露天礦滑坡的原因和防治

胡大治，蔣 勇

（河南省地礦局第五地質(zhì)勘查院，河南鄭州450001）

露天礦滑坡的原因和防治

胡大治*，蔣 勇

（河南省地礦局第五地質(zhì)勘查院，河南鄭州450001）

露天礦的開采，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。由于邊坡過高、過陡，導(dǎo)致邊坡穩(wěn)定性事故時有發(fā)生，如果不對這些邊坡加以安全管理和采取有效的治理措施，就會嚴(yán)重影響露天礦山的安全生產(chǎn)和健康發(fā)展。

露天礦滑坡；原因和防治；事故處理

1 露天礦邊坡的特點

（1）露天礦邊坡一般比較高，從幾十米到幾百米都有，走向長從幾百米到數(shù)公里，因而邊坡暴露的巖層多，邊坡各部分地質(zhì)條件差異大，變化復(fù)雜。

（2）露天礦最終邊坡是由上而下逐步形成，上部邊坡服務(wù)年限可達幾十年，下部邊坡則服務(wù)年限較短，底部邊坡在采礦時即可廢止，因此上下部邊坡的穩(wěn)定性要求也不相同。

（3）金屬礦的邊坡巖石主要是火成巖、變質(zhì)巖，巖石堅硬強度高，但巖體的斷層、節(jié)理發(fā)育，滑坡常沿斷層、解理發(fā)生。露天礦的邊坡巖石主要為沉積巖，層理明顯，軟弱夾層較多，巖石強度較低，滑坡主要沿層面、軟弱夾層發(fā)生。

（4）露天礦每天頻繁的穿孔、爆破作業(yè)和車輛行進，使邊坡巖體經(jīng)常受到震動影響。

（5）露天礦邊坡是用爆破、機械開挖等手段形成的，坡度是人為地強制控制，暴露巖體一般不加維護，因此邊坡巖體較破碎，并易受風(fēng)化影響產(chǎn)生次生裂隙，破壞巖體的完整性，降低巖體強度。

（6）并且邊坡的不同地段要求的穩(wěn)定程序也不相同，露天礦邊坡的穩(wěn)定性隨著開采作業(yè)的進行不斷發(fā)生變化。

2 露天礦滑坡的危害

露天礦山的邊坡直接影響到礦山的安全生產(chǎn)，由于邊坡不穩(wěn)定因素的影響和邊坡安全管理的不善，將會導(dǎo)致露天礦邊坡巖體滑動或崩落坍塌，有的切斷運輸線路，有的推倒、掩埋或破壞設(shè)備，破壞地面建筑，甚至迫使礦山停產(chǎn)，給人員安全、國家財產(chǎn)和礦產(chǎn)資源帶來嚴(yán)重的危害和損失。

3 造成滑坡事故的原因

3.1 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，但可減少邊坡維護費。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。

3.2 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。

3.3 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。

3.4 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。

3.5 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，這是因為凡突向采場的邊坡易受拉而破壞，不利于邊坡的穩(wěn)定。

3.6 影響邊坡的其它因素

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 露天礦滑坡的預(yù)防和治理

4.1 露天礦滑坡的預(yù)防

確保露天礦邊坡安全是一項綜合性工作，包括確定合理的邊坡參數(shù)，選擇適當(dāng)?shù)拈_采技術(shù)和制定嚴(yán)格的邊坡安全管理制度。

（1）確定合理的臺階高度和平臺寬度。合理的臺階高度對露天開采的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)和作業(yè)安全都具有重要的意義。確定臺階高度要考慮礦巖的埋藏條件和力學(xué)性質(zhì)、穿爆作業(yè)的要求、采掘工作的要求，一般不超過15m。

平臺寬度不但影響邊坡角的大小，也影響邊坡的穩(wěn)定。工作平臺寬度取決于所采用的采掘運輸設(shè)備的要求和爆堆的寬度。

（2）正確選擇臺階坡面角和最終邊坡角。臺階坡面角的大小與礦巖性質(zhì)、穿爆方式、推進方向、礦巖層理方向和節(jié)理發(fā)育情況等因素有關(guān)。工作臺階坡面角的大小在各類礦上安全規(guī)程都做了詳細的規(guī)定。在一般情況下，其大小取決于礦巖的性質(zhì)：松軟礦巖，工作臺階坡面角不大于所開采礦巖的自然安息角；較穩(wěn)定的礦巖，工作臺階坡面角不大于50°；堅硬穩(wěn)固的礦巖，工作臺階坡面角不大于75°。

最終邊坡角與巖石的性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、開采深度、邊坡存在期限等因素有關(guān)。由于這些因素十分復(fù)雜，因此通常參照類似礦山的實際數(shù)據(jù)來選擇礦上最終邊坡角。

（3）選用合理的開采順序和推進方向。在生產(chǎn)過程中要堅持從上到下的開采順序，堅持打下向孔或傾斜炮孔，杜絕在作業(yè)臺階底部進行掏底開采，避免邊坡形成傘檐狀和空洞。一般情況下應(yīng)選用從上盤向下盤的采剝推進方向，做到有計劃、有條理的開采。

