礦山巷道崩塌落石防護(hù)研究

由于受巷道走向的限制，很多巷道的進(jìn)出口的邊坡和仰坡高陡且處于不良的地質(zhì)條件，在自然災(zāi)害的作用下形成危巖、崩塌、落石等風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重危害礦山巷道結(jié)構(gòu)。本文以礦山巷道出口左側(cè)崩塌落石為例，從多個(gè)方面進(jìn)行落石的防護(hù)研究設(shè)計(jì)。

1 礦石崩塌的基本原理

礦石受慣性作用，如果巖層結(jié)構(gòu)受損，帶來(lái)的破壞性十分嚴(yán)重。另外，崩塌的落石運(yùn)動(dòng)軌跡多變且碎石滾落有不確定性。分析其運(yùn)動(dòng)形式，表現(xiàn)為滾落、滑動(dòng)、彈跳等諸多形式。地層失穩(wěn)表現(xiàn)為以下三種類(lèi)型。

1.1 礦石滑移

從整體上說(shuō)，脆弱性特征存在所有具備崩塌風(fēng)險(xiǎn)的礦石中，其中石灰?guī)r石和石英巖石具有典型特征。另外，一些滑移狀的礦石特征還體現(xiàn)在臨空面的斜坡前端，導(dǎo)致了礦石滑移形態(tài)的多樣化。在特殊情況下因?yàn)楦鞣N作用力造成地層失穩(wěn)，頻發(fā)滑移現(xiàn)象。

1.2 礦石傾倒

礦石傾倒的直接原因主要是節(jié)理造成的地層傾倒，主要是斜坡的柱形地層節(jié)理或者是垂直節(jié)理。在一些特殊情況下，巖層因?yàn)樽灾氐囊蛩匾矔?huì)形成巖層傾倒，不僅危害交通，也對(duì)周?chē)拿癖娫斐砂踩耐{。

1.3 礦石鼓脹

通常情況下，在硬質(zhì)礦石的下面都會(huì)隱藏著一些斜坡軟巖石，這些軟巖硬度小卻厚度大。這些軟巖下方結(jié)構(gòu)面很厚而且地層傾角極其復(fù)雜。年深日久，因?yàn)榇怪睌D壓的作用力，某些隱藏在硬質(zhì)礦石下面的軟巖就會(huì)發(fā)生沉降和鼓脹，就會(huì)形成大規(guī)模的礦層傾斜或者礦層滑移

。

My dear Mr.Bennet,replied his wife,“How can you be so tiresome...[3]”

2 工程概況

巷道出口仰坡與左側(cè)邊坡都是折線(xiàn)型自然坡面的陡峭巖質(zhì)山體。巷道出口仰坡坡率為1：0.2～1：0.4，交通線(xiàn)路與仰坡山體的高度差最大值為175m。巖石堆積區(qū)為第一段，呈現(xiàn)1.0：1.0坡率，45m左右的高度，毛竹為坡面的主要植物，坡面布置規(guī)格為1m

～3m

的大量孤石

。

3 崩塌落石分析

3.1 巷道口段落石運(yùn)動(dòng)軌跡研究

綜合分析巷道出口的地質(zhì)情況和落石發(fā)育的狀態(tài)，通過(guò)rockfall軟件對(duì)巷道上方不穩(wěn)定的巖體運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行全面分析，本研究的坡面參數(shù)詳情見(jiàn)表1。

考慮到落石的沖擊量不取決于運(yùn)動(dòng)軌跡，而是與質(zhì)量息息相關(guān)，按照現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查狀況和節(jié)理裂隙狀態(tài)，以物探的結(jié)果為依據(jù)，選擇方量為1m

、密度為2.6t/m

的落石實(shí)施研究。通過(guò)50次的計(jì)算結(jié)果顯示，落石整個(gè)的下落軌跡中，除了兩次彈跳運(yùn)動(dòng)外，都是滾動(dòng)方式。兩次彈跳位置分別為坡頂處的灰?guī)r段凸點(diǎn)和刷坡頂點(diǎn)處，但落石運(yùn)動(dòng)的最終范圍大約距離明暗分界20m處，具體的落點(diǎn)為5m～15m的位置。落石的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖1所示。

