露天礦山邊坡施工穩(wěn)定性的研究

閆永平，尹 超，姜 南

(兗州中材建設(shè)有限公司， 濟(jì)南 250100)

1 影響露天礦山邊坡穩(wěn)定性的因素分析

1.1 新橋礦邊坡不穩(wěn)定因素分析

礦山為下盤單斜地層的山坡，巖層為順層邊坡，巖性為石英砂巖，同時(shí)巖層間賦存有泥灰?guī)r等軟弱結(jié)構(gòu)面，巖層傾角在30°～40°之間。臺(tái)階坡面角為47°和50°，大于巖層傾角，將坡腳切斷。

因該礦地處長江南岸，常年雨水多，地下水豐富，大氣降水和地下水都對(duì)邊坡的穩(wěn)定形成了危害。

20世紀(jì)70年代，該礦進(jìn)行過一次較大的硐室爆破，造成了礦山邊坡不穩(wěn)定，同時(shí)形成了4個(gè)滑坡體的存在，比較大的滑坡體就是2#滑坡體。滑坡體存在對(duì)下部采礦生產(chǎn)造成了極大的安全隱患。

下部采坑、上盤采場、下盤剝離時(shí)頻頻的爆破震動(dòng)，對(duì)邊坡的穩(wěn)定影響也很大。

1.2 蕭縣牛頭山滑坡體不穩(wěn)定因素

巖層結(jié)構(gòu)西北東南向?qū)訝畎l(fā)育(每層厚約5～6 m)，地層產(chǎn)狀角約46°，邊坡角60°，且?guī)r層中含有軟弱夾層，邊坡角切斷。

下部臺(tái)階頻繁爆破，爆破震動(dòng)對(duì)邊坡有一定的影響。

夏季雨水較多，大氣降水浸蝕了巖層內(nèi)部的夾土層，導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)，出現(xiàn)滑坡。

1.3 自然因素影響

1.3.1 地質(zhì)構(gòu)造

礦山的地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，巖性多，如含有軟弱夾層，節(jié)理、層理、裂隙、斷層等都比較發(fā)育時(shí)，邊坡穩(wěn)定性較差；如礦山巖體單一，完整性較好，軟弱夾層、節(jié)理、層理、裂隙、斷層等很少或不發(fā)育，邊坡穩(wěn)定較好。

當(dāng)巖體結(jié)構(gòu)面與邊坡面呈現(xiàn)逆層時(shí)，邊坡比較穩(wěn)定；當(dāng)巖體結(jié)構(gòu)面與邊坡面呈現(xiàn)順層時(shí)，邊坡穩(wěn)定較差，尤其是含有軟弱夾層時(shí)，其內(nèi)部本身就是一個(gè)滑坡面，極易出現(xiàn)邊坡失穩(wěn)。正如經(jīng)常遇見的土夾層，邊坡穩(wěn)定性較差，出現(xiàn)滑坡、塌落或傾倒的概率較大。

1.3.2 水文地質(zhì)

當(dāng)?shù)V山地下水豐富時(shí)，經(jīng)過長時(shí)間的侵蝕，邊坡就會(huì)有落石，出現(xiàn)小面積滑坡或塌落；如果巖體內(nèi)含有軟弱夾層時(shí)，經(jīng)過地下水長期的浸蝕，易出現(xiàn)邊坡滑移。在南方的一些礦山，大多屬此類狀況；而在北方的一些礦山，由于雨水較少，對(duì)軟弱夾層的影響較小；只有連續(xù)的強(qiáng)降水過程，會(huì)使軟弱夾層邊坡面出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象，例如蕭縣牛頭山滑坡體就和這類情況有關(guān)[1，2]。

1.3.3 風(fēng)化作用

長時(shí)間的風(fēng)化作用會(huì)使一些抗風(fēng)化性能較差的松軟巖石自身強(qiáng)度降低，整體性較差，易出現(xiàn)滑坡、塌方。在同一個(gè)露天礦山，同樣的巖性，上部邊坡因開采時(shí)間較早、暴露時(shí)間長，比下部邊坡風(fēng)化程度大，穩(wěn)定條件也相應(yīng)降低。

1.4 人為的因素影響

1.4.1 爆破震動(dòng)的影響

礦山日常爆破對(duì)坡的持續(xù)擾動(dòng)，增加了邊坡的不穩(wěn)定性。盡管已采用毫秒爆破技術(shù)，有時(shí)也采用逐孔起爆或兩孔起爆，或盡可能地降低單位炸藥消耗量，但對(duì)邊坡形成的震動(dòng)影響仍然較大，導(dǎo)致邊坡表面巖體進(jìn)一步破碎，誘發(fā)邊坡滑動(dòng)，坡面巖石滾落，臺(tái)階局部崩塌等。

1.4.2 施工的影響

不按設(shè)計(jì)施工開采，臺(tái)階坡面角大于設(shè)計(jì)，或平臺(tái)的開采不按設(shè)計(jì)推進(jìn)，導(dǎo)致邊坡不規(guī)整，坡腳被破壞，邊坡形成傘檐狀，造成邊坡失穩(wěn)，形成滑坡、塌方等。

