摘要：为保证金属矿山工程顺利进行，降低矿山生产过程中的安全事故发生率，并保障企业的经济效益、提升企业的社会形象。本文以实际工程项目为研究对象，立足于金属矿山工程地质，评估分析了金属矿山面临的地质灾害风险，提出了相应的防治方法。本文将金属矿山工程地质的地质环境、采区边坡作为研究重点，建立了边坡稳定性评价体系，基于对采区边坡稳定性的分析，提出金属矿山地质灾害风险的防治对策。

　　关键词：金属矿山；工程；地质灾害风险评估；地质灾害

　　矿产资源在国民经济发展中占据着重要地位，矿产资源的开发利用能保障社会生产与生活的发展。但在矿产资源的开发利用过程中，可能带来严重的地质环境问题，如矿山地质灾害、水土流失等，严重危害人类赖以生存的环境。此外，在矿产资源的开发利用过程中，由于金属矿山工程地质非常复杂，存在较大的地质灾害风险隐患，可能引发重大安全事故，造成巨大生命财产损失，损害企业的外在形象。

　　1工程概况

　　北梁铁矿兴发露天采区由承德市五洲地质测绘有限公司负责地质灾害风险评估，矿区位于承德市310°方位，距市区15km，运距20km处，距北京—承德铁路15km，承德—隆华公路从矿区东部约1km处通过，区域交通条件便利。矿区位于冀北山区，属燕山山脉，地貌形态为中低山区，矿区西高东低，最高海拔1200m，最低海拔840m，最大相对高度差360m，最低侵蚀基准面760m，矿区地质起伏较大，地形沟谷发育，地表切割深度主要在50m～200m之间，有利于洪水排泄。

　　矿区北翼有村庄，村庄位于爆破警戒300m外，位于岩石移动范围20m以外。东翼有承围道路通过，公路距离矿区130m，位于爆破警戒300m范围外。矿区周边没有环境保护区、重要水源地、自然风景区、名胜古迹铁路等重要设施，矿山周边环境良好。

　　2地质灾害风险评估方法

　　本文主要基于金属矿山工程地质，对北梁铁矿兴发露天采区边坡现状进行稳定性分析，结合收集的资料和现场踏勘结果对露天采场边坡进行安全稳定性分析，主要采取的方法如下。

　　2.1地质资料统计分析

　　详细采集工程区域的地质灾害，掌握金属矿山解矿区岩的地质构造，了解区域范围内的岩体结构、物质结构、岩体强度、地下水分布等情况。根据金属矿山的工程地质资料，全面掌握露天采区边坡的情况，明确岩土边坡的破坏类型，在此基础上对边坡岩体展开分类，以全面掌握的数据信息为依据，评估金属矿山的地质灾害风险。

　　2.2边坡岩体结构稳定性评价

　　采用赤平极射投影图对边坡岩体结构的稳定性进行评价，将边坡岩体结构划分为块状结构、层状结构、碎裂结构、散体结构，以此为基础，将结构面和边坡地面的组合关系作为依据，进一步分析各类结构的稳定性，在此基础上定性判断边坡岩体结构的稳定性。

　　2.3岩质边坡稳定性分析

　　采用极限平衡法寻找最危险滑裂面和边坡安全系数，除岩体自重外分别考虑不同荷载情况，如地震工况、暴雨工况、自然工况等，明确不同工况下对应的滑裂面和边坡安全系数，评估边坡的稳定性。

　　3金属矿山工程地质中地质灾害风险评估体系的建立

       3.1地质灾害风险影响因素分析

　　3.1.1边坡形态

　　边坡形态包含坡高、坡脚、剖面形态和临空面，其中坡高和坡脚的影响程度更大。

　　（1）坡高是影响边坡稳定性的主要影响，坡高的变化会直接影响岩质边坡的稳定性。坡高的高度决定了边坡的自重和坡脚的影响，在坡高一定的条件下，随着边坡变形范围的扩大，其对边坡造成的破坏会随之提升。