3.2 落石沖擊能量研究

通過(guò)模型試驗(yàn)不難看出，共出現(xiàn)兩次沖擊波峰值，也就是兩次彈跳運(yùn)動(dòng)的落點(diǎn)位置，第一次落點(diǎn)為陡崖之下坡面的坡積層之上，形成的沖擊動(dòng)能為1100kJ，屬于暗洞區(qū)域內(nèi)并且不接近巷道口，對(duì)巷道結(jié)構(gòu)的影響不大；第二次彈跳的落點(diǎn)為巷道的洞頂，形成的沖擊動(dòng)能為620kJ

。

3.3 落石終端速度分析計(jì)算

落石終端最高的坡段坡腳的速度公式根據(jù)式（1)～式（3）計(jì)算：

在以上公式中，V

代表在0點(diǎn)上落石運(yùn)動(dòng)的反射速度，也可以通過(guò)上面的式（4）計(jì)算獲取Vj值。同時(shí)，針對(duì)斜坡坡面落石最大的垂直彈跳高度可利用式（7）計(jì)算：

計(jì)算其他坡段的終端速度公式為：

5.1.2 放線(xiàn)測(cè)量

在以上公式中，設(shè)定H為下落石塊高度m；K代表落石的阻力特性系數(shù)，阻力包括沿山坡運(yùn)動(dòng)遭受所有相關(guān)因素的綜合影響，通過(guò)相關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)過(guò)計(jì)算獲得μ，ε值；V

代表落石運(yùn)動(dòng)在坡段的起點(diǎn)速度。

3.4 落石終端動(dòng)能分析

綜合現(xiàn)場(chǎng)勘查，設(shè)定的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)可以選擇典型性的落石質(zhì)量確定，通過(guò)落石的沖擊動(dòng)能利用落石的速度進(jìn)行估算。

在公式（5）中，m代表落石重量；v代表落石的終端速度；I代表落石轉(zhuǎn)動(dòng)慣性矩；Ω代表落石的角速度。

病蟲(chóng)害是農(nóng)業(yè)種植中必須注意的部分，也是玉米高產(chǎn)栽培技術(shù)推廣過(guò)程中需要進(jìn)行配套推廣的內(nèi)容，推廣工作人員需要針對(duì)所選玉米品種進(jìn)行病蟲(chóng)害防治內(nèi)容的篩選，例如某山區(qū)多發(fā)玉米絲黑穗病和玉米螟，玉米種植過(guò)程中需要進(jìn)行相應(yīng)的藥物處理和施用，用粉銹寧、萎銹靈、速保利、氧環(huán)寧緩釋劑、多菌靈可濕性粉劑等對(duì)玉米的拌種都可以達(dá)到防治的好效果，玉米喇叭口期用蘇云金桿菌300ml兌水50kg進(jìn)行噴霧可以有效抑制玉米螟，因此玉米病蟲(chóng)害并不可怕，只要采取了合適的防治手段，就可以得到有效抑制，可以成為玉米高產(chǎn)栽培技術(shù)推廣應(yīng)用的有效輔助手段。

3.5 落石彈跳高度分析計(jì)算

落石在遭到撞擊后的軌跡曲線(xiàn)如圖2所示。

兩類(lèi)模型雖然存在爭(zhēng)論，但逐漸走向融合。Dehaene認(rèn)為，數(shù)量近似模擬幅度表征的線(xiàn)性模型和對(duì)數(shù)模型在生理機(jī)能上可能是等價(jià)的。神經(jīng)細(xì)胞放電形成的調(diào)諧曲線(xiàn)以對(duì)數(shù)刻度壓縮，以保證較少神經(jīng)元就可負(fù)責(zé)調(diào)諧大范圍數(shù)量。在心理數(shù)量級(jí)提取過(guò)程時(shí)，心理數(shù)字線(xiàn)必須先經(jīng)過(guò)線(xiàn)性拉長(zhǎng)，匹配相應(yīng)的客觀(guān)值。

下文數(shù)據(jù)來(lái)源于中原黃金冶煉廠(chǎng)2017年7月至2018年5月閃速吹煉爐正常生產(chǎn)期間的化驗(yàn)數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)分析基礎(chǔ)上研究提高閃速吹煉鉛脫除率的最佳工藝控制條件，以便更好指導(dǎo)生產(chǎn)。

4 整治方案比選分析

4.1 落石的主要防治措施

4.2.1 覆蓋式引導(dǎo)防護(hù)系統(tǒng)

