大型金屬礦山邊坡地質(zhì)災(zāi)害治理及預(yù)防措施

盧 遙

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第五地質(zhì)勘查院，河南 鄭州 450000）

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會對金屬礦產(chǎn)的需求與消耗也在不斷增加，這對于金屬礦產(chǎn)業(yè)提供了更大的發(fā)展機(jī)會。由于在金屬礦的快速發(fā)展使礦山企業(yè)數(shù)量不斷增加，但由于其屬于企業(yè)管理，且部分大型金屬礦山的開采方法和選礦工藝落后，在缺少環(huán)保措施的情況下加劇礦區(qū)環(huán)境破壞[1]。大型金屬礦山開采環(huán)境的惡化，使金屬礦山開采環(huán)境明顯惡化，潛在危害逐漸增加，這不僅會造設(shè)備損壞、人員傷亡、資源浪費(fèi)甚至?xí)斐傻V井關(guān)閉等嚴(yán)重后果。礦山邊坡地質(zhì)災(zāi)害作為大型金屬礦山災(zāi)害中最常見的問題之一，不僅嚴(yán)重影響到大型金屬礦山的發(fā)展，更嚴(yán)重制約了社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)。大型金屬礦山邊坡地質(zhì)災(zāi)害主要由于采礦方法選擇不當(dāng)、過度開采等人為因素引起，其主要類型為場冒頂、深井巖爆、礦震、地表塌陷等[2]。因此對大型金屬礦山邊坡地質(zhì)災(zāi)害治理及預(yù)防措施進(jìn)行研究，從而對邊坡地質(zhì)問題進(jìn)行有效處理。1 大型金屬礦山邊坡地質(zhì)災(zāi)害治理

（1）預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)法。預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)法作為大型礦山邊坡災(zāi)害治理中較為有效的方法，其主要具有增加邊坡穩(wěn)定性、改善壩體應(yīng)力、降低開挖工程量等特點(diǎn)，同時由于施工簡單、效益顯著以及設(shè)計合理等優(yōu)點(diǎn)，因此在大型礦山邊坡災(zāi)害中被普遍應(yīng)用。在實(shí)施過程中，主要根據(jù)錨索固定部位的受力狀態(tài)，從而選擇壓力型錨索與張拉型錨索兩種[3]。在施工過程中，首先對錨孔的測放進(jìn)行檢測，并根據(jù)鉆孔的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行鉆孔作業(yè)，在鉆孔作業(yè)完成后，對鉆孔進(jìn)行清理與檢查，檢查完畢后進(jìn)行注漿操作。最后通過制作地梁對錨索進(jìn)行固定，從而實(shí)現(xiàn)封錨操作。預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)法主要針對大型金屬礦山地基表面任一點(diǎn)的沉陷與該點(diǎn)單位面積所受壓力進(jìn)行計算：

P（ KPa）為土體表面某點(diǎn)單位面積壓力；k為基床系數(shù)（kN/m3）；y為對應(yīng)點(diǎn)的豎向位移（m）。

其基床系數(shù)參考，如表1所示。

表1 基床系數(shù)參考

在計算過程中，當(dāng)?shù)鼗砻嫔夏骋稽c(diǎn)壓力作用p時，只在荷載作用范圍內(nèi)產(chǎn)生位移。如果地基與梁之間始終保持接觸，則可以得到地基梁的基本微分方程：

