露天礦山開采中，影響邊坡的因素、滑坡的預(yù)防及治理
2019-10-10 上海創(chuàng)申
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露天礦山開采中，影響邊坡的因素、滑坡的預(yù)防及治理
邊坡安全管理是露天礦山安全管理工作的重要構(gòu)成部分，對于露天開采是否安全有著直接的關(guān)系。之前和大家分享過關(guān)于露天礦山開采的防護(hù)措施，露天礦山開采的5大防護(hù)措施，為礦主排憂解惑（附開采工藝流程圖），今天和大家著重分享露天礦山開采中，影響邊坡的因素、滑坡的類型、預(yù)防及治理等，時刻保障相關(guān)人員的人身安全。
一、、露天礦山邊坡構(gòu)成要素
露天礦山的開采，是把礦巖劃成一定厚度的水平層，自上而下逐層開采，在露天礦場的周邊形成階梯狀的臺階，多個臺階組成的斜坡就是露天礦邊幫即露天礦邊坡。
露天礦邊坡由臺階、臺階上部平盤、臺階下部平盤、臺階坡面、臺階坡面角、臺階高度、臺階坡頂線、臺階坡底線等構(gòu)成。
臺階根據(jù)其用途可分為工作平臺、安全平臺、清掃平臺、運(yùn)輸平臺等。最終邊坡是指開采到最終界面的臺階所組成的邊坡。最終邊坡角是指最終邊坡坡面與水平面之間的夾角。
隨著礦山開采深度的逐漸增加，露天礦山邊坡的高度、面積、維護(hù)時間都要相應(yīng)大幅度增加，不然邊坡滑落災(zāi)害將日益突出。因此，邊坡的穩(wěn)定性越來越成為我國礦山防災(zāi)的重點(diǎn)之一。
二、滑坡的類型
邊坡滑坡的類型一般有平面滑坡、楔體滑坡、圓弧滑坡、傾倒滑坡、復(fù)合滑坡5種，其中發(fā)生最多的滑坡是平面滑坡。
1、平面滑坡
（1）沿單一層面的滑坡：一般滑面傾角大于其內(nèi)摩擦角，發(fā)生規(guī)模較大，且坡角切開層挖。
（2）坐落式平推滑移型滑坡：滑面具有復(fù)合形態(tài)，主體滑面為巖層滑面，而滑坡后緣為近似的圓弧形，它是沿著構(gòu)造節(jié)理等追蹤發(fā)展而成的，傾角逐漸變陡以致高傾角。主滑面比較平緩，滑體的滑動變形速度較小。
2、楔體滑坡
楔形體滑坡滑動面及切割面均為較大的斷層或軟弱結(jié)構(gòu)面，當(dāng)邊坡中有兩種結(jié)構(gòu)面相互較切成楔形失穩(wěn)體，即當(dāng)兩結(jié)構(gòu)面的組合交線傾向與邊坡傾向相近或相同，且傾角小于邊坡角而大于內(nèi)摩擦角時，容易發(fā)生楔形體滑坡。另外，其規(guī)模一般較小。
3、圓弧滑坡
圓弧滑動滑坡，是指其滑動面是弧形狀的，常見于土質(zhì)滑坡。這類滑坡一般要經(jīng)過坡角蠕動變形，滑坡后緣張裂擴(kuò)張和滑坡中部滑床斷裂貫通三個階段。其前期發(fā)展緩慢，中后期發(fā)展迅速，滑坡速度很大，散體結(jié)構(gòu)的破碎巖體或軟弱沉降巖邊坡滑坡多屬于此類。
4、傾倒滑坡
傾倒變形滑坡一般具有反傾邊坡結(jié)構(gòu)，最初為沿著邊坡巖體中的反傾結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生錯動，邊坡面形成微細(xì)的錯動裂紋，繼而發(fā)展為裂縫，隨著巖層層面的進(jìn)一步錯動使邊坡面的裂縫兩側(cè)產(chǎn)生相對的差異變形，并使巖層逐漸向外傾斜直至崩塌。當(dāng)邊坡巖體結(jié)構(gòu)面傾角很陡時，巖體可能發(fā)生傾倒，它的破壞機(jī)理與上述三種不同，它是在巖石重力作用下巖石塊發(fā)生移動而產(chǎn)生的倒塌破壞。這種滑坡往往發(fā)生在臺階坡面上，很少導(dǎo)致整個邊坡下滑。
5、復(fù)合滑坡
復(fù)合型滑坡常見于具有較厚的第四系覆蓋層的巖土質(zhì)邊坡中，第四系覆蓋層的土形成近似圓弧狀滑面。
3、影響邊坡的因素
（1）確定邊坡角不合理
邊坡角設(shè)計過緩，邊坡穩(wěn)定性較高但增加剝離工作量和成本，但可減少邊坡維護(hù)費(fèi)。增大邊坡角，穩(wěn)定性較差，剝離工作量和剝離成本減少，但帶來人身和設(shè)備不安全。
（2）地質(zhì)因素對邊坡的影響
巖體是由多種巖石所組成，巖體中存在著各種結(jié)構(gòu)面，結(jié)構(gòu)面在巖體中分布和多寡，影響邊坡巖體的穩(wěn)定性。大量滑坡實例表明，滑坡體的滑動面和邊緣輪廓都是受巖體的結(jié)構(gòu)面控制的。
