張嬌

(榆林學(xué)院能源工程學(xué)院，陜西榆林719000)

金屬露天礦山邊坡治理安全技術(shù)對(duì)策措施探析

張嬌

(榆林學(xué)院能源工程學(xué)院，陜西榆林719000)

我國的金屬礦山露天礦邊坡的高度比較大，邊坡的工程地質(zhì)條件比較復(fù)雜，在實(shí)際的礦上開采過程中就會(huì)面臨著嚴(yán)重的邊坡滑坡事故，因此一定要加強(qiáng)邊坡治理。以某金屬礦山露天礦邊坡治理區(qū)段為例，對(duì)邊坡治理安全技術(shù)對(duì)策措施進(jìn)行探析。

露天礦山;邊坡治理;安全技術(shù)

我國的金屬礦山露天開采的情況非常多，其中以建筑材料的礦山為主，因此金屬礦山露天開采對(duì)于我國很多行業(yè)，尤其是建筑行業(yè)的發(fā)展非常重要。在實(shí)際的金屬礦山露天開采過程中，邊坡容易出現(xiàn)破壞和變形，最終導(dǎo)致邊坡滑坡事故，不僅會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)還嚴(yán)重危害著開采人員的生命健康。

1 某金屬露天礦山邊坡治理區(qū)的地質(zhì)情況

我國某金屬露天礦山邊坡治理區(qū)段1 325 m平臺(tái)以上發(fā)生滑坡，滑坡體的后緣呈現(xiàn)凸起的形狀，標(biāo)高在1 398 m，其中滑坡體的高度為46 m，寬度為67 m，厚度為10～16 m，其斜長在90 m以上，滑坡后緣和滑坡水平的距離在113 m左右。

1．1地形地貌

我國某金屬露天礦山邊坡治理區(qū)段原始的地形為南高北低，西高東低，地表被黃土覆蓋，發(fā)育兩條沖溝，黃土梁覆蓋在沖溝的上面，地貌為黃土高原沖蝕溝谷地貌。下面是開采的臺(tái)階坡，一些臺(tái)階坡被前期的膠帶機(jī)路和排土場的渣土等覆蓋住，不同臺(tái)階的高度均保持在20～25 m之間，臺(tái)階的土質(zhì)主要為土質(zhì)邊坡，坡面角度在70(°)左右。

1．2地層巖性

金屬露天礦山邊坡治理區(qū)段的底層巖性一共分為5層。

1)第1層是雜填土，主要是由松散、潮濕的廢礦渣組成，其中母巖的成分包括石英片巖和斜長角閃片巖，石英片巖和斜長角閃片巖的粒徑跨度比較大，最小的粒徑為20 mm，最大的達(dá)到1 000 mm以上，但是大多數(shù)都在20～600 mm之間。第1層表層的孔隙是由巖屑填充，級(jí)配不良。

2)第2層是粉土，主要是由密度較大或者密度中等的粉土組成，粉土層的成分包括少量的植物根系、氧化鐵以及云母等，粉土中沒有關(guān)澤反應(yīng)，有中等程度的搖振反應(yīng)，整體土層的韌性比較低，其強(qiáng)度和干性也比較低。

3)第3層是粉質(zhì)的粘度，粘性較大，因此具有一定的可塑性，整個(gè)土層的密度非常大，從整體上來看可以清晰的看到有條理的柱狀，主要包括氧化鐵、云母和一些姜石。粉質(zhì)黏土的切片具有一定的光澤，韌性和干強(qiáng)度均中等，無搖振反應(yīng)。

4)第4層是含有礫土的粘土，主要成為為氧化硅和云母，在一些部位也存在著粉質(zhì)粘土和姜石，呈現(xiàn)出半膠結(jié)構(gòu)，局部還含有少量的綠泥斜長角閃片巖碎屑和強(qiáng)風(fēng)化斜長角閃片巖，含有一定的濕度，密實(shí)性比較好，以密實(shí)和中密度為主。

5)第5層是強(qiáng)風(fēng)化斜長角閃片巖，巖層中含有的礦物主要為綠泥石、斜長石、絹云母、角閃石以及少量的石英，呈現(xiàn)出片狀造型，是一種纖維變晶結(jié)構(gòu)，節(jié)理裂縫發(fā)育，呈現(xiàn)出泥質(zhì)膠結(jié)，其石芯非常容易破碎。

2 金屬露天礦山邊坡存在的問題

1)邊坡穩(wěn)定動(dòng)態(tài)平衡難以保證

調(diào)研設(shè)計(jì)與實(shí)施 為了做好新一輪的國培工作，課題組進(jìn)行了為期一周的實(shí)地調(diào)研，深入全區(qū)參加國培項(xiàng)目的縣區(qū)，通過召開座談會(huì)、現(xiàn)場訪談、實(shí)地考察，收集了大量第一手資料。本研究主要是從教師層面進(jìn)行調(diào)查，調(diào)查內(nèi)容主要有教師培訓(xùn)現(xiàn)狀與需求、遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)現(xiàn)狀、存在的問題、真實(shí)需求以及網(wǎng)絡(luò)研修與校本研修整合情況等。

