露天礦區(qū)邊坡防護(hù)措施研究

劉憶方

【摘 要】露天礦山的邊坡直接影響到礦山的安全生產(chǎn)，邊坡管理不好，將給作業(yè)人員和生產(chǎn)設(shè)備帶來極大的危害。加強(qiáng)邊坡管理，維護(hù)邊坡穩(wěn)定，一直貫穿礦山安全生產(chǎn)管理的始終。隨著采礦工程的不斷延伸，最終邊坡高度在不斷地增加，加強(qiáng)邊坡管理與維護(hù)，確保露天礦邊坡穩(wěn)定，對(duì)保證礦山安全生產(chǎn)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文從水文地質(zhì)、爆破震動(dòng)與管理三方面對(duì)邊坡的影響，來分析礦區(qū)邊坡穩(wěn)定，并對(duì)今后邊坡管理采取的防護(hù)措施進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】爆破震動(dòng)、水及管理；露天礦邊坡穩(wěn)定；防護(hù)措施、

1.影響露天礦邊坡穩(wěn)定的主要因素

露天礦邊坡是露天采礦工程活動(dòng)形成的一種特殊結(jié)構(gòu)物，它經(jīng)受各種自然應(yīng)力的作用和露天開采工藝的影響。影響露天礦邊坡穩(wěn)定的因素很多，主要可分為內(nèi)在因素和外部因素。內(nèi)在因素包括：組成邊坡的巖石性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、巖體結(jié)構(gòu)、地應(yīng)力、水文地質(zhì)等；外部因素包括工程載荷、爆破震動(dòng)、邊坡形態(tài)以及管理方面的影響等。其中水、爆破震動(dòng)以及管理是影響邊坡穩(wěn)定的三個(gè)重要因素。

（1）水對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響是多方面的，是非常有害的。許多露天礦的邊坡有“大雨大滑、小雨小滑、無雨不滑”的特點(diǎn)，資料統(tǒng)計(jì)，地下水壓可使邊坡的穩(wěn)定程度降低20%～30%。地表水的滲入和地下水的活動(dòng)，是導(dǎo)致滑坡的重要因素之一。露天礦的滑坡多發(fā)生在雨季或解凍期（水結(jié)冰時(shí)，其體積可增大10%左右）。當(dāng)?shù)叵滤x存于巖石弱面中時(shí)，水的物理、化學(xué)作用相配合，將使風(fēng)化作用向巖體深部發(fā)展和擴(kuò)散，水的作用顯著增大了巖體的滑動(dòng)力和減小弱面間的摩擦力，從而使巖體的破壞更為嚴(yán)重，邊坡的穩(wěn)定性降低。因此在露天礦的設(shè)計(jì)、施工等過程中，對(duì)礦區(qū)范圍內(nèi)的地表水和地下水的活動(dòng)規(guī)律以及賦存狀態(tài)要進(jìn)行詳細(xì)地勘察，并結(jié)合礦山的實(shí)際情況進(jìn)行合理、經(jīng)濟(jì)地治理。

（2）爆破震動(dòng)作為一種外加的動(dòng)荷載對(duì)邊坡穩(wěn)定影響極大， 露天礦爆破作業(yè)產(chǎn)生的震動(dòng)波，瞬時(shí)向四周傳播，促使邊坡巖體中的張裂隙擴(kuò)展或產(chǎn)出新的裂隙，從而導(dǎo)致巖體產(chǎn)生變形和破壞，造成邊坡破壞。如爆源位置、一次起爆藥量的大小、起爆方式等是邊坡破壞失穩(wěn)的一些重要外部因素。爆破作業(yè)量大，爆破次數(shù)頻繁，邊坡經(jīng)受振動(dòng)的次數(shù)也頻繁。

（3）管理方面的影響：由于不正確的生產(chǎn)活動(dòng)，人為地促使邊坡破壞。如挖掉被動(dòng)巖體、破壞坡腳、在主動(dòng)巖體上面堆積廢石和設(shè)備，建筑房屋等，從而增大了主動(dòng)巖體的重量、降低了邊坡的穩(wěn)定。鏟裝作業(yè)臨近邊坡鏟裝作業(yè)時(shí)，未按邊坡設(shè)計(jì)要求進(jìn)行鏟裝作業(yè)，容易造成邊坡超挖、欠挖，從而改變了邊坡的設(shè)計(jì)參數(shù)。

