某硅石礦礦山高陡邊坡治理方法分析

王愛華

寧夏天宏爆破有限公司

某硅石礦礦山高陡邊坡治理方法分析

王愛華

寧夏天宏爆破有限公司

結合某硅石礦礦山高陡邊坡治理方案，討論了小型露天礦山不規(guī)范開采活動而造成的滑坡等礦山地質(zhì)災害問題，對滑坡成因和治理措施進行分析，并詳細介紹了控制爆破技術進行削坡減載，對高陡邊坡實施修復式開采整治的過程和具體方法。

高陡邊坡；滑坡；控制爆破；治理

近年來隨著某市鐵合金、碳化硅、工業(yè)硅等高耗能工業(yè)的興起，硅石開采亦得到了快速發(fā)展。本區(qū)硅石礦產(chǎn)包括石英砂巖、石英巖兩種，分布面積大、儲量豐富，是該區(qū)優(yōu)勢礦種之一，但因無序、破壞性開采造成現(xiàn)有礦區(qū)普遍作業(yè)面零亂、險象一生，存在嚴重的滑坡、崩塌等地質(zhì)災害傾向，礦石資源可利用效率低下，無法達到規(guī)模生產(chǎn)的條件，難以滿足新建生產(chǎn)線的正常生產(chǎn)需求，并存在嚴重的安全隱患。本文針對采礦場邊坡失穩(wěn)的地質(zhì)災害問題，提出了該礦山的邊坡治理方案。

1 礦山地質(zhì)環(huán)境概況

1.1 礦區(qū)概況

白虎洞硅石礦位于賀蘭山北段東麓惠農(nóng)區(qū)白虎洞黑石夾道溝，礦石儲量大、礦體厚度大、抗爆性能強、化學成份穩(wěn)定、有害雜質(zhì)含量較低。礦區(qū)有3處已開采宕口，通向三個采面，分別為1365m水平、1360m水平和1370m水平，已沿探明縱向礦床間斷無序開采寬約60～130米，因無序、破壞性開采，存在嚴重的滑坡、崩塌等地質(zhì)災害傾向。

1.2 礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀

礦區(qū)屬賀蘭山北段東麓山地，地勢地勢西北高東南低，礦區(qū)內(nèi)海拔最高1520m，最低1360m，相對高差160m，地形坡度35°～55°。礦體東西最大長度為1025m，南北寬300m，厚度232m，走向北東，產(chǎn)狀為140°∠4～7°。礦體賦存標高＋1520～1288m，絕大部分裸露于地表，局部為第四系所覆蓋，覆蓋物厚度一般0.5 m～2m。礦體穩(wěn)固性較好，其抗壓強度值為260MPa，為中等堅固性巖，巖石風化程度較低，據(jù)現(xiàn)有采場揭露可知，風化殼厚度在0.2～0.5m之間；穩(wěn)固性較好，巖石風化程度較低，為中等堅固性巖，屬于工程地質(zhì)條件簡單型礦床，適宜露天開采。

2 礦山邊坡治理方案

2.1 滑坡成因分析和主要防治措施

2.1.1 滑坡成因分析

滑坡是巖土體自重、構造力、滲透力等綜合結果，指位于斜坡的巖土體在重力以及水等外力作用下沿某一結構軟弱面發(fā)生位移的一種不良地質(zhì)現(xiàn)象。在邊坡開挖前巖土體內(nèi)部處于相對平衡狀態(tài)，當開挖進行過程中巖體面臨采場的一側出現(xiàn)臨空狀態(tài)，導致該方向失去支撐力，巖體內(nèi)部應力場會不斷進行調(diào)整與變化，最終會導致在坡腳和坡頂附近出現(xiàn)應力集中區(qū)域，當該處應力超過其強度時則會導致巖體破壞形成滑坡。