（3）巖體中的地下水
地下水能改變巖石的物理力學(xué)性質(zhì)，在巖體的裂隙中產(chǎn)生靜壓力和浮力作用，地下水在破碎巖體中的裂隙內(nèi)流動時，這些坡碎巖將受到水的動壓力作用，從而使邊坡的穩(wěn)定性降低。
（4）爆破作用
由于爆破產(chǎn)生的地震可以使巖體的節(jié)理張開，甚至使巖石破碎，影響邊坡穩(wěn)定。
（5）邊坡的幾何形狀
露天采礦中，當(dāng)坡面角不變時，邊坡愈高愈不穩(wěn)定。當(dāng)邊坡高度不變時，邊坡角愈大愈不穩(wěn)定。從水平斷面看，邊坡愈多愈不穩(wěn)定，這是因為突向采場的邊坡易受拉而破壞，不利于邊坡的穩(wěn)定。
（6）影響邊坡的其他因素
有管理方面的因素，如超挖坡腳、在邊坡上部堆置廢石和設(shè)備、建筑房屋等，風(fēng)化作用的影響，地震活動的影響，都會降低邊坡的穩(wěn)定性。
4、滑坡的預(yù)防與治理
（1）合理確定工作階段坡面角
露天開采時，先剝離后開采，嚴(yán)禁掏底部、放上部造成滑坡的野蠻冒險采礦。在工作階段上，需要進(jìn)行鑿巖、爆破、裝運(yùn)和地質(zhì)測量等作業(yè)，并隨著回采的推進(jìn)而不斷移動。
坡面附近的礦巖受爆破震動的影響，常因為階段坡面角過大造成巖石塌落或使平臺寬度變窄而發(fā)生事故。為此，在露天礦設(shè)計和生產(chǎn)中，必須根據(jù)礦山的地質(zhì)條件、巖石力學(xué)性質(zhì)和采用各種設(shè)備的性能、規(guī)格尺寸，確定合適的坡面角并規(guī)定出最小工作平臺寬度，把剝離、采礦和運(yùn)輸設(shè)備，供電和通訊線路，設(shè)置在工作平臺穩(wěn)定坡面的范疇內(nèi)。
（2）邊坡維護(hù)
露天礦邊坡，必須對其進(jìn)行經(jīng)常性的檢查和維護(hù)，用以保證邊坡穩(wěn)定，防止災(zāi)害發(fā)生。
建立一支邊坡維護(hù)專業(yè)隊伍，加強(qiáng)檢查維修，必要時進(jìn)行人工放坡，鋪上草皮，植上灌木，砌筑局部擋土墻或者預(yù)埋防滑坡的木樁。
要設(shè)置排水網(wǎng)絡(luò)，防止地表雨水流入礦坑沖刷邊坡，潤滑層理;深凹露天礦要在坑外周圍設(shè)置防山洪、防泥石流的阻擋或者疏導(dǎo)的設(shè)施。排水網(wǎng)絡(luò)包括地表排水、地下排水、立體排水系統(tǒng)。
在臨近邊坡進(jìn)行爆破時，宜采用預(yù)裂和減震爆破法，減少單孔裝藥量而增大孔數(shù)，減少每次延時爆破的炮孔數(shù)，以防止因為露天爆破作業(yè)而破壞邊坡的穩(wěn)定性。
（3）抗滑工程及加固方法
抗滑工程是防止山體滑坡的不可缺少的一部分，尤其對于事關(guān)生命、財產(chǎn)安全的礦區(qū)坡體來說，意義非同尋常。
抗滑工程包括：抗滑擋墻、加筋擋墻、錨定板擋墻、預(yù)應(yīng)力錨索擋墻、錨桿擋墻。
抗滑樁：大截面積排式抗滑單樁、抗滑鏈、鋼管樁、承臺式抗滑樁、抗洪樁、樁基擋墻、椅式擋墻、排架式抗滑樁、抗滑剛架樁、板樁抗滑樁和錨固樁。
土質(zhì)改良：注漿、微型樁。
（4）滑坡的監(jiān)測
對巖石的位移進(jìn)行監(jiān)測，可以發(fā)現(xiàn)滑坡預(yù)兆。對于坡體下的地下水的活動也要用水壓計來觀察;用測震儀觀測爆破震動的影響，用以獲得邊坡動態(tài)。
（5）滑坡防治
限制無證開采，嚴(yán)禁非法開采；處罰治理強(qiáng)占山頭、山坡的礦點(diǎn)；禁止不開工作臺階，不剝離或邊剝離邊開采的掠奪式開采；嚴(yán)禁破壞山坡植被；露天礦邊緣必須設(shè)置疏導(dǎo)水流的防洪設(shè)施，對邊坡進(jìn)行機(jī)械加固，設(shè)錨桿、錨樁。
5、總結(jié)
露天礦在開采過程中，邊坡穩(wěn)定與否直接制約著礦山的安全，是影響礦山經(jīng)濟(jì)效益的最關(guān)鍵因素之一。一般從礦山投產(chǎn)到開采結(jié)束，滑坡的影響貫穿始終，所以，對露天邊坡的治理，應(yīng)一直延續(xù)到開采結(jié)束。
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