.24、1.07、1.32。与爆破之前相比，高边坡的稳定性有较大的下降。

（二）高边坡稳定控制法

由上文可知，矿山爆破作业对高边坡的稳定性会有一定的影响，这也极大的提升了矿山开采的危险性。对此，相关工作人员需要针对矿山爆破实际情况来采取合理的边坡加固手段，以此来提高边坡的稳定性[5]。具体而言，便是通过加强对爆破震动强度和震动传播过程的控制，以此来降低爆破作业对边坡稳定性所造成的影响。目前，我国常用的矿山爆破高边坡失稳控制手段有如下几方面：①炸药装填分散手段。该种手段能够有效的降低爆破作业所产的震动强度，进而降低对高边坡的影响；②分隔爆破震动波。在矿山爆破作业过程中，会产生一定的震动波，该震动波及到的范围会带来一定的影响。因此，相关工作人员可以通过阻隔震动波的方式来降低爆破工作给高边坡所带来的影响。通常情况下，震动波的阻隔手段主要是在高边坡周边设置震动缓冲带，具体实施手段是将高边坡周边设置裂缝或者破碎带，以此来降低震动对高边坡稳定性的影响；③多段延时爆破法。该种手段与炸药装填分散手段原理相似。主要是在需要爆破区域实施多段爆破，以此来降低一次性爆破所产生的震动，进而有效控制爆破范围。这对于降低对高边坡结构稳定性的影响欧哲重要的作用。

三、结语

在矿山开采工作过程中，爆破作业是其中最主要的一种开采手段，该种手段对于提高矿产效率和企业经济收益有着重要的作用。但由于爆破作业会产生较大的爆破冲击波，如果不加以控制，将会引发严重的安全事故，其中高边坡失稳塌落便是爆破安全事故当中最主要的一种。对此，在爆破作业开展之前，相关矿山企业需要加强对边坡稳定性的分析，同时采用合理的手段来降低爆破作业对高边坡稳定性的影响，进而提高矿山开采的安全性，这对于矿山企业的健康发展也有着重要的作用。

参考文献：

[1] 邓敏. 矿山爆破开采对矿山高边坡稳定性的影响研究[J]. 世界有色金属,2018(7):216-217.

[2] 胡达钊. 探析矿山爆破开采对矿山高边坡稳定性的影响[J]. 建筑工程技术与设计,2019(8):3583.

[3] 聂新豹. 露天矿山开采边坡处施工控制性爆破技术探讨[J]. 工程技术研究,2020,5(5):80-81.

[4] 王海峰. 露天矿山中深孔爆破边坡的稳定性影响[J]. 商品与质量,2017(31):181.

[5] 潘彦文,滕潇. 露天矿山高陡边坡超深孔预裂爆破技术应用研究[J]. 中国金属通报,2019(9):220,222.