　　（2）坡脚决定前沿临空状况的主要因素，坡脚不同的情况下，对坡体内产生的应力分布状况存在显著差异。随着坡脚的变大，坡面张力范围会随之扩大，坡脚应力比较集中的情况下，其对坡面造成的最大应力也会随之提升。

　　（3）剖面形态。边坡稳定性主要还是剖面形态的影响，在剖面形态不同的情况下，得出的边坡稳定性分析结果存在明显差异。

　　（4）临空条件。在开采金属矿山的过程中，肯定会在边坡的坡脚开展生产作业活动，在岩层的切割作业时，会导致部分软弱岩层出露，直接降低边坡的稳定性，此时要重点考虑临空条件。一般情况下，高陡岩质边坡的开采角度都超过45°,在边坡临空条件下会形成较大的变形空间，随着变形空间的扩大对应的边坡稳定性会随之下降。

　　3.1.2边坡岩性

　　（1）岩性特征。岩性差异能体现岩体工程的地质性质，因此岩性是主要影响边坡稳定性的因素。

　　（2）岩性组合特征。该矿山所处区域的地质构造非常复杂，构成边坡的岩性存在多种地层岩性，各地层岩性出现的形式存在多种，只有全面准确地分析边坡不同岩性之间的组合关系，只有这样评价得出的结果才更加可靠。

　　（3）岩体结构与地质构造。岩质边坡的变形破坏主要受岩体中软弱结构面控制，因此研究结构面的成因、性质、延展性、密度以及不同结构面的组合关系非常重要。本文选择的岩体结构与地质构造指标下，主要细分为结构面倾向和倾角、结构面走向以及数组和数量等标准。

　　（4）地表水与地下水。水对岩体的影响较重，主要体现在水压力产生的有效应力、动水压力产生的冲刷以及水对岩体产生的泥化、膨胀、溶蚀、软化等物化作用，可能导致岩体性质变差，导致岩体变形、破坏、失稳。

　　3.2边坡破坏类型

　　该金属矿山的岩质边坡由众多结构面切割的岩体组成，呈现多种失稳模式。学术界主要将岩质边坡失稳模式总结为平面、圆弧、楔体、倾倒、溃屈等多种形式，本文主要选择以下标准来评估边坡稳定性。

　　（1）平面破坏。边坡的一个主要滑动面为节理、断层、层面或层间错动面，如边坡中某组结构倾向与边坡倾向一致，并且倾角介于摩擦角和边坡角之间时会产生平面破坏的问题。

　　（2）楔体破坏。边坡存在两组和边坡斜交且相互交成楔形体的结构面，倘若二者的组合交线倾向与边坡倾向一致，且倾角介于摩擦角与坡面角之间经常会出现楔体破坏。

　　（3）圆弧形破坏。滑动面位圆弧形，主要以散体结构或边坡较高的碎裂岩体边坡经常会发生圆弧形破坏。

　　（4）倾倒破坏。此类破坏一般发生在岩体结构面或层面较陡的情况，其破坏形式为岩块因自重导致的向外向下弯曲塌落。

　　4金属矿山工程地质中地质灾害风险评估结果

       4.1边坡岩土结构类型和破坏模式

　　该金属矿山露天采区的岩石以角闪斜长片麻岩和辉石角扇石岩两种，一般节理裂隙较发育，前者岩性致密裂隙较少，岩石完整性和稳固性较好，具有较强抗压性，属

于岩质好的坚硬完整岩体。根据《非煤露天矿边坡工程技术规范》（GB51016-2014）的规定，该矿山露天采区的边坡类型以碎裂状岩质边坡和块状结构岩质边坡为主，破坏模式为属于复合型破坏。