2.露天邊坡防護(hù)措施的探討

露天礦滑坡防治是礦山邊坡研究和日常邊坡管理的重要組成部分，滑坡防治對(duì)露天礦可能發(fā)生和已近發(fā)生的滑坡進(jìn)行預(yù)防與治理。目的是確保露天礦正常生產(chǎn)，確保設(shè)備和人員的安全，為露天開采創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。

滑坡應(yīng)立足于防，而治次之?；路乐蔚姆椒ò雌涮卣骺煞譃槿悾簻p少下滑力增大抗滑力、增大邊坡巖體強(qiáng)度、用人工建筑物加固不穩(wěn)定邊坡。其防治工程的順序應(yīng)為：（1）截集并排出流入礦區(qū)的地表、地下水；（2）采取疏干措施降低地下水位；（3）采取削坡減載或反壓坡腳等工程措施；（4）采用人工加固工程。具體措施有：排水疏干、控制爆破、修坡或減載以及人工加固（設(shè)置坡腳護(hù)墻、抗滑樁工程、錨固工程、危巖清理工程、土方工程、坡面防護(hù)工程、注漿工程）。

滑坡不僅要防、治，對(duì)露天礦邊坡的監(jiān)測(cè)，也是邊坡防治工程中的一個(gè)重要組成部分，是預(yù)報(bào)滑坡、減少滑坡事故所不可忽視的工作。通過對(duì)運(yùn)動(dòng)中的邊坡進(jìn)行位移觀測(cè)，不僅可以得出邊坡移動(dòng)速度、方向等直觀資料，而且將這些資料進(jìn)行整理，分析，可得出一些有關(guān)巖移和整治滑坡的重要資料。如果把觀測(cè)資料和調(diào)查資料綜合分析，就可預(yù)報(bào)滑坡。邊坡監(jiān)測(cè)是通過簡(jiǎn)易觀測(cè)、設(shè)站觀測(cè)和儀表觀測(cè)，來監(jiān)測(cè)邊坡的變形位移、邊坡水文地質(zhì)、邊坡整治效果、風(fēng)化程度、邊坡受力狀況等等。

為此，滑坡的防治，可通過排水、控制爆破、加強(qiáng)監(jiān)測(cè)、加強(qiáng)生產(chǎn)過程中邊坡管理以及局部邊坡的削坡減載或人工加固相結(jié)合的方法來綜合防護(hù)、治理。

以下從排水疏干、控制爆破和邊坡管理三方面來淺析邊坡的穩(wěn)定與防治。

2.1排水疏干

水是影響邊坡穩(wěn)定性的一個(gè)重要因素。地下水對(duì)邊坡巖土體通常具有產(chǎn)生靜水壓力、動(dòng)水壓力及降低巖土體的強(qiáng)度參數(shù)等方面的作用。地下水壓力改變著邊坡巖體的力學(xué)性狀和應(yīng)力狀態(tài)，地下水壓力的增加，導(dǎo)致邊坡穩(wěn)定性明顯降低。改善和提高邊坡穩(wěn)定性方面，排水降壓是一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)而有效的工程治理措施。

2.1.1地表排水

為防止地表水由開口張裂縫或裂隙進(jìn)入邊坡，盡可能減少匯入到最低坑的地表水量，以降低機(jī)械排水成本，在最終邊坡上修筑一系列排水系統(tǒng)。

2.1.2地下水疏干

對(duì)不穩(wěn)定邊坡區(qū)的地下水，一是攔截滑坡區(qū)以外的地下水對(duì)滑坡區(qū)地下水的補(bǔ)給；另一個(gè)是疏干滑坡地區(qū)邊坡巖體的地下水，通常采用水平疏干孔、地下疏干巷道和垂直疏干井。

