分析高陡邊坡下采礦安全問(wèn)題及處理

沈斌

摘 要：在高陡邊坡下實(shí)施采礦的相關(guān)工作，會(huì)產(chǎn)生很多的隱患和安全問(wèn)題，也是采礦事故發(fā)生最多的因素。由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及巖體結(jié)構(gòu)之間會(huì)存在很大的差異性，空采區(qū)域的位置以及應(yīng)用的開(kāi)采方式有很大的不同，所以產(chǎn)生的情況和后果也各不相同。有時(shí)會(huì)產(chǎn)生崩塌情況、有時(shí)會(huì)產(chǎn)生滑坡的情況。甚至地表出現(xiàn)了開(kāi)裂，但是邊坡以及山體還非常穩(wěn)定。因此，對(duì)于高陡邊坡下怎樣才能全面保證采礦的安全性要給出深入的探究，制定相應(yīng)的解決措施。所以，本文針對(duì)高陡邊坡下采礦安全問(wèn)題及處理做出了進(jìn)一步探究，對(duì)工程概況、邊坡變形安全監(jiān)測(cè)、爆破震動(dòng)安全以及監(jiān)測(cè)給出了詳細(xì)的分析。

關(guān)鍵詞：高陡邊坡；采礦安全；問(wèn)題；處理

中圖分類(lèi)號(hào)：TD861.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）20-0194-02

高陡邊坡下實(shí)施采礦工作，會(huì)存在一些安全方面的問(wèn)題，所以對(duì)于高陡邊坡下的采礦工作，為社會(huì)非常關(guān)注的問(wèn)題。在近年來(lái)出現(xiàn)的多起安全事故中，采空區(qū)上邊坡穩(wěn)定問(wèn)題，一直引發(fā)安全事故的重要因素。在對(duì)采空區(qū)上邊坡場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)的分析之后，發(fā)現(xiàn)并不是所有的采空區(qū)上坡都會(huì)產(chǎn)生事故。因?yàn)榈刭|(zhì)結(jié)構(gòu)以及巖體結(jié)構(gòu)之間會(huì)存在很大的差異性，空采區(qū)域的位置以及應(yīng)用的開(kāi)采方式有很大的不同，所以產(chǎn)生的情況和后果也各不相同。有時(shí)會(huì)產(chǎn)生崩塌情況、有時(shí)會(huì)產(chǎn)生滑坡的情況。甚至地表出現(xiàn)了開(kāi)裂，但是邊坡以及山體還非常穩(wěn)定。所以說(shuō)，空采區(qū)上邊坡的穩(wěn)定性是非常復(fù)雜的一項(xiàng)問(wèn)題，針對(duì)不同情況產(chǎn)生的安全問(wèn)題，要制定不同的解決策略。

1 工程概況

某露天采礦場(chǎng)當(dāng)中，由20世紀(jì)70年代的山坡露天礦轉(zhuǎn)為了深凹露天礦進(jìn)行開(kāi)采，開(kāi)采最低的區(qū)域已經(jīng)到了-168m，邊坡的最高處已經(jīng)達(dá)到了440m，其高陡情況非常嚴(yán)重。當(dāng)前，東露天采場(chǎng)已經(jīng)實(shí)施了閉坑，轉(zhuǎn)為地下進(jìn)行開(kāi)采的形式，但邊幫的區(qū)域有非常多的掛幫礦體，為了對(duì)資源進(jìn)行回收，要針對(duì)北幫的2掛幫礦體實(shí)施擴(kuò)幫。2掛幫礦體主要為尖山主礦體當(dāng)中留下的殘留礦，走向大約有65m，其厚度有45m左右，并且礦體被整個(gè)大斷層橫穿。因?yàn)閽鞄偷V賦存的條件，存在一定的特殊性，在實(shí)際開(kāi)采的過(guò)程中，一直都是需要重點(diǎn)探究的問(wèn)題，其中涉及到了地質(zhì)學(xué)以及采礦工程、巖土工程安全性等眾多個(gè)問(wèn)題。采礦邊坡當(dāng)中的掛幫礦，為強(qiáng)制進(jìn)行開(kāi)采的行為，存在的安全問(wèn)題主要包括兩個(gè)方面：①為在采動(dòng)條件下坡，對(duì)巖體自身的穩(wěn)定性進(jìn)行保留；②在回采的過(guò)程中涉及到的安全問(wèn)題。兩者相互之間存在很大的聯(lián)系，相互之間進(jìn)行影響，只有保障兩者的絕對(duì)安全，才能真正實(shí)現(xiàn)進(jìn)高效開(kāi)采的目標(biāo)。

2 邊坡變形安全監(jiān)測(cè)

