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露天礦山開(kāi)采中,影響邊坡的因素、滑坡的預(yù)防

邊坡安全管理是露天礦山安全管理工作的重要構(gòu)成部分,對(duì)于露天開(kāi)采是否安全有著直接的關(guān)系。之前和大家分享過(guò)關(guān)于露天礦山開(kāi)采的防護(hù)措施,露天礦山開(kāi)采的5大防護(hù)措施,為礦主排憂解惑(附開(kāi)采工藝流程圖)今天和大家著重分享露天礦山開(kāi)采中,影響邊坡的因素、滑坡的類型預(yù)防及治理等,時(shí)刻保障相關(guān)人員的人身安全。

 

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    露天礦山邊坡構(gòu)成要素

 

露天礦山的開(kāi)采,是把礦巖劃成一定厚度的水平層,自上而下逐層開(kāi)采,在露天礦場(chǎng)的周邊形成階梯狀的臺(tái)階,多個(gè)臺(tái)階組成的斜坡就是露天礦邊幫即露天礦邊坡。

露天礦邊坡由臺(tái)階、臺(tái)階上部平盤(pán)、臺(tái)階下部平盤(pán)、臺(tái)階坡面、臺(tái)階坡面角、臺(tái)階高度、臺(tái)階坡頂線、臺(tái)階坡底線等構(gòu)成。

臺(tái)階根據(jù)其用途可分為工作平臺(tái)、安全平臺(tái)、清掃平臺(tái)、運(yùn)輸平臺(tái)等。最終邊坡是指開(kāi)采到最終界面的臺(tái)階所組成的邊坡。最終邊坡角是指最終邊坡坡面與水平面之間的夾角。

隨著礦山開(kāi)采深度的逐漸增加,露天礦山邊坡的高度、面積、維護(hù)時(shí)間都要相應(yīng)大幅度增加,不然邊坡滑落災(zāi)害將日益突出。因此,邊坡的穩(wěn)定性越來(lái)越成為我國(guó)礦山防災(zāi)的重點(diǎn)之一。

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    滑坡的類型

 

坡滑坡的類型一般有平面滑坡、楔體滑坡、圓弧滑坡、傾倒滑坡、復(fù)合滑坡5種,其中發(fā)生最多的滑坡是平面滑坡。

 平面滑坡

(1)沿單一層面的滑坡:一般滑面傾角大于其內(nèi)摩擦角,發(fā)生規(guī)模較大,且坡角切開(kāi)層挖。

(2)坐落式平推滑移型滑坡:滑面具有復(fù)合形態(tài),主體滑面為巖層滑面,而滑坡后緣為近似的圓弧形,它是沿著構(gòu)造節(jié)理等追蹤發(fā)展而成的,傾角逐漸變陡以致高傾角。主滑面比較平緩,滑體的滑動(dòng)變形速度較小。

楔體滑坡

楔形體滑坡滑動(dòng)面及切割面均為較大的斷層或軟弱結(jié)構(gòu)面,當(dāng)邊坡中有兩種結(jié)構(gòu)面相互較切成楔形失穩(wěn)體,即當(dāng)兩結(jié)構(gòu)面的組合交線傾向與邊坡傾向相近或相同,且傾角小于邊坡角而大于內(nèi)摩擦角時(shí),容易發(fā)生楔形體滑坡。另外,其規(guī)模一般較小。

圓弧滑坡

圓弧滑動(dòng)滑坡,是指其滑動(dòng)面是弧形狀的,常見(jiàn)于土質(zhì)滑坡。這類滑坡一般要經(jīng)過(guò)坡角蠕動(dòng)變形,滑坡后緣張裂擴(kuò)張和滑坡中部滑床斷裂貫通三個(gè)階段。其前期發(fā)展緩慢,中后期發(fā)展迅速,滑坡速度很大,散體結(jié)構(gòu)的破碎巖體或軟弱沉降巖邊坡滑坡多屬于此類。