4.2 落石防治方案比選

本文的研究實(shí)驗(yàn)從消除和預(yù)防災(zāi)害兩個(gè)層面分析，可以將防護(hù)落石的措施分為主動(dòng)防護(hù)措施和被動(dòng)防護(hù)措施。主動(dòng)的方式是通過(guò)相關(guān)手段防止落石的產(chǎn)生，比如對(duì)崩塌源進(jìn)行加固或清除等；被動(dòng)防護(hù)措施是有效攔截崩塌后產(chǎn)生的落石。針對(duì)礦山巷道口以及仰坡等處落石的防護(hù)措施包括三方面：第一，構(gòu)建覆蓋式引導(dǎo)防護(hù)體系和主被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)；第二，建筑剛性和半剛性攔石墻；第三，構(gòu)建巷道洞口。

基于風(fēng)化嚴(yán)重的巖石難以保證邊坡的穩(wěn)定性，潛藏著滑塌的隱患，對(duì)交通安全有影響并且難以控制成本和風(fēng)險(xiǎn)；養(yǎng)護(hù)和維護(hù)成本低；因?yàn)檎加昧值孛娣e大，影響環(huán)境程度很大。

4.2.2 剛性攔石墻

圖2中，β表示落石在O點(diǎn)的反射速度V0與縱坐標(biāo)兩者間夾角，求取的方式可以通過(guò)式（6）綜合諸多的試驗(yàn)資料實(shí)施計(jì)算：

張拉緊后兩端利用繩卡固定連接錨桿外露環(huán)套，如果支撐繩為15m以?xún)?nèi)，可以用2個(gè)繩卡，如果支撐繩超過(guò)30米，就要采用4個(gè)繩卡，但在具體操作上也可以靈活調(diào)整。

4.2.3 柔性棚洞

制作：鍋內(nèi)放入色拉油，燒至五成熱時(shí)，放入蒜蓉、紅椒米、紅蔥頭米炒香，下入剩余的調(diào)料（鹽除外），小火翻炒均勻，倒入清水250 g煮開(kāi)，用鹽調(diào)味即可。

該設(shè)施為絞線(xiàn)和100m型線(xiàn)材的非封閉式結(jié)構(gòu)；體積輕卻工藝復(fù)雜，對(duì)施工技術(shù)有較高要求并且施工會(huì)影響線(xiàn)路運(yùn)營(yíng)，土石方工程量不大；低強(qiáng)度、承受撞擊能級(jí)一般，行車(chē)環(huán)境安全；線(xiàn)材耐久性不強(qiáng)，防銹處理必不可少，后期維護(hù)費(fèi)用稍高；對(duì)環(huán)境影響不大；總造價(jià)540萬(wàn)元。

5 巷道口防護(hù)設(shè)計(jì)研究

5.1 主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)

5.1.1 坡面清理

從談話(huà)中可以看出，喪偶老年女性表現(xiàn)出更多的顧慮。一是由于傳統(tǒng)的對(duì)女性在家從父、出嫁從夫、夫死從子的要求。再婚重新進(jìn)入另一家庭，有可能使養(yǎng)老面臨不確定的風(fēng)險(xiǎn)。二是受傳統(tǒng)道德習(xí)俗的影響，很多子女不同意喪偶老年女性再婚。

利用人工清除坡面防護(hù)區(qū)域的浮土及浮石。

首先，在學(xué)生畢業(yè)的前一個(gè)學(xué)期末，要求具有指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)資格的教師要按照指定格式提出畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)。指導(dǎo)教師提供的選題應(yīng)是新穎的、實(shí)用的、能契合當(dāng)前社會(huì)應(yīng)用的實(shí)際需求的，同時(shí)要符合一般的企業(yè)進(jìn)行項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的規(guī)范。

要加強(qiáng)溝通，重視情感的交流，形成和諧團(tuán)結(jié)的人際關(guān)系，定期進(jìn)行崗位流動(dòng)，做到將合適的人放在合適的崗位上。通過(guò)建立健全企業(yè)民主管理機(jī)制，使員工對(duì)企業(yè)有一種強(qiáng)烈的歸屬感，實(shí)現(xiàn)感情、事業(yè)、待遇留人。

根據(jù)地形條件測(cè)量確定錨桿孔位置，孔間距的調(diào)整量預(yù)留0.3m，在每一孔位處鑿一個(gè)凹坑，深度和口徑皆為20cm，原則上深度必須超過(guò)錨桿外露環(huán)套的長(zhǎng)度。

5.1.3 鉆孔

（1）錨孔鉆進(jìn)：成孔鉆進(jìn)速度要保持均勻，確保鉆孔的垂直度，鉆到需要的深度后不停止鉆進(jìn)，在進(jìn)尺停止的狀態(tài)下再穩(wěn)鉆2分鐘