在對(duì)露天況進(jìn)行開(kāi)采的過(guò)程中，會(huì)受到很多安全因素的影響，在各項(xiàng)因素的共同影響下，會(huì)導(dǎo)致巖體發(fā)生破壞的情況，出現(xiàn)嚴(yán)重的邊坡變形，其中導(dǎo)致邊坡失去了穩(wěn)定性，出現(xiàn)了滑坡等安全事故。因?yàn)檫吰伦冃问菑奈⒂^變形慢慢向宏觀變形進(jìn)行轉(zhuǎn)化的一項(xiàng)過(guò)程，通常情況下，從發(fā)生自變形一直到最后失去穩(wěn)定性，會(huì)經(jīng)歷一段時(shí)間[1]。所以，在產(chǎn)生變形的過(guò)程中，要使用恰當(dāng)?shù)男问綄?duì)其實(shí)施監(jiān)測(cè)，以便對(duì)變形的過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格的控制，保障邊坡的穩(wěn)定性。利用變形監(jiān)測(cè)的實(shí)施，還可對(duì)邊坡變形的變化以及發(fā)展的規(guī)律進(jìn)行掌握，及時(shí)預(yù)報(bào)變形的情況防止邊坡失去穩(wěn)定性，提升安全性。

2.1 監(jiān)測(cè)的具體方案

結(jié)合當(dāng)前已經(jīng)有的設(shè)備和工程需求，變形監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)項(xiàng)目為表層巖體水平以及垂直位移監(jiān)測(cè)。

2.2 布置測(cè)點(diǎn)的原則

邊坡監(jiān)測(cè)斷面一般會(huì)在地質(zhì)條件比較差的地方。由于在該項(xiàng)工程當(dāng)中，2掛幫礦的實(shí)際開(kāi)采工作，會(huì)因?yàn)閿鄬赢a(chǎn)生很大的影響[2]。開(kāi)采區(qū)邊坡被破壞的形式為散體塌落以及側(cè)向楔形破壞。所以，對(duì)于制定的監(jiān)測(cè)方案，要對(duì)正上方當(dāng)中的巖體變形和斷層上盤(pán)因開(kāi)采產(chǎn)生的側(cè)向變形給予高度的重視。

2.3 監(jiān)測(cè)設(shè)備

應(yīng)用礦山當(dāng)中現(xiàn)有的設(shè)備，檢測(cè)儀器為瑞卡徠卡TPS400電子全站儀。

2.4 監(jiān)測(cè)的具體要求

監(jiān)測(cè)的具體周期可以每月進(jìn)行一次，在雨季和測(cè)量發(fā)生異常的情況下，要提升測(cè)量的密度[3]。在完成測(cè)量之后，要做好相應(yīng)的記錄，明確記錄好其中的控制點(diǎn)以及觀測(cè)點(diǎn)，標(biāo)記好坐標(biāo)等，以便對(duì)時(shí)間和氣溫等進(jìn)行詳細(xì)的觀測(cè)。

2.5 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及分析

結(jié)合實(shí)際的開(kāi)采進(jìn)度，對(duì)于邊坡的監(jiān)測(cè)，獲取了掛幫礦開(kāi)挖過(guò)程當(dāng)中的邊坡變形數(shù)據(jù)。結(jié)合露天礦的相關(guān)監(jiān)測(cè)方式，可對(duì)計(jì)算成果表格進(jìn)行構(gòu)建，經(jīng)過(guò)詳細(xì)的分析統(tǒng)計(jì)之后，便可獲取2掛幫礦開(kāi)采當(dāng)中的邊坡變形特征。

（1）在對(duì)掛幫礦進(jìn)行開(kāi)采的過(guò)程中，邊坡會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變形，特別是在斷層處的邊坡，產(chǎn)生的變形非常大。

（2）邊坡的變形向開(kāi)挖臨空面推進(jìn)，變形的具體量與邊坡所在的區(qū)域位置以及高程有著直接的關(guān)系。

（3）結(jié)合回歸分析，X、Y、Z三向累計(jì)位移量會(huì)逐步穩(wěn)定，這時(shí)產(chǎn)生滑坡的可能性逐漸減小。

3 爆破震動(dòng)安全以及監(jiān)測(cè)

3.1 爆破參數(shù)的相關(guān)優(yōu)化設(shè)計(jì)

在一定的工程地質(zhì)條件當(dāng)中，礦山當(dāng)中容易產(chǎn)生不同的爆破振動(dòng)，對(duì)高陡邊坡的穩(wěn)定性會(huì)造成十分嚴(yán)重的影響，特別是在裂縫比較多，以及出現(xiàn)破碎的發(fā)育帶當(dāng)中，產(chǎn)生的后果會(huì)更加嚴(yán)重[4]。該露天礦的相關(guān)開(kāi)采工作為在之前的采場(chǎng)高陡坡下實(shí)施的，加之?dāng)鄬訉?duì)礦體進(jìn)行橫穿的情況，要對(duì)回采爆破給予保障，以便提升高陡邊坡的穩(wěn)定性。所以，要使用減震控爆的相關(guān)技術(shù)，對(duì)爆破的參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)的優(yōu)化，以便對(duì)爆破的震動(dòng)危害進(jìn)行減小。