當(dāng)操作人員不遵守爆破設(shè)計(jì)，穿孔質(zhì)量不高，爆破作業(yè)后造成坡腳破壞，引起邊坡失穩(wěn)。當(dāng)操作人員不聽從指揮，挖裝過程中，隨意挖裝，都將引起邊坡不穩(wěn)定。

2 露天礦山邊坡穩(wěn)定安全的措施

在露天礦山的施工過程中，邊坡穩(wěn)定性隨著穿孔、爆破、挖裝、運(yùn)輸?shù)茸鳂I(yè)的進(jìn)行而變化。即使礦山規(guī)模并不相同，但是邊坡穩(wěn)定的防范措施都是一樣的。為防止邊坡事故，減少或控制邊坡破壞所產(chǎn)生的嚴(yán)重后果，可采用以下措施：

2.1 制度管理

加強(qiáng)礦山的安全生產(chǎn)監(jiān)督管理與安全教育工作，加大礦山安全技術(shù)與管理人員的安全培訓(xùn)力度，建立專門邊坡維護(hù)隊(duì)伍，建立安全規(guī)章制度，實(shí)行安全生產(chǎn)責(zé)任制。對(duì)邊坡應(yīng)進(jìn)行定點(diǎn)定期觀測，對(duì)重點(diǎn)部位和潛在滑坡危險(xiǎn)的地段，發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情應(yīng)及時(shí)處理。

2.2 技術(shù)管理

首先要加強(qiáng)水文、地質(zhì)調(diào)查；其次，確定合理的礦山開采要素、開采順序和推進(jìn)方向，做到科學(xué)合理地開采；第三，在施工開采中選擇合理爆破方法、孔網(wǎng)參數(shù)，減少坡腳超挖；第四，要運(yùn)用數(shù)碼雷管，可以大幅降低爆破對(duì)邊坡的擾動(dòng)；最后，在施工過程中綜合運(yùn)用預(yù)裂爆破等措施，減少爆破震動(dòng)對(duì)邊坡的影響[3]。

2.3 人員管理

加強(qiáng)礦山安全教育與業(yè)務(wù)培訓(xùn)，加強(qiáng)技術(shù)人員的專業(yè)培訓(xùn)與指導(dǎo)，以提高技術(shù)管理人員的專業(yè)素質(zhì)。加強(qiáng)對(duì)操作人員的技術(shù)交底和質(zhì)量管理，以保證施工質(zhì)量。

2.4 水的防治

對(duì)于露天礦山特別是凹陷露天礦，水的防治尤為關(guān)鍵。可在最終邊界外修筑截洪溝或排水溝，防止地表涇流進(jìn)入礦體，將水盡可能地排出礦界以外地帶，減少水對(duì)邊坡的危害[4]。

2.5 邊坡結(jié)構(gòu)面防治措施

對(duì)已形成的邊坡，視情況，可采取掛網(wǎng)、噴錨、邊坡種植權(quán)木或爬山虎等綠植進(jìn)行邊坡加固和綠化。

2.6 新橋礦邊坡技術(shù)措施

針對(duì)新橋礦邊坡的施工，根據(jù)馬鞍山礦山研究院的研究設(shè)計(jì)，采取預(yù)裂爆破，將一次爆破藥量控制在400 kg以內(nèi)、每次爆破總藥量控制在4 000 kg以內(nèi)，減少爆破震動(dòng)，盡可能地減少對(duì)邊坡的擾動(dòng)。

2.7 蕭縣礦山滑坡體處理措施

借鑒新橋礦預(yù)裂爆破施工方法和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)蕭縣牛頭山滑坡體進(jìn)行處理。

3 對(duì)邊坡施工的建議

1)礦山施工前，一定要進(jìn)行詳致的地質(zhì)調(diào)查，充分了解水文地質(zhì)條件；

2)在未進(jìn)行大范圍施工開采時(shí)，針對(duì)礦山不同地質(zhì)結(jié)構(gòu)等，先進(jìn)行爆破參數(shù)的試爆，選擇出不同巖體結(jié)構(gòu)、不同巖性合理的爆破參數(shù)；

3)企業(yè)要加強(qiáng)制度建設(shè)，強(qiáng)化人員管理和技術(shù)交底，加強(qiáng)邊坡的穩(wěn)定性監(jiān)測；

4)施工單位、建設(shè)單位、地質(zhì)勘探單位及設(shè)計(jì)單位等四方要緊密聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)邊坡失穩(wěn)，要及時(shí)整改、處理。

4 結(jié) 語

通過對(duì)露天礦山邊坡穩(wěn)定性分析，明確了邊坡失穩(wěn)的影響因素。在以后的露天礦山施工中，針對(duì)影響邊坡穩(wěn)定性的因素采取相應(yīng)的技術(shù)和管理措施，不斷探索確保邊坡穩(wěn)定的新方法、新工藝，以確保礦山邊坡穩(wěn)定，安全生產(chǎn)。