傾倒滑坡

傾倒變形滑坡一般具有反傾邊坡結(jié)構(gòu),最初為沿著邊坡巖體中的反傾結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生錯(cuò)動(dòng),邊坡面形成微細(xì)的錯(cuò)動(dòng)裂紋,繼而發(fā)展為裂縫,隨著巖層層面的進(jìn)一步錯(cuò)動(dòng)使邊坡面的裂縫兩側(cè)產(chǎn)生相對(duì)的差異變形,并使巖層逐漸向外傾斜直至崩塌。當(dāng)邊坡巖體結(jié)構(gòu)面傾角很陡時(shí),巖體可能發(fā)生傾倒,它的破壞機(jī)理與上述三種不同,它是在巖石重力作用下巖石塊發(fā)生移動(dòng)而產(chǎn)生的倒塌破壞。這種滑坡往往發(fā)生在臺(tái)階坡面上,很少導(dǎo)致整個(gè)邊坡下滑。

復(fù)合滑坡

復(fù)合型滑坡常見(jiàn)于具有較厚的第四系覆蓋層的巖土質(zhì)邊坡中,第四系覆蓋層的土形成近似圓弧狀滑面。

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    影響邊坡的因素

(1)確定邊坡角不合理

邊坡角設(shè)計(jì)過(guò)緩,邊坡穩(wěn)定性較高但增加剝離工作量和成本,但可減少邊坡維護(hù)費(fèi)。增大邊坡角,穩(wěn)定性較差,剝離工作量和剝離成本減少,但帶來(lái)人身和設(shè)備不安全。

(2)地質(zhì)因素對(duì)邊坡的影響

巖體是由多種巖石所組成,巖體中存在著各種結(jié)構(gòu)面,結(jié)構(gòu)面在巖體中分布和多寡,影響邊坡巖體的穩(wěn)定性。大量滑坡實(shí)例表明,滑坡體的滑動(dòng)面和邊緣輪廓都是受巖體的結(jié)構(gòu)面控制的。

(3)巖體中的地下水

地下水能改變巖石的物理力學(xué)性質(zhì),在巖體的裂隙中產(chǎn)生靜壓力和浮力作用,地下水在破碎巖體中的裂隙內(nèi)流動(dòng)時(shí),這些坡碎巖將受到水的動(dòng)壓力作用,從而使邊坡的穩(wěn)定性降低。

(4)爆破作用

由于爆破產(chǎn)生的地震可以使巖體的節(jié)理張開(kāi),甚至使巖石破碎,影響邊坡穩(wěn)定。

(5)邊坡的幾何形狀

露天采礦中,當(dāng)坡面角不變時(shí),邊坡愈高愈不穩(wěn)定。當(dāng)邊坡高度不變時(shí),邊坡角愈大愈不穩(wěn)定。從水平斷面看,邊坡愈多愈不穩(wěn)定,這是因?yàn)橥幌虿蓤?chǎng)的邊坡易受拉而破壞,不利于邊坡的穩(wěn)定。

(6)影響邊坡的其他因素

有管理方面的因素,如超挖坡腳、在邊坡上部堆置廢石和設(shè)備、建筑房屋等,風(fēng)化作用的影響,地震活動(dòng)的影響,都會(huì)降低邊坡的穩(wěn)定性。

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    滑坡的預(yù)防與治理

(1)合理確定工作階段坡面角

露天開(kāi)采時(shí),先剝離后開(kāi)采,嚴(yán)禁掏底部、放上部造成滑坡的野蠻冒險(xiǎn)采礦。在工作階段上,需要進(jìn)行鑿巖、爆破、裝運(yùn)和地質(zhì)測(cè)量等作業(yè),并隨著回采的推進(jìn)而不斷移動(dòng)。

