摘要：某铜矿山为露天开采的大型铜矿床，并已受到长期开采，为了矿山安全，需要对边坡稳定性进行评价。文章在对矿区地质条件、矿区工程地质特征、矿区环境地质特征进行分析的基础上，进而对矿区边坡现状特征进行深入分析，最后对边坡稳定性进行评价。矿区各帮坡面表层风化程度都较高，但风化层的厚度都较薄，对边坡稳定性的影响不大。矿区各帮在后续开采边坡逐渐靠帮的过程中，应重点注意上部坡面的节理构造和浮石情况，以防滑坡和落石，特别是在雨季，还需要注意水沟的及时布置。铜山矿露天采场西北帮坡面和顶部平台都还存在裂缝，应加强对该区域坡面的监测。

　　关键词：某铜矿山；露天采场；边坡现状特征；稳定性评价

　　1矿区地质条件

　　某铜矿山所处大地构造位置为大兴安岭地槽褶皱系东段罕达气褶皱带的西部，三矿沟至裸河北西向构造带的多宝山复背斜的南西翼。矿区出露的地层有古生界奥陶系中统铜山组、多宝山组及第四系全新统堆积物，矿区内主要发育有北西向构造、东西向构造及南北向构造。矿区断裂多属压性或压扭性，且多被岩脉、岩株和断层泥充填，构造断裂以封闭充填为特征，尚未发现含水断裂构造。地下水主要有第四系松散岩类孔隙水和基岩风化带网状裂隙水两种类型。第四系松散岩类孔隙水分布区远离矿体，对矿床开采亦无影响。仅基岩风化带网状裂隙水含水层与浅层矿体接触，为矿床直接充水的含水层。铜山矿属风化裂隙充水的水文地质条件简单的矿床。

　　2矿区工程地质特征

　　2.1工程地质岩组

　　根据地层、构造、岩性、岩石风化程度，共划分五个工程地质岩带九个工程地质岩组。现按岩带垂向分布顺序叙述如下：

　　2.1.1第四系松散岩带

　　在矿区广泛分布，主要由残坡积粘土碎石组成，一般厚1~6.27m，局部地段厚达23.83m。呈散体结构，属最不稳定岩组。

　　2.1.2岩石风化带

　　一般埋深1~6.27m，厚度25~40m，最厚达65m。上覆残坡积粘土碎石层，下伏新鲜基岩。依据岩石风化程度，将风化带划分为强风化岩组和弱风化岩组。强风化岩组一般厚度4~13m。岩芯多为碎块状、少为短柱状、泥土状，岩石大部分褪色，部分矿物粘土化，岩石抗压强度较低，平均抗压强度为21.8MPa，最大24.2MPa，属较弱岩石类，属不稳定岩组。弱风化岩组位于强风化岩组之下，一般厚20~30m，最厚50m，岩石平均抗压强度为93.4MPa，属坚硬岩石，岩体呈块状结构，较为稳定。

　　2.1.3完整岩石带

　　矿床及围岩的80%为完整岩石带，主要由奥陶系中统多宝山组铜山组地层和多宝山超单元铜山Ⅰ号矿体单元等侵入体组成。岩石新鲜未受风化和构造作用破坏，但均有不同程度的蚀变。根据岩石成因类型，可划分四个工程地质岩组，各岩组间接触密合，四个岩组均为坚硬类岩石。岩体呈整体结构，稳定性好。

　　2.1.4断层构造破碎岩带

　　为铜山断层压碎岩组，主要由断层泥、断层角砾组成，厚度2~25m，倾向南，倾角30。～45。，属软弱岩石散体结构，最不稳定。节理（片理）裂隙密集岩带：岩石受节理、片理及小断层等结构面切割，抗压强度低，平均为29.0~34.1MPa，属半坚硬-软弱岩石类型。岩体为镶嵌结构，较不稳定。

