煤矿山作为矿产资源开发的重要领域,其安全生产问题备受关注。其中,边坡灾害是威胁矿山安全的主要风险之一,具有突发性强、破坏力大、防控难度高等特点。近年来,随着露天开采深度的增加和复杂地质条件的开发,边坡稳定性问题日益突出。本文从灾害成因、防控重点及关键技术等方面,探讨非煤矿山边坡灾害的科学防控路径。
非煤矿山边坡灾害主要包括滑坡、崩塌、泥石流和滚石等类型,其形成原因复杂多样,可分为自然因素和人为因素两大类:
自然因素
地质构造影响:断层、节理裂隙发育导致岩体破碎,降低抗剪强度。
水文条件变化:降雨、地下水渗流引发岩土体饱和,增加滑动力。
岩性差异:软硬岩互层或风化程度不均易形成潜在滑动面。
人为因素
开采设计缺陷:边坡角设计不合理、台阶高度超标等埋下隐患。
爆破作业扰动:不当的爆破参数加剧岩体结构损伤。
排水系统失效:地表截排水设施不足导致积水渗透。
据统计,我国非煤矿山事故中,约35%与边坡失稳直接相关,其中因人为因素导致的灾害占比超过60%。因此,科学识别风险并采取针对性防控措施至关重要。
精细化地质勘察
通过三维地质建模、岩体结构面调查等技术,明确边坡岩层分布、软弱夹层位置及地下水赋存状态。采用无人机倾斜摄影和激光雷达扫描,可快速获取高精度地形数据。
多维度稳定性计算
结合极限平衡法(如Bishop法、Janbu法)与数值模拟(FLAC3D、PLAXIS),综合评估静力、动力条件下的安全系数。针对高陡边坡,需特别关注地震荷载和暴雨工况的影响。
多源感知技术融合
地表位移监测:采用GNSS、全站仪实现毫米级位移捕捉。
深部变形监测:利用测斜仪、光纤传感技术探测内部滑移趋势。
环境参数监测:布设雨量计、孔隙水压力计,实时掌握水文变化。
预警模型优化
基于机器学习算法(如LSTM神经网络)构建动态预警模型,结合历史灾害数据优化阈值设定,降低误报率。
主动防护措施
锚固体系:预应力锚索、锚杆加固适用于中深层滑体治理。
挡土结构:重力式挡墙、抗滑桩可有效控制浅层滑动。
被动防护措施
截排水系统:设置截水沟、排水盲沟降低地下水位。
坡面防护:挂网喷浆、生态植被恢复减少表层侵蚀。
创新技术应用
微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术、纳米改性注浆材料等新型加固手段,在提高岩土体强度方面展现潜力。
阶梯式开采规范
严格按设计控制台阶高度(一般不超过15m)、坡面角(岩质边坡50°~75°),预留安全平台。
精细化爆破管理
采用预裂爆破、缓冲爆破技术减少振动损伤,控制最大单响药量。
智能开采设备应用
无人驾驶矿卡、自动化钻机可降低人员在危险区域暴露时间。
应急预案制定
明确灾害响应流程,建立边坡失稳分级预警机制(如蓝、黄、橙、红四级)。
定期演练与培训
通过VR模拟技术开展应急演练,提升作业人员风险辨识能力。
全生命周期管理
从矿山设计、施工到闭坑阶段实施动态风险评估,落实“一坡一策”治理方案。
以某大型露天铁矿为例,该矿山通过以下措施实现边坡灾害的有效防控:
采用InSAR卫星遥感技术完成全矿区形变筛查,锁定3处高风险区域;
部署分布式光纤传感系统,实现边坡内部应变场的连续监测;
对破碎带区域实施“锚索+格构梁”联合加固,安全系数由1.05提升至1.25;
建立基于BIM的智能管控平台,集成监测数据与预警模型。
该项目实施后,边坡事故率下降80%,年直接经济损失减少超2000万元。
随着技术进步,非煤矿山边坡防控将呈现以下趋势:
智能化:5G、边缘计算推动监测系统向实时化、自动化升级;
绿色化:生态护坡技术与工程措施深度融合;
标准化:完善边坡安全评价体系,推动行业规范统一。
建议进一步加大科研投入,推广“空-天-地”一体化监测网络,同时强化监管部门与企业协同,构建全链条风险防控体系。
非煤矿山边坡灾害防控是一项系统性工程,需从勘察设计、监测预警、工程治理到管理维护形成闭环。只有坚持“预防为主、综合治理”的原则,融合技术创新与管理优化,才能实现矿山安全与资源开发的高效平衡。