2.2控制爆破

爆破震動(dòng)是露天礦邊坡穩(wěn)定性影響因素中的重要人為因素。首先，邊坡在承受爆破震動(dòng)力作用下，坡體中潛在的滑體會(huì)附加一貫性力（矩），從而使?jié)撛诨w的下滑力（矩）增大；其次，因爆破而引起的后沖作用會(huì)使邊坡內(nèi)部巖體產(chǎn)生大量的微裂紋（隙），降低了巖體的強(qiáng)度，致使邊坡潛在滑體的抗滑力矩下降；第三，爆破中的過度破碎會(huì)使邊坡表面部分巖體產(chǎn)生程度不等的破壞；第四，露天礦中的生產(chǎn)爆破存在于礦山的全部服務(wù)期限，對(duì)邊坡巖體產(chǎn)生疲勞破壞作用。從而，當(dāng)邊坡頻繁地遭受生產(chǎn)爆破引起的震動(dòng)時(shí)，其穩(wěn)定性逐漸變差，尤其是高陡邊坡以及巖體強(qiáng)度差的地段，當(dāng)爆破震動(dòng)達(dá)到一定值時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生局部坍塌甚至整體滑塌。因此控制爆破是維護(hù)露天礦邊坡穩(wěn)定比較有效的方法之一，對(duì)于礦區(qū)高陡邊坡而言，采用控制爆破對(duì)于維護(hù)邊坡的穩(wěn)定具有重要的意義。

2.3邊坡管理

加強(qiáng)邊坡的日常管理是礦山邊坡防護(hù)工作的重要組成部分。邊坡日常維護(hù)工作應(yīng)包括以下一些內(nèi)容：（1）巡查邊坡穩(wěn)定情況（有無滑坡、裂縫產(chǎn)生，邊坡坡面水流出水情況等），并進(jìn)行圖件及文字記錄。（2）及時(shí)清理水溝，保持水溝流水暢通。（3）修補(bǔ)邊坡零散缺口，防止雨水洗刷擴(kuò)大，進(jìn)行植被工作。保養(yǎng)維護(hù)好通向臺(tái)階上的永久道路。（4）雨季前要做好排水系統(tǒng)的全面檢查和邊坡的整治工作，保證臺(tái)階水溝水流暢通。雨季期間要堅(jiān)持雨中巡查，使邊坡上的隱患及排水系統(tǒng)中的問題能及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理。對(duì)于局部不穩(wěn)定地段邊坡的管理應(yīng)作好以下幾方面的工作。1）應(yīng)詳細(xì)進(jìn)行工程地質(zhì)、水文地質(zhì)調(diào)查，并測(cè)繪邊坡工程地質(zhì)圖，提供詳細(xì)的地質(zhì)資料。2）適當(dāng)加密巖石位移觀測(cè)點(diǎn)，縮短觀測(cè)周期，盡快提供邊坡位移平面圖、斷面圖和移動(dòng)變形曲線。同時(shí)要進(jìn)行多種手段的監(jiān)測(cè)，為穩(wěn)定性研究和加固處理措施提供可靠的巖體位移資料和水文資料。3）根據(jù)提供的地質(zhì)資料及巖石位移觀測(cè)資料，進(jìn)行不穩(wěn)定地段邊坡滑動(dòng)模式分析及穩(wěn)定性專題評(píng)價(jià)。4）邊坡出現(xiàn)滑坡征兆時(shí)，應(yīng)及時(shí)加強(qiáng)預(yù)報(bào)工作，并采取削坡減載，人工加固措施，預(yù)防滑坡。當(dāng)預(yù)防不了時(shí)，應(yīng)根據(jù)預(yù)報(bào)及時(shí)將人員設(shè)備撤離。

3.結(jié)束語

在露天礦開采過程中，保證露天采礦場(chǎng)邊坡在其過渡狀態(tài)和終了狀態(tài)時(shí)的長(zhǎng)期穩(wěn)定是礦山管理至關(guān)重要問題之一。邊坡的破壞不但涉及人身設(shè)備安全，也直接影響著礦山經(jīng)濟(jì)效益。加強(qiáng)邊坡管理與維護(hù)，確保露采邊坡穩(wěn)定，對(duì)保證礦山安全生產(chǎn)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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