滑坡的形成主要受邊坡穩(wěn)定性的因素影響。影響邊坡穩(wěn)定性的因素有內(nèi)在因素和外在因素兩個方面。內(nèi)在因素有組成邊坡巖土體的性質(zhì)、地質(zhì)構造、巖體結構等。外在因素有地表水和地下水的作用、地震、風化作用和爆破等。其中地表水和地下水是影響邊坡穩(wěn)定最重要、最活躍的外在因素，其他大多起觸發(fā)作用。

2.1.2 滑坡的主要防治措施

治理滑坡應該堅持以防為主、綜合治理、及時處理的原則。結合邊坡失穩(wěn)的因素和滑坡形成的內(nèi)外部條件，治理滑坡可以從以下兩個大的方面著手。

2.1.2.1 消除和減輕地表水和地下水的危害

滑坡的發(fā)生常和水的作用有密切的關系，水的作用，往往是引起滑坡的主要因素，因此，消除和減輕水對邊坡的危害尤其重要，防止外圍地表水進入滑坡區(qū)，可在滑坡邊界修截水溝；在滑坡區(qū)內(nèi)，可在坡面修筑排水溝。對于巖質(zhì)邊坡還可用噴混凝土護面或掛鋼筋網(wǎng)噴混凝土。

2.1.2.2 改善邊坡巖土體的力學強度

通過一定的工程技術措施，改善邊坡巖土的力學強度，提高其抗滑力，減小滑動力。常用的措施有：(1)削坡減載；用降低坡高或放緩坡角來改善邊坡的穩(wěn)定性。削坡設計應盡量削減不穩(wěn)定巖土體的高度，而阻滑部分巖土體不應削減。(2)邊坡人工加固，有修筑擋土墻、護墻、錨桿或錨索、固結灌漿、邊坡柔性防護技術等。

2.2 方案設計思路

本礦山開采為山坡露采，一直采用陡坡開采，現(xiàn)實際開采邊坡角已超過65°，相對高差超過100m，高陡邊坡帶來的安全生產(chǎn)隱患亟待治理。由于礦山仍在開采建設期，只能采用控制爆破技術進行削坡減載，達到設計臺階開采要求的治理方案，具體設計思路為按原礦山開采設計要求水平臺階分層的開采方法進行開拓布置，因原始地形地貌已破壞，現(xiàn)施工機械無法到達山頂，只能在二采點現(xiàn)有工作面采用硐室爆破方法進行治理，利用爆破巖料修筑到1400m高程作業(yè)平臺，再利用硐室爆破爆落礦巖修筑到礦界設計1430m高程，作業(yè)平臺寬度為30m，設計1400m高程和1430m高程2個作業(yè)平臺，每個梯段高度30m。同時作業(yè)平臺向北推進，根據(jù)山勢變化和礦山采礦權設置區(qū)塊范圍，修筑新的作業(yè)平臺，在3區(qū)塊設計4個作業(yè)平臺，每個梯段高度30m。再在上述作業(yè)平臺采用潛孔鉆機鑿巖，分臺階高度10m進行深孔爆破自上而下開采。（見圖1、圖2）

圖1 硐室爆破與作業(yè)平臺示意圖

圖2 治理后邊坡平面圖

2.3 治理方法

根據(jù)業(yè)主要求和現(xiàn)場堪察，擬提出硐室爆破，爆巖修筑臺階，分層治理方式，治理方法如下：

礦山采用掏采方法進行無序和破壞性開采，目前形成“一面墻”式開采局面，造成開采邊坡陡峭、險石環(huán)生，地質(zhì)災害隱患較大，給今后的規(guī)模生產(chǎn)帶來一定安全隱患和困難，因此，必須對工作面進行整治。按照勘探資料所顯示的礦山采礦權設置區(qū)塊范圍，從礦界南部開始對目前工作面、邊坡進行清理、整治工作。