。

（2）造孔精度要求

造孔徑誤差大于90mm；錨孔深度設(shè)計(jì)超過(guò)5cm以上；如果因?yàn)殍弾r設(shè)備的束縛，為了實(shí)現(xiàn)相同的錨固效果，錨孔徑不低于φ35mm，讓錨桿形成人字形，兩股金屬繩呈現(xiàn)15°～30°的夾角。

5.1.4 灌漿及插入錨桿

外露的錨桿環(huán)套頂部必須在地表以下，而且要避免環(huán)套段的注漿，以保證張拉后的支撐繩與地表貼近，水泥砂漿采用M30，務(wù)必保證孔內(nèi)漿液充足，必須注漿體養(yǎng)護(hù)三天后方可進(jìn)行下一道工序。

5.1.5 安裝縱橫向支撐繩

為了能夠更好的反應(yīng)出學(xué)生在本門(mén)課程中的學(xué)習(xí)情況，本課程的評(píng)價(jià)機(jī)制主要分兩個(gè)部分完成。一部分是最終的理論考試，占到總課程評(píng)價(jià)的30%；一部分是學(xué)生課堂上完成實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的評(píng)價(jià)，由教師打分、小組自評(píng)和小組互評(píng)完組成，此部分評(píng)價(jià)占課程評(píng)價(jià)的40%。

該攔石墻位置需要在鐵路紅線(xiàn)內(nèi)永久占地500m

；需要建立鋼筋混凝土擋墻；需要較多的機(jī)械設(shè)備、技術(shù)成熟、工藝簡(jiǎn)單；需要承受很大的沖擊力和撞擊能級(jí)，行車(chē)比較安全；養(yǎng)護(hù)和維修的成本不高；對(duì)環(huán)境較小的影響；總造價(jià)705萬(wàn)元。

5.1.6 鋪掛格柵網(wǎng)

格柵網(wǎng)要從上到下鋪掛，不能小于5cm的網(wǎng)間重疊寬度，利用φ1.5金屬絲進(jìn)行兩張格柵網(wǎng)間的縫合以及扎結(jié)格柵網(wǎng)和支撐繩，扎結(jié)間距為1m。

5.1.7 鋪設(shè)金屬繩網(wǎng)

謝謝您，蘇律師。楊小水從座位上站起來(lái)，主動(dòng)告別。早點(diǎn)宣判吧，反正早晚都是一個(gè)死。我早死幾百道了，這幾十年，都是多活的。

金屬繩網(wǎng)的鋪設(shè)要從上到下進(jìn)行并進(jìn)行縫合，采用φ8金屬繩進(jìn)行縫合，一般使用一根30m的縫合繩將每張金屬繩網(wǎng)與周?chē)闹卫K進(jìn)行縫合，同時(shí)進(jìn)行預(yù)張拉，用兩個(gè)繩卡固定連結(jié)縫合繩兩端。

5.2 主被動(dòng)相結(jié)合的防護(hù)設(shè)計(jì)

本研究按照危巖落石的分布狀況，采取主動(dòng)防護(hù)和被動(dòng)防護(hù)有機(jī)結(jié)合的方案。綜合落石點(diǎn)分布以及彈跳的狀態(tài)，可以在第一次和第二次變坡點(diǎn)分別布置2道防護(hù)網(wǎng)；通過(guò)試驗(yàn)計(jì)算得知，落石彈跳的最大高度可達(dá)4.2m，沖擊能量最大值達(dá)640kJ，因此，防護(hù)網(wǎng)可以利用高度為5m的GPS2型SNS防護(hù)網(wǎng)，防護(hù)能力等級(jí)為1000kJ；根據(jù)葉四橋等相關(guān)專(zhuān)家針對(duì)落石運(yùn)動(dòng)過(guò)程及軌跡的偏移比的研究成果，得出崩塌落石偏移比為0.32，充分考慮到如果落石從巷道頂部的鷹嘴狀部位向下跌落，最大可呈現(xiàn)142m的高差，偏移量大約為43m，最保守地分析，采取50m的偏移量，那么防護(hù)的范圍就是巷道中線(xiàn)左右兩側(cè)各50m的區(qū)域