　　4.2边坡稳定性分析方法

　　常用边坡稳定性分析方法有极限平衡分析法、数值分析法、不确定性分析法等。极限平衡分析法的计算方式比较简单，但假设过多；数值分析法中，有限单元法可深刻描述土体内部应力和应变，对边坡体的位移发生、土体滑动方向进行模拟，能够反映边坡内部的应力分布，适用于岩土复杂性和非均匀性的条件，但计算过程非常复杂，容易受单元划分方案、边界条件、外荷载向量建模的影响。

　　根据工程实践经验，极限平衡分析法分析边坡稳定性的可靠性较强，本文为简化边坡稳定性分析过程，得出准确的边坡稳定性分析结果，决定采用极限平衡分析法。极限平衡分析法中，常用方法有萨尔玛法、不平衡推力传递法等。该金属矿山露天采区属于块状岩体边坡和层状岩体边坡，破坏模式为复合型破坏，因此可以采用萨尔玛法和不平衡推力传递法进行稳定性计算，对两组及以上结构面切割形成的楔形破坏模式边坡，可以采用楔体法进行边坡稳定性评价。

　　本文根据现场勘察测绘结果以及收集的工程地质资料，北梁铁矿兴发露天采区的Fe9、Fe10、Fe11矿体露天采场边坡类型主要以块状结构和碎裂状岩质边坡为主，边坡破坏模型为复合型破坏。本文根据《非煤露天矿边坡工程技术规范》（GB51016-2014）推荐的极限平衡分析法中的萨尔玛法和不平衡推力传递法建立露天采区边坡模型，分别进行荷载组合Ⅰ（自重+地下水）与荷载组合Ⅲ（自重+地下水+地震）工况下的边坡稳定性安全系数计算。4.3岩土力学参数选取

　　4.3.1计算参数选取

　　参考相关资料，矿体围岩属于斜长岩，属于结晶块状岩石，工程地质岩类为块状岩类，矿区内未发育大型断层，由部分小断层，均有闪长玢岩和二长斑岩脉充填。根据同类岩石类别，斜长岩抗压强度超过30MPa，属于坚硬和半坚硬岩石。根据裂隙密度对岩石力学参数进行折减，对该矿山露天采场边坡选择以下岩土力学参数。

　　4.3.2边坡稳定性分析结果

　　根据金属矿山工程地质资料与现场踏勘采集的数据，选取最危险剖面进行边坡稳定性分析，采用萨尔玛法、不平衡推力传递法计算边坡稳定性安全系数。正常工况下，金属矿山露天采区边坡稳定性计算结果满足《非煤露天矿山边坡工程技术规范》（GB 51016-2014）的要求，该矿山露天边坡发生大规模整体滑坡的稳定性较小。降雨和爆破力工况以及地震工况下，该矿山露天采区边坡稳定性计算结果满足《非煤露天矿山边坡工程技术规范》（GB 51016-2014）的要求，边坡发生大规模整体滑坡的可能性较小。

　　该金属矿山露天采区边坡最大高度为97m，属于低边坡，边坡等级为Ⅰ级，边坡工程安全等级为Ⅱ级。正常工况下，该金属矿山露天采区边坡各分区坡面最小安全系数为1.231，整体安全系数大于相关规范提出的安全系数要求，现状边坡比较稳定。爆破工况下，各坡面最小安全系数为1.187，各剖面整体安全系数均大于相关规范提出的安全系数要求；地震工况下各剖面最小安全系数为1.177，各剖面整体安全系数均大于相关规范提出的安全系数要求。

　　5金属矿山工程地质中地质灾害风险的防治策略

　　通过对北梁铁矿兴发露天采区进行地质灾害风险评估，根据边坡稳定性分析结果，制定针对性的地质灾害风险防治策略。该金属矿山露天采区的生产时间中，面临的主要地质灾害和露天采区边坡稳定性不足有关，虽然在不同工况下坡面各分区最小安全系数均符合GB 51016-2014提出的要求，但仍然面临较大的地质灾害风险隐患，能够采取以下措施来防治边坡失稳可能造成的地质灾害风险隐患。

