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水对露天矿高边坡稳定性影响的研究 随着人类经济的快速发展,对矿产资源需求的不断增加,露天矿的开采成为了一种有效的获取矿产资源的方式,同时对于矿山高边坡的稳定性问题也日益引起关注。研究水对露天矿高边坡稳定性的影响,对于制定矿山开采方案、提高采矿效率以及保证矿山工作安全具有重要意义。 一、露天矿高边坡稳定性受多因素影响 矿山高边坡的稳定性不仅受到地质、地震等自然因素影响,也受到地下水、降雨季节性变化、开采露天矿压力等人工因素的影响。其中,地下水的变化对高边坡稳定性的影响尤为显著。地下水在地层中储存、渗流的过程中,会对土体的稳定性造成影响,特别是在长期存在水的作用下,土体强度、刚度、韧性等力学性质会发生改变,导致边坡发生滑移、滑动等变形和破坏。 二、水对露天矿高边坡稳定性的影响机理 (1)水的渗入导致土体失稳 高边坡土体中存在着许多裂隙和孔隙,一旦水分子从雨水和地下水的形式进入土体内部,由于水分子与土颗粒表面相互作用力的作用,水分子会通过毛细作用力或孔隙流的途径分散进入土体内部,造成土体中水分子含量增加,而矿石破碎装载过程中形成的空隙和孔洞会随着水的填充而逐渐变小,从而使得土体强度、刚度等力学性能发生变化,加剧了高边坡土体的失稳。 (2)水的膨胀效应使边坡土体发生变形 人工或天然产生的水源在涵盖边坡的作用下,如果通过土体中的孔槽流动,将会泥石流动力学激活。同时,在水的膨胀效应作用下,高边坡土体会发生变形,一旦边坡失去平衡,整个矿区的稳定性都会受到影响。 (3)水的冲刷作用破坏土壤颗粒的结构 水的惯性力、作用点与土壤颗粒表面的接触力、水流的速度等多个因素综合作用造成的能量相对较大,这种能量体现在水流对土壤颗粒表面的冲击力之上,从而对土壤颗粒结构产生破坏和破碎。特别是在雨季来临之前,高边坡内存储大量地下水,如果没有及时排水,土壤颗粒对水的吸收、压缩、聚缩等变化就有可能会导致边坡的崩塌或滑落。 三、高边坡水的控制和稳定技术 为了控制矿山高边坡稳定性问题,采取了许多措施,主要包括: (1)边坡防护 在高边坡中采用重力挡墙、格栅、网架等防护措施来提高边坡的稳定性。重力挡墙对于承重能力较弱的边坡防护效果较好,而格栅和网架则适合应用于隆起山脉的地质环境。 (2)提高排水措施 完善矿山内排水系统,采用重力式排水和泵入式排水等措施来避免长期积存水的影响。 (3)强化边坡表面稳定性 采取如喷涂塑料膜、垂挂带式防水布等强化边坡表面的措施,在一定程度上可以减缓边坡土体的变形,提高其稳定性。 (4)加强边坡监控 引入无人机、物联网等监控技术,实现对高边坡的实时监控和情况预警,及时采取必要的措施保障边坡的稳定性。 结论: 矿山开采是人类经济发展的必要手段,对矿山工人的安全保障和生态环境保护的问题必须高度关注。露天矿高边坡的稳定性对矿山土石方开采具有决定性的作用,研究水对露天矿高边坡稳定性的影响是实现矿山可持续发展的重要手段之一。因此,通过控制灌水,加强排水,采取适当的防护与修建措施,保障边坡稳定性,避免边坡发生的危险性是必要的。