試論小型露天采石場(chǎng)邊坡穩(wěn)定性分析

摘 要：近年來，城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，房地產(chǎn)與城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，石材供應(yīng)面臨巨大缺口，為了滿足城鎮(zhèn)建設(shè)的發(fā)展需求，小型露天采石場(chǎng)數(shù)量激增，在很大程度上滿足了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求，促進(jìn)了社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)發(fā)展，但是小型露天采石場(chǎng)由于規(guī)模小，缺乏有效的管理方法，大多也未進(jìn)行復(fù)墾綠化，對(duì)生態(tài)環(huán)境破壞極大，容易出現(xiàn)水土流失、泥石流、滑坡、河道堵塞等自然災(zāi)害，給國(guó)家、人民和生態(tài)環(huán)境都造成重大損害。

關(guān)鍵詞：小型露天采石場(chǎng)；邊坡穩(wěn)定性；成因；方法

小型露天采石場(chǎng)在開發(fā)過程中未注意考慮現(xiàn)場(chǎng)綜合環(huán)境治理、鑿巖穿孔、爆破物品運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)爆破、邊坡治理等開采環(huán)節(jié)中存在多方面對(duì)作業(yè)員的身心健康及生產(chǎn)設(shè)備造成威脅和傷害的因素，長(zhǎng)此以往給采石場(chǎng)安全生產(chǎn)埋下很多隱患，也給政府后期的治理工作加大難度。本文結(jié)合政府安全生產(chǎn)條例，從安全管理、采剝方法和采掘要素四個(gè)方面，全面論述造成小型露天采石場(chǎng)邊坡穩(wěn)定性隱患的原因及預(yù)防治理的措施。

1 影響邊坡穩(wěn)定的主要因素分析

1.1 安全管理方面

1.1.1 缺乏完善的安全生產(chǎn)規(guī)章制度。一部分小型采石場(chǎng)沒有制定全面規(guī)范的安全操作規(guī)程和安全生產(chǎn)責(zé)任制度，邊坡安全管理工作人員無章可循；另一部分采石場(chǎng)雖然依據(jù)國(guó)家安全生產(chǎn)條例制定了完善的安全管理規(guī)章制度，但是沒有有力的監(jiān)督管理組織，違章作業(yè)、違章指揮情況嚴(yán)重，安全管理并沒有得到貫徹落實(shí)。

1.1.2 組織機(jī)構(gòu)不健全。小型露天采石場(chǎng)大多為小型的私企，為節(jié)約成本，根本不會(huì)設(shè)立安全管理組織機(jī)構(gòu)，也不會(huì)配備專業(yè)的管理人員進(jìn)行隱患排查。

1.1.3 安全意識(shí)缺乏。小型的露天采石場(chǎng)從領(lǐng)導(dǎo)到作業(yè)員大多缺乏安全意識(shí)，安全教育和培訓(xùn)不到位，經(jīng)常出現(xiàn)作業(yè)人員無證上崗的情況。

1.1.4 安全生產(chǎn)與治理的專項(xiàng)資金大幅度縮水。小型露天采石場(chǎng)大多以追求最大利潤(rùn)為目的，盈利也主要用于擴(kuò)大再生產(chǎn)，用在安全教育、新工藝研發(fā)和設(shè)施設(shè)備更新、維修上的專項(xiàng)資金投入比例嚴(yán)重不足，對(duì)邊坡穩(wěn)定性治理工作棄之不顧。

1.2 采掘要素

1.2.1 臺(tái)階高度。邊坡的角度一般是固定的，臺(tái)階高度越大，臺(tái)階坡面上承重的巖體重量就會(huì)增加，且?guī)r體裸露的面積也會(huì)擴(kuò)大，受應(yīng)力釋放和風(fēng)化作用的影響會(huì)形成弱結(jié)構(gòu)面，邊坡穩(wěn)定性就會(huì)降低。

1.2.2 臺(tái)階坡面角。開采區(qū)巖石自身的穩(wěn)定性和巖石的性質(zhì)直接影響臺(tái)階坡面角的確定范圍。在邊坡角度確定時(shí)，臺(tái)階坡面角越大，坡面的穩(wěn)定性可能越差。巖體構(gòu)造中巖層層理對(duì)臺(tái)階坡面角的影響最大。因?yàn)閹r石層理面的傾向和邊坡的傾向相同時(shí)，臺(tái)階坡面角如果小于巖層層理面傾角，則臺(tái)階邊坡較穩(wěn)定。反之坡面的穩(wěn)定性就會(huì)降低，造成滾石或滑坡。

1.2.3 最終邊坡角。在邊坡參數(shù)中，最終邊坡角是影響邊坡穩(wěn)定性的決定性因素。邊坡角太大，會(huì)造成巖石結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)破壞，導(dǎo)致邊坡上部的載重加大，坡角巖體所承受的壓力也會(huì)加大，當(dāng)其超過受力臨界點(diǎn)后，坡角巖體就會(huì)被損壞，引起邊坡滑塌。

