金屬非金屬露天礦山邊坡安全管理

蘇文

（中鐵十九局集團(tuán)礦業(yè)投資有限公司，北京 100000）

0 引言

隨著我國科技和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展為我國各領(lǐng)域的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，國家逐漸加大了對礦山資源整合的力度，逐步引導(dǎo)礦區(qū)向大型化、安全化、綠色化發(fā)展。相較于地下開采礦山，金屬非金屬露天礦山的開采具有回采率高、開采安全性好和生產(chǎn)規(guī)模大等優(yōu)勢。隨著露天礦山的迅速發(fā)展，占比已超20%。在露天礦山的開采過程中，邊坡的穩(wěn)定性與露天礦山安全生產(chǎn)和生產(chǎn)效率密切相關(guān)，而且邊坡滑坡、坍塌等現(xiàn)象的產(chǎn)生也將對露天礦山的自然形態(tài)以及生態(tài)環(huán)境造成重大影響。金屬非金屬露天礦山邊坡的穩(wěn)定不僅受到其賦存的地質(zhì)條件制約，還會受到地表水、地下水和地質(zhì)構(gòu)造等因素的影響，嚴(yán)重破壞邊坡的整體性以及穩(wěn)定性，并且整體削弱地質(zhì)構(gòu)造處力學(xué)參數(shù)，從而嚴(yán)重影響金屬非金屬露天礦山生產(chǎn)的安全，同時(shí)爆破所產(chǎn)生的震動(dòng)作用也將進(jìn)一步擴(kuò)大對地質(zhì)構(gòu)造的影響。因此，必須要加強(qiáng)對露天礦高陡邊坡的安全管理。

1 金屬非金屬露天礦山邊坡特點(diǎn)及安全管理的重要性

邊坡是金屬非金屬露天礦的重要組成部分，邊坡主要是由已完成開采工作的臺階所產(chǎn)生的，根據(jù)邊坡與礦體的空間相對位置，邊坡可分為邊坡上部、邊坡下部以及邊坡端部。金屬非金屬露天礦邊坡普遍存在邊坡高較高，走向較長，且露天礦邊坡的主要組成部分是沉積巖，層理明顯，但是巖石強(qiáng)度不高，存在較多的軟弱夾層，非常容易出現(xiàn)崩塌、滑坡以及泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。與此同時(shí)，金屬非金屬露天礦邊坡都是在挖掘過程中逐漸形成的邊坡形態(tài)，邊坡長期處于自然環(huán)境當(dāng)中，若是不加強(qiáng)對邊坡安全的管理，修建完善的邊坡維護(hù)設(shè)施，將會導(dǎo)致邊坡受風(fēng)化影響出現(xiàn)松動(dòng)，從而導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。由于開采設(shè)備和運(yùn)輸車輛需要經(jīng)常在露天礦山的邊坡上行駛，隨著開采時(shí)爆破作業(yè)的同時(shí)進(jìn)行，邊坡的穩(wěn)定性將會大大降低[1]。此外，不同開采區(qū)域?qū)τ谶吰碌姆€(wěn)定性也有著不同程度的要求，需要提升露天礦山開采過程中邊坡安全管理的合理性，并且保證邊坡安全管理的有效落實(shí)，從而保證開采過程的安全。

2 金屬非金屬露天礦山邊坡安全的主要影響因素

2.1 地質(zhì)因素

首先，通常情況下，露天礦山地質(zhì)災(zāi)害治理工程施工期間的邊坡抵抗力與強(qiáng)度，主要是受到巖體物理性質(zhì)的影響。而坡巖體結(jié)構(gòu)中通常情況下存在很多黏土礦物質(zhì)成分和清水礦物質(zhì)成分等，并且還有層狀的結(jié)構(gòu)巖石，例如：泥灰?guī)r破碎巖石等。同時(shí)，在巖石內(nèi)還可能會含有泥質(zhì)填充物，此類巖體結(jié)構(gòu)具有容易受到侵蝕的特征，不僅會威脅邊坡的穩(wěn)定性，嚴(yán)重的還會引發(fā)滑坡事故。

其次，邊坡所在區(qū)域的巖體內(nèi)部結(jié)構(gòu)完整度也會對邊坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生直接影響。但是目前在露天礦山生產(chǎn)的過程中，很容易對巖體結(jié)構(gòu)的層次造成破壞，導(dǎo)致出現(xiàn)巖體層次變化的現(xiàn)象。巖體結(jié)構(gòu)的完整度降低，邊坡的穩(wěn)定性難以確保，最終引發(fā)滑坡事故[2]。

