礦山滑坡的形成機理及邊坡的治理問題

樸井龍

摘 要：礦山滑坡形成機理以及邊坡治理問題一直都是專業(yè)難點，為提高礦山開采作業(yè)安全性，必須要基于邊坡實際情況，確定科學(xué)合理的處理方案，避免其在施工過程中出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象?；诎踩鳂I(yè)原則，總結(jié)礦山邊坡失穩(wěn)原因，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，采取有效措施進行處理防護，在最大程度上來降低甚至消除安全隱患。本文主要分析礦山滑坡形成及機理和邊坡治理問題，進而提出以下內(nèi)容，希望能夠為同行業(yè)工作人員提供相應(yīng)的參考價值。

關(guān)鍵詞：礦山滑坡；形成機理；治理問題

導(dǎo)言

礦山的露天開采，使礦山上覆地層巖土體卸載，造成巖土體向臨空面的卸荷回彈，此時邊坡內(nèi)部的應(yīng)力場發(fā)生改變。隨著礦山開采的繼續(xù)進行，邊坡上松散的巖土體常常沿著已存在的軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)生滑移。礦山開采形成的高陡邊坡會危及當?shù)厝嗣袢罕姷纳畎踩硪环矫?，也違背了國家關(guān)于環(huán)境建設(shè)的相關(guān)政策，破壞了當?shù)氐淖匀痪坝^。例如：20世紀80年代，我國西北部某露天礦因列車通過時的擾動，產(chǎn)生小規(guī)?；瑒?，面積可達到64300m?，造成了4個開采工作面被掩埋。但是過去礦山開采遺留下的高陡坡治理依然是一個很嚴重的問題，所以探究礦山滑坡的形成機理及邊坡的治理問題顯得尤為重要。

礦山邊坡的主要特點

礦山開采過程中形成的邊坡一般比其它施工形成的切坡更高，一般為幾十米甚至上百米，走向為幾百米或幾公里。其坡度一般也比較陡，有時甚至和礦坑底部相互垂直。此時，沿走向暴露的土體比較多，需要較大的投入治理。對于礦產(chǎn)開采，一般需要幾年到幾十年。開采過程由上至下，導(dǎo)致上部巖層保持穩(wěn)定的年限更長，而下部巖層需保持其穩(wěn)定性的年限較上部短。礦山開采過程中要爆破開采時的爆破荷載，機械運作震動以及車輛往復(fù)，都對礦山的巖土體造成影響，是其穩(wěn)定性的影響因素之一。對礦山邊坡常見問題原因進行分析，在對其進行處理時，根本上就是要對其力學(xué)平衡狀態(tài)進行調(diào)整，提高其穩(wěn)定性，避免施工階段出現(xiàn)失穩(wěn)問題，而降低施工安全性。邊坡治理可分為預(yù)防性處理和補救性處理兩種，根據(jù)其特點一般預(yù)防性處理應(yīng)用于潛在不穩(wěn)定性邊坡，補救性處理則應(yīng)用于處于變形破壞過程中的邊坡或者是已經(jīng)破壞的邊坡。實際處理中可根據(jù)邊坡狀態(tài)來選擇處理科學(xué)合理的方法。

3.滑坡形成的原因

滑坡屬于一種常見的礦山地質(zhì)災(zāi)害，又有‘走山、‘土溜等俗稱，一般我們把在斜坡上的土體或者斜坡上的巖石沿著斜坡的軟弱面整體向下滑動的現(xiàn)象稱之為滑坡。造成滑坡的原因主要有河流的沖刷、地下水、礦震、人為因素等。筆者通過查閱大量資料，并根據(jù)自己的工作經(jīng)驗認為滑坡形成的原因主要可以從以下幾層次上進行說明：

（1）礦體的物理性質(zhì)。礦體的物理性質(zhì)對邊坡的強度有影響，很多礦體的物理性質(zhì)比較容易被軟化，一旦遭受外力的壓迫就會造成滑坡現(xiàn)象。從力學(xué)的角度上看這些性質(zhì)礦體很容易造成滑坡。（3）外部浸水對邊坡的破壞。假設(shè)邊坡結(jié)構(gòu)長時間被水浸泡，其礦體結(jié)構(gòu)又是易軟化的物理性質(zhì)，發(fā)生滑坡事故的幾率會大大上升。由于水具有流動性，能降低礦物結(jié)構(gòu)強度，并且雨季雨水造成的沖刷會造成邊坡坡根的破壞，還有水庫蓄水也會影響周邊邊坡的穩(wěn)定性。（4）礦震對邊坡結(jié)構(gòu)的破壞。礦震是大型的自然災(zāi)害，能使礦震發(fā)生區(qū)的礦體結(jié)構(gòu)在很短的時間內(nèi)發(fā)生強烈的破壞，礦震會造成邊坡地帶原有結(jié)構(gòu)的物理變化，產(chǎn)生新的結(jié)構(gòu)面。如果礦震等級達到六級以上，滑坡的可能性是十分大的。（5）人為因素對邊坡的影響。人為因素的種類比較復(fù)雜，常見的人為原因有人工削坡，亂砍濫伐，采煤挖礦，攔水造壩，采石搬山等。