1.2.4 平臺(tái)寬度。當(dāng)臺(tái)階高度固定，安全平臺(tái)寬度小，則最終邊坡角就大，邊坡穩(wěn)定性就會(huì)受到影響。

1.3 采剝方法

1.3.1 在開采過程中，施工程序混亂，掘溝、采剝作業(yè)不到位，偏重開采，忽視掘溝、采剝現(xiàn)象嚴(yán)重。臺(tái)階設(shè)計(jì)不合理、作業(yè)面窄、作業(yè)線短等原因，直接影響采石場(chǎng)邊坡穩(wěn)定性。

1.3.2 施工開采順序混亂，沒有堅(jiān)持從上到下的開采順序，推進(jìn)方向不明確；另外在鑿巖穿孔、現(xiàn)場(chǎng)爆破過程中使用掏底崩落的開采方式，懸浮的巖體斷裂破碎，邊坡穩(wěn)定性受到影響。

1.4 爆破技術(shù)

爆破作業(yè)對(duì)邊坡穩(wěn)定性有著最直接的影響。爆破會(huì)對(duì)巖石產(chǎn)生劇烈震蕩和沖擊波，當(dāng)爆破地震波通過巖體時(shí)，會(huì)導(dǎo)致巖石破裂，而巖石潛在的破壞面和軟弱結(jié)構(gòu)面，由于額外的附加應(yīng)力導(dǎo)致節(jié)理裂隙張開，促使邊坡巖體沿節(jié)理裂隙或?qū)用婊?，爆破越靠近邊坡?duì)其穩(wěn)定性影響越大。

2 邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

根據(jù)工程地質(zhì)類比法，邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)，其中r表示巖石體重（KN/m3）；v表示巖石體積（m3）；θ表示結(jié)構(gòu)面傾角；β表示結(jié)構(gòu)面的內(nèi)摩擦角；A表示面的體積（m2）；C表示結(jié)構(gòu)面的粘聚力（K pa）。計(jì)算后的系數(shù)Ks≥1.35為一級(jí)邊坡；1.35>Ks≥1.30為二級(jí)邊坡；1.30>Ks≥1.25為三級(jí)邊坡。

3 確保邊坡穩(wěn)定的方法

小型露天采石場(chǎng)應(yīng)嚴(yán)格按照《金屬非金屬露天礦山安全規(guī)程》制定的開采流程進(jìn)行施工，堅(jiān)持從上到下的開采順序，杜絕單面坡式和掏采的錯(cuò)誤開采程序。制定完善安全施工管理的規(guī)章制度，并確保其貫徹實(shí)施，對(duì)違章亂采行為，進(jìn)行責(zé)任追究，加強(qiáng)施工作業(yè)人員的安全教育培訓(xùn)，提高其安全意識(shí)。

根據(jù)懸浮或者傾斜巖體的實(shí)際情況，對(duì)邊坡及時(shí)進(jìn)行平整和刷幫，改變邊坡的輪廓和形狀，降低邊坡高度或?qū)吰陆沁M(jìn)行削坡減載，永久性改變邊坡巖體內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)，提高邊坡的穩(wěn)定性。

實(shí)施規(guī)范的爆破工藝。預(yù)防爆破、緩沖爆破可以最大限度的減少爆破對(duì)后坡的后沖影響，降低爆破振動(dòng)，是目前邊坡控制爆破中使用最廣泛的工藝。當(dāng)巖石穩(wěn)定性和整體性差，難以形成裂隙面時(shí)，可采用光面爆破方法。

人工加固。針對(duì)巖石本身呈節(jié)理性發(fā)育，穩(wěn)定性差的開采區(qū)可以采用邊坡人工加固，對(duì)巖體進(jìn)行人工補(bǔ)強(qiáng)，增加其穩(wěn)定性，避免安全隱患。一般人工加固的方法可以分為兩大類：通過注漿加固法提高巖體的粘結(jié)強(qiáng)度；增加摩擦力輔助支擋結(jié)構(gòu)的加固法，工藝簡(jiǎn)單，但對(duì)于加強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性效果明顯。

為減少地表水滲入邊坡體內(nèi)，可以在露天開采上部境界外挖掘截水溝，阻擋采石場(chǎng)外的水流匯入采礦場(chǎng)內(nèi)。在裂縫發(fā)育、滲水嚴(yán)重部位設(shè)泄水孔，另外為減輕地下水給巖體造成的水壓力作用，可以使用水平鉆孔疏干方法和豎直鉆孔抽干法進(jìn)行疏導(dǎo)。

4 結(jié)語

綜上所述，保護(hù)礦山環(huán)境是實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，目前，我國(guó)眾多小型露天采石場(chǎng)正面臨著十分嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境退化和安全施工隱患，采石擾動(dòng)使巖體完整性及區(qū)段巖體的穩(wěn)定性減弱，采石場(chǎng)邊坡穩(wěn)定性失衡會(huì)造成的環(huán)境惡化、水土流失、生物多樣性銳減等問題，向采石場(chǎng)生態(tài)恢復(fù)的理論和技術(shù)提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，希望相關(guān)部門引起高度重視，對(duì)小型露天采石場(chǎng)加強(qiáng)監(jiān)督管理，提高采石區(qū)的投資環(huán)境，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：湯志磊（1985- ），男，云南富源人，本科，助理工程師，主要從事安全生產(chǎn)監(jiān)督管理工作。endprint