與此同時(shí)，在礦山區(qū)域發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害問題的情況下，也會導(dǎo)致巖體結(jié)構(gòu)受到破壞，出現(xiàn)完整性降低的問題。巖體結(jié)構(gòu)本身的抗剪度也會減小，中間部分的縫隙會逐漸增加，結(jié)構(gòu)開始呈現(xiàn)出疏松的狀態(tài)。最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的抗滑性能降低，很容易產(chǎn)生滑坡災(zāi)害。

2.2 施工因素

在金屬非金屬露天礦山開采深度的持續(xù)增加下，采石場的施工環(huán)境逐漸產(chǎn)生重大變化，邊坡的滑坡風(fēng)險(xiǎn)隨之加大，尤其是復(fù)雜的地質(zhì)地貌，都會給開采作業(yè)帶來限制和影響，加劇露天礦山邊坡安全問題，通常金屬非金屬露天礦山的施工工期都比較長，在施工過程中會出現(xiàn)巖石結(jié)構(gòu)變化、氣候變化等問題，若是在開采和生產(chǎn)作業(yè)中沒有采取正確的管理措施，將會給金屬非金屬露天礦山開采及生產(chǎn)造成嚴(yán)重的后果，從而引發(fā)重大的邊坡安全事故[3]。此外，爆破作業(yè)和運(yùn)輸作業(yè)過程中所產(chǎn)生的振動(dòng)也是增加邊坡滑坡的動(dòng)力，爆破作業(yè)破壞了邊坡巖體的完整性，降低了邊坡的穩(wěn)定性。爆破振動(dòng)的破壞程度取決于巖體的振動(dòng)速度，尤其是炸藥量和巖體本身的性質(zhì)，必須通過制定合理的開采順序和推進(jìn)方向，并在臺階下安全區(qū)域進(jìn)行底部開采，從而避免邊坡安全問題的出現(xiàn)，保證金屬非金屬露天礦山邊坡的穩(wěn)定。

2.3 水因素

靜水壓力的影響與巖石裂隙中水的靜水壓力有關(guān)。水向下流動(dòng)時(shí)，會對沿著它的斜坡產(chǎn)生一定的浮力：動(dòng)水壓力的影響。地下水流經(jīng)地下水，對巖石施加一定的壓力。這種壓力是動(dòng)水的壓力，沿水流切向減小，促使巖體下滑。在動(dòng)態(tài)水壓條件下，巖石中的溶解度成分被帶走，對巖體造成侵蝕影響，降低其穩(wěn)定性。當(dāng)黏土巖體和節(jié)理裂隙較大的巖體中含有大量的水，黏聚力和摩擦力減小時(shí)，粘聚力和摩擦力減小[4]。

3 金屬非金屬露天礦山邊坡安全管理措施

3.1 建立健全露天礦山的監(jiān)管機(jī)制

現(xiàn)階段，礦山行業(yè)往往專注于作業(yè)時(shí)期的礦山地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)管，但是對于廢棄礦山的監(jiān)測卻較為忽視，由此導(dǎo)致礦山邊坡無人治理，地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)。所以為了避免這種現(xiàn)象，就要求相關(guān)人員加強(qiáng)廢棄礦山邊坡的監(jiān)管，建立起完善的監(jiān)督機(jī)制。首先，工作人員需要建立一套完善的礦山邊坡治理管理制度，選派工程技術(shù)人員和有經(jīng)驗(yàn)的工作人員，專門負(fù)責(zé)邊坡的管理工作，及時(shí)清除隱患。并加強(qiáng)對邊坡的檢查，發(fā)現(xiàn)邊坡有塌滑征兆，就需要及時(shí)地進(jìn)行上報(bào)然后進(jìn)行解決。此外，如果發(fā)現(xiàn)邊坡上有裂陷，相關(guān)人員就需要加強(qiáng)對邊坡的關(guān)注，通過監(jiān)測裝置的設(shè)立對其進(jìn)行全天候的動(dòng)態(tài)監(jiān)測，定期檢查其邊坡變形和滑動(dòng)情況，避免安全隱患的發(fā)生。

3.2 監(jiān)測手段的管控

由于巖土工程的復(fù)雜性，金屬非金屬露天礦邊坡受爆破震動(dòng)、降雨、車輛運(yùn)輸?shù)纫蛩氐挠绊憽Ｔ谶吰掳踩芾磉^程中，首先，要宣傳并且有效地應(yīng)用地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測工藝，并且還要進(jìn)行有效的創(chuàng)新和發(fā)展，提升災(zāi)害監(jiān)督檢測的預(yù)警工作品質(zhì)。在主要工作落實(shí)的過程中，還要利用3S 工藝對地質(zhì)災(zāi)害的防治體系以及相關(guān)管控平臺進(jìn)行建設(shè)，對不同的信息以及數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和歸檔，落實(shí)預(yù)警工作，為以后的工作打下基礎(chǔ)[5]。其次，還要對監(jiān)測工作的力度以及預(yù)報(bào)的程度進(jìn)行加強(qiáng)。地質(zhì)災(zāi)害自身的可控性比較小，沒辦法對其進(jìn)行有效的預(yù)判，因此危害比較大，因此，在災(zāi)害很容易發(fā)生的地方要利用相應(yīng)的預(yù)防體系落實(shí)，來提升對其實(shí)時(shí)的監(jiān)控工作，監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)生異常，需按照重大安全隱患開展治理。