為保證坡面保留巖體按設計輪廓面成型并形成臺階工作面，須采用硐室控制爆破技術，即邊坡采用硐室爆破自下而上進行臺階式放坡。由于采場一直采用不分層的“一面墻”開采方式，形成陡峭邊坡，無法采用淺孔爆破形式進行鉆機道路的修筑，且無供鉆機上山的道路，只能采用硐室控制爆破自坑底進行，利用硐室爆破礦巖修筑作業(yè)平臺，設計整改區(qū)域分為2個臺階面，分別為1400m高程和1360m高程，臺階梯段高度為30m，作業(yè)平臺寬度30m，臺階坡面角60°。

2.4 治理工藝環(huán)節(jié)

2.4.1 硐室爆破：擬采用硐室控制爆破進行平臺修筑，僅用于礦山復采整改期。該方法導硐掘進采用人工手風鉆鑿巖，導硐斷面1.3×0.9m，硐室最小抵抗線控制在20m以內(nèi)，一般使最小抵抗線W與埋深H比值控制在0.5～0.9。設計施工嚴格按《爆破安全規(guī)程》要求進行。

2.4.2 中深孔爆破：采用中深孔露天非電毫秒微差爆破的方法進行工作面治理，主要用于形成梯段10m的開采平臺。該方法穿孔采用潛孔鑿巖機，炮孔直徑90mm，孔距3.5m，孔深6-10m不等。2#巖石炸藥，毫秒雷管進行爆破。

鉆爆施工工序：測量—布孔--鉆孔—驗孔—加工起爆體—裝藥—堵塞—連接—警戒--起爆—檢查。

2.4.3 平臺治理：治理初期在4區(qū)塊中部1360m標高上布置施工作業(yè)平臺，其寬度大于35m，采用硐室爆破的方法治理，該水平布置6個藥室，分別在原一、二采面掘進3個主硐，使平臺向北縱向推進100m，滿足上部平臺和道路修筑的要求，在作業(yè)平臺上有挖掘機和轉(zhuǎn)載機平整爆堆，修筑向上部水平道路和作業(yè)平臺，在1400m平臺形成后繼續(xù)采用硐室爆破推進，經(jīng)爆破后本臺段部分礦石自溜至1360m水平，一部分滯留在上部水平的爆后礦石，用挖掘機和裝載機將礦石整平，形成1430m平臺，同時根據(jù)礦床走向和礦界要求，工作臺階不斷向北推進，并形成1460m高程作業(yè)平臺。然后在上述作業(yè)平臺采用潛孔鉆機鑿巖，分臺階高度10m進行深孔爆破自上而下整改。用深孔爆破方法時，先從最上一個水平開始，當最上水平治理完畢后，降至下一水平，依此類推，直至1360m水平。

2.5 邊坡治理安全技術措施

2.5.1 礦山治理過程中要經(jīng)常觀看臺階(邊坡)的穩(wěn)定情況，發(fā)現(xiàn)異常情況及時處理，情況危急時應果斷撤離人員和機械設備。

2.5.2 嚴格控制邊坡角度，隨時注意工作面上方坡度及危巖的變化及松動情況，及時清理上方松動危巖，防止片幫事故的發(fā)生。

2.5.3 施工時應派專人負責邊坡安全管理。對有滑動、崩塌跡象的臺階(邊坡)，應及時地進行削坡減載，在處理過程中要特別注意作業(yè)人員的安全。

2.5.4 禁止在臺階工作平盤邊緣堆放塊石或物件。禁止施工機械在距平盤邊緣小于2米的地段內(nèi)行駛，停留或作業(yè)。

2.5.6 暴雨過后，必須對工作面上方的邊坡和危巖進行檢查，以防滑坡事故發(fā)生。

2.5.7 嚴格按設計進行開采，并留邊坡角，嚴禁從下部挖傘檐使其懸空而跨落。

3 結論

通過控制爆破技術進行削坡減載，對高陡邊坡實施修復式開采整治，以開采余量資源，減少了社會資源的浪費，降低因缺少規(guī)劃、“一面墻”開采造成的礦山地質(zhì)災害影響，為類似礦山高陡邊坡治理提供借鑒。

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