　　2.2构造结构面

　　矿区构造结构面可划为三级，主要有Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ级结构面。Ⅰ级结构面有多宝山倒转背斜、北西向压性断裂、北东向张性断裂，为成矿前或成矿期构造，与区域构造联系密切，形成的破碎带远离矿体。Ⅱ级结构面为铜山断层破碎带，该结构面充填有断层泥和断层角砾，压性特征明显，该结构面直接切割矿体，形成Ⅰ、Ⅱ号矿体底板。Ⅳ级结构面主要为Ⅱ级结构面派生的节理面、片理面和较小断层面，呈密集状分布于铜山断层破碎带两侧，形成节理（片理）裂隙密集带，多分布于Ⅰ、Ⅱ号矿体底板段，对矿床开采有一定影响。Ⅰ号矿体适宜露天开采，组成边坡的岩石-主要为绿泥石化绢云母化-石英化绢云母化的安山岩、安山质凝灰岩、石英长石砂岩、英云闪长岩等。除第四系、强风化带、断层破碎带、节理（片理）裂隙密集带外，平均岩石抗压强度60~100.9MPa，属坚硬岩石类。Ⅱ号矿体的顶底板围岩及容矿岩石主要为安山岩和凝灰岩，平均岩石抗压强度66.5~90.5MPa。类比已采30余年三矿沟铜矿，完整岩石段的井巷围岩稳固性一直很好，无需采取支护措施。而构造破碎地段的井巷围岩稳固性较差，采取支护措施后方可施工。而通过铜山断层破碎带岩石节理（片理）裂隙密集带地段的井巷围岩稳固性差，施工时可根据具体情况采取相应的支护措施［1］。

　　3矿区环境地质特征

　　3.1矿区冻害

　　矿区位于寒温带大陆季风气候区，夏季短暂，冬季寒冷漫长，冰冻期近8个月之久。历年最高气温为37℃,最低气温为-43.7℃,年平均气温1.1~1.8℃。矿区冻土发育，主要分布有季节性冻土和多年冻土两类。季节性冻土深度一般为1.5~2.1m，结冻期为9月中旬到翌年5月下旬，沟谷与阴坡尚有岛状分布的多年冻土，冻土层厚度一般为2~7m。

　　矿区气候严寒，在冻融循环的周期性损伤作用下，岩体强度逐渐被破坏，尤其边坡表面冻融界面以上的岩石，容易形成表层崩塌。冻融循环属于风化作用的一种，主要影响表层岩土体的强度，对深部岩土体的影响有限。考虑到铜山矿露采矿山服务年限仅3年，冻融循环次数小，因此冻融循环作用产生的破坏限于边坡表层的松动、坍塌，危害小［2］。

　　3.2矿区环境地质

　　矿石和剥离的废石化学成分稳定，不易分解出有害组分。矿体及围岩无放射性异常，矿区地温变化规律正常，深部矿体赋存地带无地热异常反应。在现状采场北区1056~1076勘探线间，岩体的风化程度较高，受到降雨、冻融等条件的影响，局部平台岩石强度大大降低，对边坡的稳定性会存在一定的影响。其他各帮现状下无明显的地面沉陷、裂缝和山体滑坡等不良工程地质问题，但应注意季节冻害对区内道路、建筑设施等的破坏作用。

　　4矿区边坡现状特征

　　边坡岩体的稳定性与其工程地质、水文地质、岩性构造、边坡形态及岩石的物理力学性质等复杂因素有关，采场各帮边坡岩体特性均有不同程度的差异，根据采场各帮岩体的地质特征，结合采场边坡设计形态参数，将铜山露采场边坡分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个区。4.1Ⅰ区边坡