（1）在境界線(xiàn)當(dāng)中，有條件的需要使用預(yù)裂爆破，可產(chǎn)生一條裂縫，以便隔絕爆破地震波向保留巖體的相關(guān)傳播。對(duì)于光面爆破的使用，可最大程度的減少爆破對(duì)邊坡產(chǎn)生的危害。

（2）要對(duì)生產(chǎn)爆破的最大用藥量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，使用勤放炮以及放小炮的形式，對(duì)爆破的危害進(jìn)行嚴(yán)格控制，一次最大用藥量不能小于600kg。

應(yīng)用單排逐孔進(jìn)行爆破，可將單響的最大用藥量減小。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)便是，每次一排炮孔進(jìn)行爆破，并將前斷和后斷的起爆時(shí)間，在最開(kāi)始的時(shí)候，使用最大級(jí)級(jí)別的雷管，并設(shè)置好跳段。

3.2 爆破震動(dòng)的監(jiān)測(cè)工作

（1）測(cè)試系統(tǒng)。爆破振動(dòng)測(cè)試使用最多的為電測(cè)法，應(yīng)用磁場(chǎng)當(dāng)中敏感元件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使振動(dòng)和產(chǎn)生構(gòu)成電信號(hào)，之后利用二次儀表以及記錄裝置，獲取相應(yīng)的振動(dòng)信號(hào)。

（2）監(jiān)測(cè)設(shè)備，監(jiān)測(cè)儀器為T(mén)S3850爆破振動(dòng)儀。

3.3 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

（1）在對(duì)掛幫礦實(shí)施爆破開(kāi)采的過(guò)程當(dāng)中，不同測(cè)點(diǎn)當(dāng)中的垂直方向振速與水平振速并沒(méi)有太大的差別，其中最大的振動(dòng)速度比危險(xiǎn)邊坡臨界振動(dòng)速值還小，所以可認(rèn)為當(dāng)前的爆破參數(shù)是可以實(shí)施的[5]。

（2）爆破主振動(dòng)的頻率與邊坡的自振頻率進(jìn)行比較，會(huì)更大一些，所以邊坡不會(huì)被破壞[6]。

（3）爆破振動(dòng)的持續(xù)時(shí)間，通常會(huì)保持在500ms以?xún)?nèi)。

4 結(jié)束語(yǔ)

總之，在對(duì)采空區(qū)上邊坡實(shí)施詳細(xì)分析的過(guò)程中，要對(duì)高陡邊坡下相關(guān)采礦工作的安全性給予高度的重視。其中要對(duì)采礦區(qū)域的地質(zhì)情況、巖體情況等實(shí)施詳細(xì)的分析，并結(jié)合巖層被破壞的實(shí)際情況，制定相應(yīng)的解決措施。對(duì)于某些開(kāi)采方式的應(yīng)用，會(huì)由于采空區(qū)面積的增長(zhǎng)逐漸增大，不斷對(duì)力的作用進(jìn)行傳遞，最后邊坡便失去了穩(wěn)定性。由于這一過(guò)程是從微觀慢慢開(kāi)始變化的，所以應(yīng)用監(jiān)測(cè)的形式對(duì)其進(jìn)行控制，以前對(duì)其變形等有所了解，制定有針對(duì)性的解決措施。

參考文獻(xiàn)

[1]張 科，范文臣，程赫明.高陡邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)與優(yōu)化設(shè)計(jì)集成技術(shù)研究[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2017，13（06）：1711～1716.

[2]陶志剛，郝振立，袁小峰，高毓山.南芬露天鐵礦高陡邊坡危險(xiǎn)性區(qū)劃研究[J].礦冶工程，2016，36（01）：20～25.

[3]李 博，楊志強(qiáng)，高 謙.深凹露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采對(duì)高陡邊坡穩(wěn)定性影響數(shù)值分析[J].礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā)，2015，35（02）：65～68.

[4]朱華碧，陶干強(qiáng)，段利波.采礦爆破荷載作用下高陡邊坡穩(wěn)定性數(shù)值模擬分析[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2010，26（03）：70～73.

[5]李 揚(yáng)，梅林芳，周傳波.露天轉(zhuǎn)地下崩落法開(kāi)采對(duì)高陡邊坡影響的數(shù)值模擬[J].礦冶工程，2008（03）：14～18+21.

[6]蔡路軍，馬建軍，江 兵，虞 玨，章啟忠.高陡邊坡下采礦安全問(wèn)題分析探討[J].礦業(yè)快報(bào)，2006（03）：33～35.

收稿日期：2018-6-2

作者簡(jiǎn)介：沈 斌（1983-），男，壯族，廣西貴港人，工程師，本科，主要從事礦山方面的工作。