深部露天矿

　　深部露天矿，即采用坑内开采的露天矿，用露天开采方法强化开采有用矿物，必然加大运输设备的柴油机动力，以及爆破作业使露天矿底部存在着有害气体。

　　开采方式

　　露天矿在过去三十年中，当考虑露天开采和坑内开采时，一般趋向于露天开采。证明这一趋向的依据是用露天开采法采出原矿的百分数的比较。

　　以美国为例，在1942年前，用露天法采出原矿的比例约为50-55%，而有85%的矿床是用露天方法开采。从1942年以来，露天开采显著增加。露天采矿设备生产力的提高，技术的改进，对大型露天矿的发展及某些坑内矿山改为露天开采起了重要作用。

　　但是也有相反的情况，即露天开采改为坑内矿。特别是当矿床向较深的方向延伸，采矿下降，剥离废石接近了经济极限的时候，都要从露天矿改为坑内矿。在这种情况下，必须对于可采用的物料运输方法，尤其在转变时期需要维持生产，就要作出仔细的考虑和分析。

　　运输方式

　　深部露天矿运输中可用的某些物料运输方法如下：大功率的汽车，汽车一皮带运输机，汽车一莫杜拉矿车列车(modular)，汽车一箕斗提升道，汽车一溜井一皮带运输机和汽车一溜井箕斗提升。北密执安的马克特.艾思.兰治的里帕布列克矿是开采低品位透镜状遂石铁层的矿山，正在向下延深。矿石年产量近750万吨，而贫矿和废石的剥离量为500万吨。

　　通风要求

　　用露天开采方法强化开采有用矿物，露天矿底部存在着有害气体。有害气体的含量经常超过规定的指标，因此必须采用通风方法解决人员呼吸危害的问题。为了深部露天矿的通风（300m深），必须采用以燃气涡轮发动机为主的通风措施，通风量在1500m3/s以上。通风设施包括有燃气涡轮发动机、喷射器、扩散管、排气管，这些安装在露天矿的上部或者底部。采用这种有效的通风设施可以保证深部露天矿底部水平通风的要求。

　　露天矿深部开采边坡稳定性分析

　　我国北方某露天铁矿已进入深部开采阶段，靠帮边坡高度最高处近200m。由于矿区工程地质条件复杂，断层、岩脉纵横交错，加之矿山频繁的生产爆破振动，致使边帮岩体多处出现张裂、滑塌，采场仅存的“生命线”——1544m清扫平台也出现了局部滑塌。滑体的存在使下方台阶不能按设计靠界并段，阻碍了矿山生产的正常进行，严重影响了矿山的生产能力，制约了矿山的持续稳定生产。为了确保矿山正常生产和人员设备的安全，有必要对露天矿深部开采后，岩石高边坡的稳定性进行分析，并根据分析结果对失稳变形或潜在变形的区段提出相应的治理措施。

　　采场工程地质状况分析

　　（1）地层岩性

　　采场内岩石类型主要为云母片岩，此外还有宽度不大的白云岩(呈透镜体产出)和少量的云母化板岩及煌斑岩脉。云母片岩呈浅绿色，薄片状构造，片理发育，岩性软弱易风化。煌斑岩脉大角度斜插入边帮岩体内部，对边坡整体稳定性不构成直接影响，但由于岩脉自身软弱易风化的特点，长期受风化和地表水冲刷等外界营力作用，岩脉表层遭冲蚀、剥落坍塌并逐渐向深部扩展，在坡面形成深沟，致使其两侧的岩体悬空进而逐渐产生变形张裂，往往成为边帮变形破坏的初始点和构成坡体局部滑塌边界。

　　（2）采场滑塌状况

　　区内发育有3个较大规模的滑体。

　　①1#滑体形成于2001年初，形成部位位于1594m平台。该滑体的出现，使得下方生产台阶不能正常靠界并段，并因此降低了采场的矿石生产能力，直接导致采场2002年矿石减产100万t，对维持矿山的正常持续生产造成很大的影响。

　　②滑塌规模更大的2#滑体形成于2003年3月，滑体后缘位于1628m平台，滑体高度84m，共涉及1544m～1628m共7个台阶坡，后缘张裂缝距边坡眉线最大20m，裂缝长度约120m，滑体后缘座错沉降约50cm，滑体总量达百万吨(图1(a))随着采深的不断增加及受降水影响，滑体蠕滑沉降不断扩大，至2004年7月，滑体后缘张裂宽度最大至1.5m，错落高度最大至2m，滑体表面台阶岩体受压开裂、松散坍塌的现象随处可见，从坡面坍塌滚落的岩石堆满了1544m平台，阻断了清扫平台通道。

　　③3#滑体位于1516～1544m台阶，形成于2003年3月，滑体后缘张裂缝位于1544m平台，裂缝长度近百米，滑塌宽度最大达10m，滑体后方平台宽度最窄处仅余6～7m(图1(b))，受其影响，1516m台阶不能按设计靠界。随着下方台阶的不断采深，受采场爆破振动、雨水入渗及临空影响，滑体滑移趋势将逐渐加大。

　　岩石力学实验

　　为查明深部边帮的岩体特征及破碎带具体位置，同时为了获取室内岩石物理力学试验用岩芯试样，勘察工作于2004年8月18日至9月20日进行了深部工程地质岩芯钻探。钻探共布2孔，总进尺167m。对于钻探取得的岩芯，全部采用正交摄影法拍照存档，钻探结果表明，深部边帮岩体仍为云母片岩，局部有薄层云母化板岩夹层。

　　考虑到1988～1991年矿山已经对该区岩石进行过全面的试验，因此本次岩石物理力学性质试验仅针对边坡稳定性计算中所需的不连续面的力学性质进行。试验内容主要包括:单轴抗压强度、岩石变形参数(弹性模量E、泊松比μ)、结构面c、φ值(包括峰值强度和残余强度)。在使用试验数据时，出于安全方面的考虑，在试样处于自然风干和饱水2种状态下的试验中，所选用的岩石强度指标主要是饱水状态下的数值，并以摩擦强度取代残余强度。根据岩芯物理力学性质试验结果进行归纳综合，并与以往的同种岩石试验成果进行比较，参数选取如表1所示。

　　研究结论

　　（1）类似于该露天矿的高陡边坡在出现滑塌迹象后，在未进行任何处治措施的情况下，进行深部开挖采矿极有可能引起更大的边坡滑塌事故。

　　（2）已经出现的滑移面往往成为深部进一步开挖过程中的控制性弱面，所以在深部开挖过程中必须充分考虑类似弱面对边坡稳定性的影响。

　　（3）对于类似于该露天矿的高陡边坡(坡高大于100m)而言，单纯进行常规的锚固难以保证深部开挖边坡的稳定，必须根据边坡工程地质以及坡体内结构面的具体情况，进行卸载削坡才能保证深部开挖的正常进行，同时在卸载后必须进行有效加固，以确保矿山生产期内边坡的稳定。

　　本词条内容贡献者为:

　　陈红 - 副教授 - 西南大学