礦山邊坡穩(wěn)定分析

一是礦山邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。邊坡礦層的結(jié)構(gòu)是造成山體滑坡現(xiàn)象的重要原因，其次是水流。礦層地質(zhì)結(jié)構(gòu)會影響其在滑坡發(fā)生時的滑動速度、滑動規(guī)模、滑動條件等，最主要的是礦層滑動面對穩(wěn)定性影響。假設(shè)要進行野外作業(yè)或者野外礦山地質(zhì)勘探需要根據(jù)邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性注意以下幾點：首先，順坡結(jié)構(gòu)更有可能形成滑動面，假設(shè)礦層面的傾斜度不高于邊坡的坡根，礦層會演變成較為完整的滑動面。假設(shè)礦層的傾斜度不低于邊坡結(jié)構(gòu)的坡根，要注意礦層與傾斜度的滑動面，避免造成危害。當?shù)V層的傾斜度比較低緩時，就比較穩(wěn)定。同理，如果較高，發(fā)生滑坡可能性就比較大。其次，圓弧形滑動面，松散體礦層造成的滑坡一般是呈現(xiàn)圓弧狀的，很多礦層受到切層的影響也會出現(xiàn)圓弧狀。如果在災(zāi)害治理中對坡根進行壓腳的方法能抑制一部分滑坡現(xiàn)象的發(fā)生。二是人工邊坡穩(wěn)定坡度的選擇。在礦山施工中，自然形成的邊坡一般不能滿足施工作業(yè)的需要，必須進行人為加工。通過開挖、切削等方式對原有的自然邊坡進行改造，形成具有穩(wěn)定性的、人工操作的邊坡結(jié)構(gòu)。首先確定需要的坡度，要考慮原有礦物的物理性質(zhì)和邊坡結(jié)構(gòu)面，還要考慮降水影響。

滑坡的預(yù)防及治理

不同邊坡在治理和預(yù)防上也不相同，為了防止滑坡現(xiàn)象發(fā)生，減少災(zāi)害，必須對滑坡現(xiàn)象進行預(yù)防和治理。根據(jù)滑坡產(chǎn)生的種類，對不穩(wěn)定邊坡需要從以下方面進行處理。一是地表水和地下水相關(guān)問題。水流是引起滑坡現(xiàn)象的重要原因。通過降水造成地表水增多，進而下滲力也增強，滑動面被軟化就會產(chǎn)生礦層的膨脹，弱化其強度和穩(wěn)定性。要想解決這一問題，需要在邊坡體外修筑相關(guān)的建筑作業(yè)，如環(huán)形截水溝、放射狀排水溝。對地下水造成的礦體表面松動一般在邊坡內(nèi)設(shè)置排水平洞或開挖滲溝。二是抗滑樁?？够瑯吨饕僮魇菍⒉煌N類的樁體嵌入邊坡滑動面下，對滑坡現(xiàn)象起到阻礙作用?？够瑯对诓贾蒙舷嗷ソ诲e排列，能有效應(yīng)對小型滑坡，如均質(zhì)滑坡。三是減荷與壓腳。減荷是為了減少上部礦層的下滑力，壓腳是增大邊坡坡阻滑力。這種方式能改善礦山邊坡的平衡性，對邊坡出現(xiàn)反弧現(xiàn)象最為管用。但上緩下陡邊坡不適用于此方法。

6 結(jié)論

綜上所訴，邊坡是維護礦山地質(zhì)安全的重要保護結(jié)構(gòu)。為了使礦山邊坡工程得到持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展，相關(guān)單位需要做好前期礦產(chǎn)勘探工作，并對礦山建筑施工工藝進行分析，設(shè)置出最適合該地邊坡體系的建設(shè)方案。對滑坡治理方案是多樣化的，要采用科學(xué)技術(shù)和先進的方法保證邊坡穩(wěn)定性，有效處理礦山地質(zhì)災(zāi)害問題。邊坡穩(wěn)定性在地質(zhì)災(zāi)害治理工程中比較重要。邊坡的主要作用是確保周邊地質(zhì)結(jié)構(gòu)安全與穩(wěn)定，可依據(jù)具體的地質(zhì)情況及區(qū)域空間背景，對其進行科學(xué)合理的規(guī)劃，以達到良好的使用效果，提高整體工程質(zhì)量。施工單位要在項目初期，將勘查工作落實到位，對滑坡病害進行明確認知，分析邊坡穩(wěn)定性，設(shè)計和制定具體的支護方案，保障整體工程質(zhì)量。

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（作者單位：陜西省一三一煤田地質(zhì)有限公司）