。

“到了2000年左右，新課程改革了……改革的顯著之處在于將‘雙基目標(biāo)’改為‘三維目標(biāo)’……于是，我努力將自己的教學(xué)目標(biāo)調(diào)整為‘三維目標(biāo)’．可是，從此我發(fā)現(xiàn)，寫(xiě)教案的時(shí)候，我已經(jīng)不會(huì)寫(xiě)教學(xué)目標(biāo)了．因?yàn)槲野l(fā)現(xiàn)每節(jié)課都有特定的基本知識(shí)、基本技能，卻很難區(qū)分出每節(jié)課的思想方法．”

我環(huán)顧了一下，發(fā)現(xiàn)整個(gè)病房只有我一個(gè)病人，床頭是一臺(tái)彩電，正在播放一周要聞。我的頭不能動(dòng)，只能聽(tīng)到聲音。在床外側(cè)還有一只茶幾，兩只小沙發(fā)。如果不是打著點(diǎn)滴，我以為我正躺在旅館里。小白看出了我眼里的疑問(wèn)，笑道，這可是干部病房，縣長(zhǎng)才會(huì)有這樣的待遇。

6 結(jié)論

（1）本結(jié)果線(xiàn)性關(guān)系明顯，比如落石沖擊力、落石質(zhì)量、沖擊能量以及落石高度關(guān)系明確，并有一定的規(guī)律性，針對(duì)質(zhì)量為、落石質(zhì)量線(xiàn)性關(guān)系明顯,呈正相關(guān)規(guī)律,對(duì)于質(zhì)量約1t的沿坡下落的落石，形成的沖擊力是重力的100倍。

（2）通過(guò)對(duì)落石的落點(diǎn)范圍和運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行模擬分析，得知隧道明暗分界20m處是落石的落點(diǎn)區(qū)域，有必要接超過(guò)20m的長(zhǎng)明洞長(zhǎng)度。

（3）通過(guò)本研究的模擬計(jì)算顯示，落石的機(jī)械能可以被坡面坡積層能消耗掉大部分，并且暗洞范圍內(nèi)是落石第一層沖擊波形成的地方，峰值發(fā)生在暗洞頂部大約為1100kJ；而落石運(yùn)動(dòng)到明洞頂部時(shí)沖擊波只是620kJ，大約下降了45%，足以顯示明洞頂坡積成對(duì)落石有極大的防護(hù)作用，因此，在設(shè)計(jì)中必須遵照“早進(jìn)洞、晚出洞”的原則，盡最大努力選擇零刷坡模式，充分發(fā)揮坡積層的消能及緩沖作用。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，巷道口的危巖崩塌落石屬于具有極強(qiáng)威脅性和損害性的地質(zhì)災(zāi)害，如果得不到及時(shí)有效地防控，就會(huì)對(duì)礦山安全生產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅，并存在人員的傷亡和重大財(cái)產(chǎn)損失的隱患。與此同時(shí)，基于一些局部危險(xiǎn)落石影響區(qū)域的低可靠性，對(duì)現(xiàn)代交通運(yùn)輸工程的可靠性造成直接的影響。縱觀(guān)目前的研究狀況，針對(duì)危巖崩塌落石沖擊風(fēng)險(xiǎn)研究需要多學(xué)科協(xié)作才能完成，因此該項(xiàng)目的研究任重而道遠(yuǎn)。在進(jìn)行災(zāi)害防治的過(guò)程中，關(guān)鍵點(diǎn)在于實(shí)施綜合性的防治措施，確保對(duì)坍塌落石災(zāi)害防治的有效性和準(zhǔn)確性。

[1]設(shè)計(jì)資料．京廣高鐵K2147+262-+380猴巖隧道出口左側(cè)崩塌落石處理設(shè)計(jì)圖．中國(guó)華西工程設(shè)計(jì)建設(shè)有限公司，2021,(10)：1-11．

[2]楊春峰,王合,楊敏．老鷹巖崩塌危巖體穩(wěn)定性分析[J]．沈陽(yáng)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2018,30（5）：390-394．

[3]薛新華,樊旭,郭志元,等．地震荷載作用下傾倒式危巖體動(dòng)力失穩(wěn)機(jī)理研究[J]．沈陽(yáng)建筑大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2017,33(2)：259-265．

[4]田野．某山區(qū)鑼鍋山危巖體成因、破壞模式及穩(wěn)定性分析[J]．資源環(huán)境與工程,2016,30(4)：622-627．

[5]蘇勝忠．邊坡工程勘察中崩塌落石運(yùn)動(dòng)模式及軌跡分析[J]．工程地質(zhì)學(xué)報(bào),2011,19(4)：577-581．