坡面附近的礦巖受爆破震動(dòng)的影響,常因?yàn)殡A段坡面角過(guò)大造成巖石塌落或使平臺(tái)寬度變窄而發(fā)生事故。為此,在露天礦設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中,必須根據(jù)礦山的地質(zhì)條件、巖石力學(xué)性質(zhì)和采用各種設(shè)備的性能、規(guī)格尺寸,確定合適的坡面角并規(guī)定出最小工作平臺(tái)寬度,把剝離、采礦和運(yùn)輸設(shè)備,供電和通訊線路,設(shè)置在工作平臺(tái)穩(wěn)定坡面的范疇內(nèi)。

(2)邊坡維護(hù)

露天礦邊坡,必須對(duì)其進(jìn)行經(jīng)常性的檢查和維護(hù),用以保證邊坡穩(wěn)定,防止災(zāi)害發(fā)生。

建立一支邊坡維護(hù)專業(yè)隊(duì)伍,加強(qiáng)檢查維修,必要時(shí)進(jìn)行人工放坡,鋪上草皮,植上灌木,砌筑局部擋土墻或者預(yù)埋防滑坡的木樁。

要設(shè)置排水網(wǎng)絡(luò),防止地表雨水流入礦坑沖刷邊坡,潤(rùn)滑層理;深凹露天礦要在坑外周圍設(shè)置防山洪、防泥石流的阻擋或者疏導(dǎo)的設(shè)施。排水網(wǎng)絡(luò)包括地表排水、地下排水、立體排水系統(tǒng)。

在臨近邊坡進(jìn)行爆破時(shí),宜采用預(yù)裂和減震爆破法,減少單孔裝藥量而增大孔數(shù),減少每次延時(shí)爆破的炮孔數(shù),以防止因?yàn)槁短毂谱鳂I(yè)而破壞邊坡的穩(wěn)定性。

(3)抗滑工程及加固方法

抗滑工程是防止山體滑坡的不可缺少的一部分,尤其對(duì)于事關(guān)生命、財(cái)產(chǎn)安全的礦區(qū)坡體來(lái)說(shuō),意義非同尋常。

抗滑工程包括:抗滑擋墻、加筋擋墻、錨定板擋墻、預(yù)應(yīng)力錨索擋墻、錨桿擋墻。

抗滑樁:大截面積排式抗滑單樁、抗滑鏈、鋼管樁、承臺(tái)式抗滑樁、抗洪樁、樁基擋墻、椅式擋墻、排架式抗滑樁、抗滑剛架樁、板樁抗滑樁和錨固樁。

土質(zhì)改良:注漿、微型樁。

(4)滑坡的監(jiān)測(cè)

對(duì)巖石的位移進(jìn)行監(jiān)測(cè),可以發(fā)現(xiàn)滑坡預(yù)兆。對(duì)于坡體下的地下水的活動(dòng)也要用水壓計(jì)來(lái)觀察;用測(cè)震儀觀測(cè)爆破震動(dòng)的影響,用以獲得邊坡動(dòng)態(tài)。

(5)滑坡防治

限制無(wú)證開(kāi)采,嚴(yán)禁非法開(kāi)采;處罰治理強(qiáng)占山頭、山坡的礦點(diǎn);禁止不開(kāi)工作臺(tái)階,不剝離或邊剝離邊開(kāi)采的掠奪式開(kāi)采;嚴(yán)禁破壞山坡植被;露天礦邊緣必須設(shè)置疏導(dǎo)水流的防洪設(shè)施,對(duì)邊坡進(jìn)行機(jī)械加固,設(shè)錨桿、錨樁。

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    總結(jié)

露天礦在開(kāi)采過(guò)程中,邊坡穩(wěn)定與否直接制約著礦山的安全,是影響礦山經(jīng)濟(jì)效益的最關(guān)鍵因素之一。一般從礦山投產(chǎn)到開(kāi)采結(jié)束,滑坡的影響貫穿始終,所以,對(duì)露天邊坡的治理,應(yīng)一直延續(xù)到開(kāi)采結(jié)束。


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