3.3 礦山生態(tài)修復(fù)的規(guī)范化開采設(shè)計(jì)

在采礦的前期工作中，要對礦山進(jìn)行規(guī)范化的設(shè)計(jì)，為以后的生態(tài)修復(fù)打下良好的基礎(chǔ)。在采礦工作落實(shí)完成之后，采礦的相關(guān)部門要在其相應(yīng)的位置進(jìn)行植被的恢復(fù)。假如植被自身覆蓋程度比較低，而且采礦工作對其自身的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了負(fù)面的影響，那么就會導(dǎo)致其生態(tài)環(huán)境的下降，甚至局部會產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害。因此，對于采礦工作的環(huán)境保護(hù)以及生態(tài)修復(fù)的理念落實(shí)，相關(guān)的開采設(shè)計(jì)工作要對其重視。為了保證此項(xiàng)工作更好地落實(shí)，開采單位在生態(tài)修復(fù)中要選擇能夠與其環(huán)境相適應(yīng)的植被，保證植被覆蓋率的提升，防止水土流失及地質(zhì)災(zāi)害的出現(xiàn)，保證周圍環(huán)境的生態(tài)化發(fā)展，避免安全隱患的產(chǎn)生[6]。

3.4 完善邊坡支護(hù)的計(jì)劃方案

為了有效避免在礦山地質(zhì)災(zāi)害治理工程施工期間出現(xiàn)邊坡穩(wěn)定性的問題，降低滑坡災(zāi)害事故的發(fā)生率，應(yīng)制定較為完善的邊坡支護(hù)計(jì)劃方案，使得施工企業(yè)能夠利用有效的邊坡支護(hù)措施，增強(qiáng)邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，規(guī)避滑坡災(zāi)害問題。

（1）要求在邊坡支護(hù)施工方面，技術(shù)人員可以結(jié)合當(dāng)?shù)貐^(qū)域的地形地貌特點(diǎn)，邊坡開挖特點(diǎn)和支護(hù)工作需求等。以巖土結(jié)構(gòu)的參數(shù)為基礎(chǔ)，合理進(jìn)行邊坡支護(hù)的施工，確保支護(hù)施工的安全性、技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性[7]。

（2）由于礦山出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害問題，會導(dǎo)致邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性受到不利影響，如果不能按照實(shí)際情況制定邊坡支護(hù)方案，將會出現(xiàn)嚴(yán)重的滑坡災(zāi)害。因此在預(yù)防邊坡穩(wěn)定性問題期間，應(yīng)按照工程具體狀況和邊坡結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，合理確定支護(hù)結(jié)構(gòu)的規(guī)格、等級和安全級別，同時(shí)還需按照地質(zhì)環(huán)境特征做好邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)的檢測和調(diào)整，通過提高支護(hù)設(shè)計(jì)的科學(xué)性，有效完成邊坡的支護(hù)工作[8]。

（3）在制定邊坡支護(hù)方案的過程中，應(yīng)著重強(qiáng)調(diào)各類原材料的科學(xué)配置，嚴(yán)格控制水泥砂漿材料，混凝土材料和鋼筋材料的質(zhì)量，制定完善的材料配合比計(jì)劃方案，選擇普通硅酸鹽類型和等級較高類型水泥砂漿當(dāng)作是灌漿原材料。按照工程項(xiàng)目特點(diǎn)明確材料中氯化物的含量標(biāo)準(zhǔn)和硫酸鹽含量標(biāo)準(zhǔn)，以免對錨桿鋼筋造成腐蝕影響支護(hù)效果[9]。

（4）在邊坡支護(hù)方案中應(yīng)合理確定邊坡支護(hù)的施工方式，結(jié)合現(xiàn)場勘查的數(shù)據(jù)信息和資料等選擇合理的支護(hù)方法，增強(qiáng)支護(hù)施工的有效性。

3.5 定期排查邊坡安全風(fēng)險(xiǎn)