　　铜山采场Ⅰ区边坡位于西北帮，边坡呈扇形，设计高度142m，现状边坡高度90m，总体边坡角28。。组成边坡的岩土层主要是由地表杂填土、碎石（强风化闪长岩）、角砾（强风化闪长岩）、中等风化闪长岩及微化风闪长岩构成，其承载力特征值土类在160kPa以上，强风化闪长岩在450kPa以上，中等风化闪长岩为500kPa，微风化闪长岩1500kPa。其中，中风化闪长岩和强风化闪长岩主要位于边坡+495m平台以上，原岩属硬质岩，斑状结构，块状构造，锤击易碎，节理裂隙发育，透水不含水，工程地质条件相对较差，开挖过程中易出现坍塌、掉块现象，边坡岩体基本质量分级为Ⅳ-Ⅴ级岩体。微风化闪长岩位于边坡+495m平台以下，岩心多为柱状，块状构造，节理裂隙不发育。锤击声脆，回弹震手，锤击不易碎，断裂面不光滑，节理裂隙较发育，主要成分辉石、斜长石、角闪石等，属较硬岩。岩石质量较好，RQD值为75.0%~95.0%，岩体较完整，边坡岩体基本质量分级属于Ⅲ级。

　　通过现场踏勘发现，该区域不良地质现象较多，西北帮坡面岩体由于受到断层破碎带、风化破碎带的影响，岩体已破碎呈碎屑状、颗粒状结构，表层岩体结构以散体结构为主，完整度破碎，坡面岩体的基本等级为Ⅴ级，目前顶部和坡面尚有部分裂隙存在。在顶部距离边坡13~25m处的地采工作区内发现了多处裂隙。根据现场了解，这些裂缝随着西北帮边坡的开采而逐渐后移，推断这些裂隙可能是受边坡开采爆破影响所形成的，考虑到该区域在地采工作区内，距离裂缝外43m处有地采主副井的存在，需要引起重视。

　　4.2Ⅱ区边坡

　　Ⅱ区位于东北帮，边坡呈扇形，设计高度145m，现状边坡高度109m，总体边坡角27。～29。。组成边坡的主要岩体为：凝灰岩、安山岩，深部岩体为英云闪长岩，边坡岩体基本质量分级属于Ⅲ~Ⅳ,其中安山岩类构成该分区主要岩体。Ⅱ区边坡顶部平台有约3m厚的第四系岩土层，完整度破碎，基本质量分级属于Ⅴ级，强度较低，对边坡稳定性有一定的影响。Ⅱ区边坡可以看出，+480m以上的平台岩体为风化程度较高的安山岩，基本质量分级属于Ⅴ级，出现过局部的小滑坡并进行了削坡治理，目前稳定性尚好。+480m以下平台为风化程度中等的安山岩，岩体破碎，节理裂隙较发育，基本质量分级属于Ⅳ级。从地质资料中显示，该区域深部及内部岩体为风化程度低的安山岩和英云闪长岩，为较硬岩，岩体裂隙不发育，以厚层状、大块状结构为主，岩体完整-较完整。

　　东北帮边坡+465m平台以上表层岩体风化程度较高，主要呈散体结构，+465m平台以下的岩体由于暴露时间较短，以碎裂结构为主，目前底部平台正在出矿，该区域主要的不良地质现象是坡面岩体破碎。

　　4.3Ⅲ区边坡

　　Ⅲ区位于铜山矿露天采场东帮，边坡呈扇形，设计高度136m，现状边坡高度104m，该区域目前整体边坡角较缓，为19。，局部边坡角为30。。组成边坡的主要岩土体为：凝灰岩、安山岩，深部岩体为矿体赋存的安山质碎屑岩和绿泥石化绢云母化安山岩，边坡岩体基本质量分级属于Ⅲ-Ⅳ,其中安山岩类构成该分区主要岩体。Ⅳ级岩体主要是风化的安山岩，主要位于边坡浅层，以中薄层为主，岩体结构主要为碎裂状结构，完整程度较破碎。Ⅲ级岩体位于深部，主要为凝灰岩、安山岩，岩体裂隙不发育，以厚层状、大块状结构为主，完整-较完整。Ⅲ区边坡坡面较缓，+495m平台上部坡面岩体风化程度较高，坡面在雨水的冲刷下或者受到冰雪冻胀作用的影响，会出现局部的碎石块滑落现象，日常管理中需要及时处理道路上的碎石块以防影响通行，还需要及时排干坡面残留的雨水。