（4）合理進行爆破作業(yè)，減少爆破震動對邊坡的影響。由于爆破作業(yè)產(chǎn)生的地震可以使巖體的節(jié)理張開，因此在接近邊坡地段盡量不采用大規(guī)模的齊發(fā)爆破，可以采用微差爆破、預(yù)裂爆破、減震爆破等控制爆破技術(shù)，并嚴(yán)格控制同時爆破的炸藥量。在采場內(nèi)盡量不用拋擲爆破，應(yīng)采用松動爆破，以防止飛石傷人，減少對邊坡的破壞。

（5）礦山必須建立健全邊坡管理和檢查制度。當(dāng)發(fā)現(xiàn)邊坡上有裂陷可能滑落或有大塊浮石及傘檐懸在上部時，必須迅速進行處理。處理時要有可靠的安全措施，受到威脅的作業(yè)人員和設(shè)備要撤到安全地點。

（6）設(shè)立專人負責(zé)邊坡的管理工作。礦山應(yīng)選派技術(shù)人員或有經(jīng)驗的工人專門負責(zé)邊坡的管理工作，及時清除隱患，發(fā)現(xiàn)邊坡有塌滑征兆時有權(quán)制止采剝作業(yè)，并向礦上負責(zé)人報告。

（7）加強安全技術(shù)措施和定點觀測。對于有邊坡滑動傾向的礦山，必須采取有效的安全措施。露天礦有變形和滑動跡象的礦山，必須設(shè)立專門觀測點，定期觀測記錄變化情況。

4.2 露天礦滑坡的治理

滑坡防治方法根據(jù)其特征可分為3類：一是減小滑體下滑，增大抗滑能力；二是增大邊坡巖體強度；三是用人工建造支擋物以加固不穩(wěn)定邊坡。

（1）用錨桿或錨索加固邊坡。錨桿是一種高強度鋼桿，而錨索則是一種高強度的鋼索或鋼繩。錨桿有兩種：普通錨桿（長度1～1.5m）和預(yù)應(yīng)力錨桿。錨桿（長為2.5～3m），錨桿也可采用砂漿鋼筋錨桿或其它型式的錨桿，錨桿可以和錨索配合作用。

這種方法可使用于明顯弱面的加固，普通錨桿多用于加固臺階邊坡；預(yù)應(yīng)力錨索因長度可達百米，適用于加固大型滑坡。

（2）用抗滑樁加固邊坡?？够瑯犊捎媚静?、鋼材和鋼筋混凝土制做，這種抗滑樁具有布置靈活，施工不影響滑體穩(wěn)定性，施工工藝簡單、速度快、工效高等優(yōu)點，可以配合其它方法使用。

（3）用噴射混凝土加固邊坡。噴射混凝土多是對邊坡進行表面處理，它可以及時封閉邊坡表層的巖石，使其免受風(fēng)化、潮解和剝落，同時又可加固巖石提高巖石強度，可以單獨使用也可和錨桿配合使用。

（4）擋墻防止滑坡。擋墻是一種人工構(gòu)筑的墻，是依靠本身的重量及其強度來抵抗滑坡體的下滑力和傾倒，可單一用于小型滑坡的阻欄物，也可做大型滑坡防治的綜合措施之一。

（5）用注漿法穩(wěn)定滑坡體。這種方法就是通過一根注漿管把漿液注入到邊坡巖體的裂隙中去，當(dāng)這些注漿液在裂隙中凝結(jié)硬化后，能把一些破碎巖石粘結(jié)為一整體，提高圍巖強度，同時可以堵塞地下水通道，減少水對邊坡的危害。 （6）采用控制爆破技術(shù)防治滑坡。采用控制爆破技術(shù)，可以減少由于爆破而引起的邊坡失穩(wěn)。

（7）采用排水疏干的辦法防治滑坡。水是產(chǎn)生滑坡的主要因素之一，為此要排除地表水，防止水滲透到巖體中去；另一方面，又要積極排除地下水。

5 露天礦滑坡事故的處理

（1）首先應(yīng)撤出事故范圍和受影響的人員，并設(shè)立警戒，防止無關(guān)人員進入危險區(qū)。

（2）積極組織人員搶救被滑坡埋壓的遇險人員。搶救人員要遵守“先易后難，先重傷后輕傷”的原則。

（3）認(rèn)真分析造成滑坡的主要原因，并針對性地制定安全救災(zāi)措施。

（4）在搶險救災(zāi)前，首先檢查采場架頭頂部是否存在再次滑落的危險，如存在較大危險應(yīng)及時進行處理。

（5）在整個搶險救災(zāi)過程中，在采場架頭上、下都應(yīng)選派有經(jīng)驗的人員觀察架頭情況，發(fā)現(xiàn)問題要立即停止搶險工作。

（6）應(yīng)采取措施阻止滑落的礦巖繼續(xù)向下滑動。

（7）在危險區(qū)范圍內(nèi)進行搶險工作，應(yīng)盡可能使用機械化裝備，并控制搶險工作人員人數(shù)。

TD824.7

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1004-5716(2015)04-0007-03

2014-03-31

胡大治（1977-），男（漢族），河南平頂山人，工程師，現(xiàn)從事安全管理技術(shù)工作。