在非金屬露天礦山邊坡安全管理期間，風(fēng)險(xiǎn)隱患時(shí)有發(fā)生，因此，相關(guān)人員要把崗位職能充分發(fā)揮出來，著力排查邊坡安全風(fēng)險(xiǎn)，做好事前管理工作。由于在非金屬露天礦山邊坡安全管理中，安全風(fēng)險(xiǎn)影響因素比較多，所以在對風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行排查期間，為有效提升非金屬露天礦山邊坡安全管理工作水平，應(yīng)成立專門的管理機(jī)構(gòu)，構(gòu)建一支專業(yè)的人才隊(duì)伍，詳細(xì)分析影響邊坡安全性的各類因素，并進(jìn)行深入探究。同時(shí)，要把技術(shù)、管理人員納入風(fēng)險(xiǎn)排查小組，進(jìn)行實(shí)地考察，及時(shí)把影響因素找出來，有利于提前進(jìn)行干預(yù)和處理。

安全管理人員要根據(jù)實(shí)際管理需求和生產(chǎn)現(xiàn)狀，首先要對邊坡穩(wěn)定性影響因素進(jìn)行明確，然后再采集信息采集，對安全管理機(jī)制進(jìn)行完善，并且針對非金屬露天礦山邊坡影響因素，策劃安全應(yīng)急管理預(yù)案。在排查風(fēng)險(xiǎn)期間，及時(shí)排除可能存在的風(fēng)險(xiǎn)隱患，全過程、全面監(jiān)管露天礦山開采工作。基于動(dòng)態(tài)化角度，排查和清除風(fēng)險(xiǎn)，以此在保障露天礦山開采質(zhì)量以及開采效率的同時(shí)，確保開采期間的安全性[10]。在此期間，專業(yè)的人才隊(duì)伍發(fā)揮著重要作用，要提升相關(guān)管理人員和技術(shù)人員的安全意識、責(zé)任意識，并對其職業(yè)素養(yǎng)進(jìn)行提升。為提升其專業(yè)技術(shù)水平，可以在日常生產(chǎn)和實(shí)踐中組織演練活動(dòng)和技術(shù)培訓(xùn)活動(dòng)，通過對責(zé)任機(jī)制進(jìn)行強(qiáng)化，使其工作積極性得以調(diào)動(dòng)。

3.6 建立健全邊坡安全預(yù)警體系

通過邊坡安全預(yù)警體系建立健全，可以有效分析邊坡結(jié)構(gòu)存在的潛在風(fēng)險(xiǎn)，并做出預(yù)警提醒。對于邊坡安全預(yù)警體系來說，其能夠全天24h 進(jìn)行工作，對邊坡的安全狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督。預(yù)警指標(biāo)在系統(tǒng)中有著詳細(xì)的設(shè)置，在超出預(yù)設(shè)指標(biāo)的情況下，系統(tǒng)能夠自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，同時(shí)可以對邊坡中存在的風(fēng)險(xiǎn)位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位。應(yīng)用這種系統(tǒng)，可以通過網(wǎng)絡(luò)開展遠(yuǎn)程控制，不需要到現(xiàn)場就能夠?qū)κ┕ら_采過程進(jìn)行全面監(jiān)控。邊坡預(yù)警系統(tǒng)主要有危險(xiǎn)預(yù)測和預(yù)先警報(bào)兩個(gè)方面的功能。其中危險(xiǎn)預(yù)測成為空間預(yù)測和時(shí)間預(yù)測兩個(gè)部分。通過預(yù)警系統(tǒng)，施工單位能夠?qū)κ鹿拾l(fā)生的嚴(yán)重性和波及范圍做出基本了解，對邊坡可能發(fā)生的滑坡系數(shù)進(jìn)行提前預(yù)制，以此提前做好針對性的對策，最大程度上避免發(fā)生安全事故，使損失得以降低。工程內(nèi)部通過這種預(yù)警系統(tǒng)，可以有效避免落石問題和爆破等問題造成的邊坡塌落，使得邊坡安全治理效率得到進(jìn)一步提升。

4 結(jié)語

綜上所述，在金屬非金屬露天礦山作業(yè)中，邊坡安全管理對于開采的順利開展具有重要作用，對于露天礦山生產(chǎn)質(zhì)量以及人員財(cái)產(chǎn)安全具有決定性影響。為了提高采礦作業(yè)的安全性，必須加強(qiáng)對邊坡安全管理工作的重視，結(jié)合實(shí)際的邊坡情況制定科學(xué)合理的安全管理方案及防護(hù)措施，針對存在的邊坡安全風(fēng)險(xiǎn)問題和隱患采取有效措施排查邊坡隱患，并通過加強(qiáng)安全管理技術(shù)的應(yīng)用以及邊坡安全管理制度的完善，保障安全防護(hù)和處理措施的全面落實(shí)，避免金屬非金屬露天礦山邊坡安全事故的出現(xiàn)，從而全面提升施工開采過程中邊坡的穩(wěn)定性，從而在提高露天礦山作業(yè)效率，保障金屬非金屬露天礦山的安全開采，促進(jìn)金屬非金屬開采事業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。