　　4.4Ⅳ区边坡

　　Ⅳ区位于铜山矿露天采场南帮，边坡呈扇形，设计高度138m，现状边坡高度106m，总体边坡角27。~29。。组成边坡的主要岩土体为安山岩、凝灰岩，边坡岩体基本质量分级属于Ⅲ-Ⅳ。Ⅳ区边坡顶部平台有约3m厚的第四系岩土层，完整度破碎，基本质量分级属于Ⅴ级，强度较低，对边坡稳定性有一定的影响。Ⅳ级岩体主要为风化的安山岩，位于边坡表层，岩体结构主要为碎裂状结构，完整程度较破碎。Ⅲ级岩体位于IV区的内部区域，主要为凝灰岩、安山岩，局部还存在闪长玢岩、角砾岩、角砾化凝灰岩等岩体，总体岩体裂隙不发育，以中厚层状、大块状结构为主，完整-较完整。Ⅳ区边坡岩体表层风化程度较高，主要的不良地质现象是平台积水，坡面岩体破碎易落［3］。

　　5边坡稳定性评价

　　文章采用极限平衡分析方法，对铜山矿露天采场现状边坡进行稳定性分析，分别得到了不同荷载组合下各剖面的整体最小安全系数，主要结论与建议如下：

　　（1）铜山矿露天采场北帮Ⅰ区现状边坡安全系数稍低，该部分边坡目前正按照矿山露天采场北帮边坡滑坡体治理设计方案进行削坡加固治理，治理后边坡的安全系数经计算满足规范要求。从边坡稳定性计算结果看，按照治理设计进行边坡治理后，铜山矿露天采场各分区现状总体边坡安全系数均满足规范要求。

　　（2）铜山矿露天采场各帮边坡都存在风化软弱层，建议下部边坡按设计境界靠帮时应采用控制爆破技术，以减少爆破冲击波导致边坡岩体的损伤破坏，在后期采矿工作中重点对北帮、南帮边坡进行监测巡查。

　　（3）根据《金属非金属露天矿山高陡边坡安全监测技术规范》（AQ/T 2063—2018）要求，铜山露采场边坡Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分区的安全监测等级为四级，没有强制要求布置监测系统；Ⅰ区边坡的安全监测等级为二级，需要对该区域边坡进行表面位移监测、爆破振动监测、地下水位监测、降雨量监测和视频监测，结合矿方提供的“合成孔径边坡雷达监测预警系统”资料针对Ⅰ区边坡还需要矿方布置三个爆破振动监测点以及三个地下水位监测点，Ⅲ区边坡还需要布置至少三个人工监测点，并且矿方还需要针对一区边坡进行视频监控并加强整个采场的定期巡视。

　　（4）铜山采区的表层岩体易风化且遇水容易软化，随着未靠帮的现状边坡逐渐按照终了设计靠帮后，未来终了边坡面上发育的节理裂隙以及优势结构面会破坏岩体完整性、降低岩体强度，会对终了边坡稳定性产生影响甚至造成局部边坡发生坍塌，主要表现为小规模的单台阶平面破坏。

　　6结论

　　矿山采区的表层岩体易风化且遇水容易软化，随着未靠帮的现状边坡逐渐按照终了设计靠帮后，未来终了边坡面上发育的节理裂隙以及优势结构面会破坏岩体完整性、降低岩体强度，会对终了边坡稳定性产生影响甚至造成局部边坡发生坍塌，主要表现为小规模的单台阶平面破坏。对靠帮边坡应及时实施边坡位移监测，随着边坡继续不断靠帮，边坡位移监测工作也应及时跟进和完善。

　　参考文献

　　［1］王森，陆志宇，朱新平.露天矿山边坡稳定性评价的定性分析应用［J］.矿业工程，2018，16（1）：12-16.

　　［2］李彩叶.废弃建筑石料矿山边坡地质灾害勘查实践与应用［J］.冶金与材料，2021，41（4）：123-125.

　　［3］毛国宾，陈浩，姚永鑫，等.某露天采石场边坡稳定性分析研究［J］.云南冶金，2023，52（3）：18-22.