　　5.1提前预防

　　在金属矿山生产前，企业可根据地质灾害风险评估结果，在特定位置设置安全平台，保证金属矿山生产作业安全进行。在开采矿体前，企业能够对采场西侧排土场进行削坡处理，避免排土场可能对露天采区边坡稳定性产生影响。

　　在金属矿山生产过程中，在每层采剥结束后，都要及时清理平台上的疏松岩土以及坡面上的浮石，组织相关部门做好验收工作。对运输与行人的非工作帮，可采取定期进行固定帮安全稳定性检查的方式，及时发现坍塌、滑坡等隐患，采取针对性的应对措施。

　　企业可以建立一套覆盖金属矿山生产全过程的边坡监测系统，主要将爆破、岩体位移、地下水等作为监测对象，结合该采区的地质灾害风险评估结果判断边坡的稳定性，一旦发现边坡存在失稳的风险，要立即制定和采取针对性的治理措施。

　　5.2稳定与加固

　　金属矿山经过开采后容易出现边坡地质不稳定性的情况，尽管该金属矿山露天采区的边坡的最小安全系数较高，但在后期开采过程中会导致滑坡、坍塌等安全隐患增加。因此，企业需要实时做好地质灾害风险评估工作，定期分析和论证露天采区存在地质灾害的危害性，综合采区现场调查测绘的方式查明开采边坡地质灾害的易发程度，明确边坡稳定性、发展趋势以及诱发地质灾害的因素、危害特征等，根据地质灾害风险评估结果，制定针对性的治理措施，如清除边坡面松动的危岩体、陡坡削坡、锚固处理等。

　　对局部受地质构造影响较大的破碎带，企业可以采取清除围岩、设置锚杆、喷混凝土等支护措施来提高边坡的稳定性。对部分岩石风化比较严重的边坡，此类边坡在削坡后可能造成小范围塌方，可以采取设置挡土墙的方式来处理。在生产作业过程中，企业要注意防范边坡浮石滚落可能造成的安全隐患，需要严格清理边坡上的浮石，做好检查工作，及时发现边坡上存在的风险因素。

　　为保证金属矿山生产作业的安全性，企业可建立完善的边坡维护体系，在制度化和规范化的基础上，加强对金属矿山露天采区边坡的监测力度，全面采集和及时整理相关数据信息，对已形成的边坡加大巡视频率，及时将边坡上活动的危石清除。对宽大破碎带出路的部位，要及时采取加固手段，通过有效对金属矿山露天采区边坡的加固，大幅提升生产作业的安全性。

　　5.3排水处理

　　对坡度较陡和存在不稳定性岩体的边坡进行削坡，对高度较小的陡坡可以采用填方压脚的处理防水。对富水区域的边坡要严格控制好地表排水，适当考虑一下水情况，尽量将地表排水疏干，必要时可以采取钻进引水孔的方式来排水。在该金属矿山露天采区的边坡稳定性分析中，发现水对边坡的影响很重，无论是雨水的汇流冲刷还是渗入后导致岩土体软化，都可能导致大规模滑坡或坍塌，企业能够在采场外坡顶设置截水沟，避免外围的雨水进入采场；在采场每个安全平台上设置反坡，在坡脚处修筑挡土墙，防止雨水截留在安全平台上；在坡底设置排水沟实现对水的引流，各截排水沟底部要做好防渗工作，多措并举建立完善的排水系统，增强采区的排水能力，最大限度降低地上水或地下水可能给边坡稳定性造成的影响。

　　6结语

　　综上所述，金属矿山工程地质中，边坡稳定性不足会引起各类地质灾害，通过地质灾害风险评估能为处理边坡稳定性不足的问题提供依据，大幅提高金属矿山露天采区生产作业的安全性。本文认为在治理金属矿山工程地质中的地质灾害风险时，要以地质灾害风险评估结果作为依据，在按照相关规范和现有工程地质资料的基础上，深入作业现场对边坡稳定性进行评估，根据评估结果采取针对性的治理措施，进一步保障金属矿山露天采区生产作业的安全性。