（2）錨噴支護(hù)法。錨噴支護(hù)法在對大型金屬礦山邊坡地質(zhì)災(zāi)害治理中的應(yīng)用，主要由錨桿和噴射混凝土面板兩個部分組。其主要工作原理為將圍巖、噴射混凝土以及錨桿組成共同承載的結(jié)構(gòu)，從而有效抑制金屬礦山邊坡地質(zhì)變形，尤其在防止巖體松落、調(diào)整圍巖應(yīng)力分布等方面有著十分顯著的效果[4]。在錨噴支護(hù)法應(yīng)用過程中，主要根據(jù)圍巖具體地質(zhì)條件將其分為單獨(dú)采用錨桿、錨桿結(jié)合噴射混凝土、單獨(dú)采用噴射混凝土錨噴加金屬網(wǎng)以及錨桿和噴射混凝土加設(shè)單層或雙層鋼筋網(wǎng)等五種方式。其中，錨桿結(jié)合噴射混凝土主要用于于地下洞室的頂拱與邊墻加固、單獨(dú)采用噴射混凝土多用于整體加固，而單獨(dú)采用錨桿多用于局部加固。在實(shí)際應(yīng)用過程中不僅需要對原材料配置進(jìn)行研究控制，其次在加工錨桿孔時，在施工前需要對錨孔直徑進(jìn)行嚴(yán)格控制。在錨桿安裝完成后三天內(nèi)不能承載任何懸掛物件。

（3）混凝土噴射加固法。在大型金屬礦山邊坡地質(zhì)災(zāi)害治理方法中，混凝土噴射加固主要應(yīng)用于風(fēng)化程度較嚴(yán)重或已經(jīng)發(fā)生小型坍塌、巖石強(qiáng)度不大的結(jié)構(gòu)中凝土噴射加固法能夠在封閉地質(zhì)災(zāi)害巖石土體以及處理地質(zhì)表面問題方面效果顯著[5]?；炷羾娚浼庸谭ㄊ疽鈭D，如圖1所示。

混凝土噴射加固法能夠增加金屬礦山巖石結(jié)構(gòu)抗侵害性，加強(qiáng)巖體與錨桿之間的鞏固性。

2 大型金屬礦山邊坡地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防措施

（1）改善土質(zhì)法。大型金屬礦山邊坡地質(zhì)預(yù)防措施中主要以改善土質(zhì)為基礎(chǔ)，其主要作用為針對礦山內(nèi)土性質(zhì)進(jìn)行改善，從而實(shí)現(xiàn)邊坡地質(zhì)優(yōu)化。在應(yīng)用過程中，需要注意根據(jù)礦山地質(zhì)實(shí)際情況進(jìn)行多種方法相結(jié)合。一般情況下，主要采用膠結(jié)、擠密、排水等方法相結(jié)合的方式。其應(yīng)用原則主要以避免土壤過分潮濕可使用排水為主，通過擠密使土粒間的間隙表小，從而增加礦山突然穩(wěn)定性，最后利用膠結(jié)用水對土壤層內(nèi)礦物質(zhì)的進(jìn)行溶解，從而實(shí)現(xiàn)土質(zhì)鞏固。

表3 噴混植草技術(shù)與其他技術(shù)對比效果

（2）液壓噴播種草技術(shù)。大型金屬礦山邊坡地質(zhì)災(zāi)害主要原因在于其地質(zhì)問題，因此，采用壓噴播種草技術(shù)。技術(shù)主要利用肥料、木纖維、液劑保水劑、染色劑、粘合劑等混合，將其混合物噴射在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)，從而利用生物方法進(jìn)行草坪綠化。其噴植混合配料表，如表2所示。

表2 噴植混合配料表

在應(yīng)用過程中，噴混植草技術(shù)與其他技術(shù)對比效果如表3所示。

3 結(jié)語

對大型金屬礦山資源合理有效地利用，在開發(fā)過程中保護(hù)礦山環(huán)境，加強(qiáng)對工程監(jiān)測與信息化管理，從而實(shí)現(xiàn)礦業(yè)的可持續(xù)發(fā)展是一個長期而重要的工作。在大型金屬礦山開采過程中，邊坡災(zāi)害作為最常見的災(zāi)害之一。通過對其邊坡地質(zhì)災(zāi)害治理方法與預(yù)防措施進(jìn)行研究，針對不同地質(zhì)災(zāi)害特點(diǎn)進(jìn)行研究，從而發(fā)揮相關(guān)技術(shù)的最佳效果。