對(duì)于露天礦山的開采，只有保證礦山邊坡的穩(wěn)定動(dòng)態(tài)平衡，才能有效減少各種邊坡滑坡等邊坡事故發(fā)生。但是從實(shí)際的情況來看，由于人們對(duì)礦物質(zhì)的需求越來越大，而人們的采礦技術(shù)和設(shè)備也得到了一定的進(jìn)步，因此露天礦山不斷延深，人們采礦的深度在增加，深凹露天礦出露的邊坡越來越高，在實(shí)際開采的過程中，需要經(jīng)過爆破等一系列的操作，而爆破會(huì)產(chǎn)生一定的振動(dòng)，深度增加，還會(huì)受到地下水和地應(yīng)力的作用，導(dǎo)致邊坡穩(wěn)定動(dòng)態(tài)平衡經(jīng)常發(fā)生改變，對(duì)礦山的安全生產(chǎn)造成了嚴(yán)重的威脅［1］。近年來隨著科技的不斷進(jìn)步，我國的很多露天礦山由山坡露天慢慢轉(zhuǎn)變?yōu)樯畎悸短?，邊坡的高度越來越高，而?dāng)邊坡高度不斷增加的過程，滑坡的事故也更加容易發(fā)生，邊坡被破壞的概率也會(huì)增加，滑體的規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，人們對(duì)邊坡穩(wěn)定性的控制更加困難。

2)金屬露天礦山邊坡災(zāi)害越來越多

在經(jīng)濟(jì)和科技不斷發(fā)展的背景下，我國的礦業(yè)也在不斷發(fā)展，露天開采的難度在不斷增大，金屬露天礦山邊坡災(zāi)害也越來越多，邊坡滑坡等災(zāi)害已經(jīng)成為威脅礦山安全的重大災(zāi)害。從實(shí)際的情況來看，露天邊坡滑坡坍塌不僅數(shù)量在增多，造成的危害也在不斷加大，在礦山事故中占據(jù)首位，金屬露天礦山邊坡災(zāi)害已經(jīng)成為了金屬非金屬露天礦山重大事故源。由于露天開采不斷延伸，很多露天礦上都會(huì)進(jìn)入到地下進(jìn)行開采，而在地下進(jìn)行開采，涌水量增多，受到的地應(yīng)力也在不斷增大，地質(zhì)條件更加惡劣，如果在開采過程中沒有解決好、露天與地下采場爆破的控制關(guān)系、采場穩(wěn)定的開采隔離層厚度以及界定開采范圍與條件等問題，都會(huì)導(dǎo)致邊坡災(zāi)害的發(fā)生，帶來巨大的危害［2］。

3 邊坡治理安全技術(shù)對(duì)策

1)安全應(yīng)急治理技術(shù)

安全應(yīng)急治理技術(shù)是針對(duì)已經(jīng)發(fā)展的邊坡的一種治理技術(shù)，在對(duì)邊坡進(jìn)行治理時(shí)，首先要對(duì)已經(jīng)發(fā)生的邊坡事故的實(shí)際情況進(jìn)行分析，充分了解事故現(xiàn)狀，然后進(jìn)行取樣，取樣的方式主要有3種，分別為開挖基坑原狀土取樣、臺(tái)階開挖邊坡取樣和鉆孔取樣。取樣完成之后，在室內(nèi)進(jìn)行土工試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)土的物理力學(xué)性質(zhì)、滑坡區(qū)的地層厚度以及物料組成進(jìn)行分析，同時(shí)弄清楚滑坡的水文地質(zhì)條件和滑坡參數(shù)［3］。對(duì)于1 325 m平臺(tái)以上的應(yīng)急削方，應(yīng)該根據(jù)原始的地形條件和現(xiàn)場邊坡的實(shí)際情況，對(duì)滑坡進(jìn)行多次計(jì)算和分析，為下一步的邊坡治理工程創(chuàng)造條件。對(duì)于1 325 m以下的平臺(tái)，應(yīng)該采取分層開挖的方式，對(duì)不同平臺(tái)進(jìn)行分層加固，保證階段坡的安全。

2)安全防護(hù)治理加固技術(shù)

對(duì)于邊坡滑坡，還應(yīng)該針對(duì)不同的位置進(jìn)行區(qū)域的加固治理，清除渣土，采用錨桿鋼筋砼擋墻進(jìn)行加固，使用的錨桿長度為15 m，對(duì)于使用的鋼筋砼擋墻的厚度應(yīng)該保持在0．45 m以上，對(duì)于土質(zhì)邊坡，也可以采用錨桿鋼筋砼擋墻進(jìn)行加固，錨桿的長度保持在15～18 m之間，兩個(gè)錨桿布置的間距應(yīng)該在2 m，鋼筋砼擋墻的厚度在0．45 m以上。對(duì)于其他未加固的臺(tái)階坡，則可以采用C20掛網(wǎng)噴砼防護(hù)，其厚度在15 m左右，采用雙層的鋼筋網(wǎng)。對(duì)于巖質(zhì)邊坡，采用錨桿噴射砼進(jìn)行加固，錨桿長度為12 m，布設(shè)的間距為3 m。

對(duì)于露天礦的邊坡，要進(jìn)行綜合性的管理才能有效避免邊坡滑坡的發(fā)生，在綜合性治理的過程中，首先要加強(qiáng)對(duì)邊坡各參數(shù)的控制，控制的參數(shù)對(duì)象主要包括臺(tái)階高度、平臺(tái)寬度和臺(tái)階坡面角和最終邊坡角［4］。對(duì)于邊坡的寬度，應(yīng)該按照平臺(tái)的用途進(jìn)行控制，對(duì)于清掃平臺(tái)、工作平臺(tái)以及運(yùn)輸平臺(tái)這幾種不同類型的平臺(tái)，其寬度要求是不一樣的，安全平臺(tái)的一般為2～3 m，工作平臺(tái)較大，需要30 m左右，對(duì)于運(yùn)輸平臺(tái)來說，平臺(tái)的寬度控制在7 m，清掃平臺(tái)控制在6 m。其次是臺(tái)階高度的要求，需要綜合采掘工作的布置、穿爆工藝的要求以及礦巖的力學(xué)條件進(jìn)行綜合考慮。臺(tái)階坡面角的大小則應(yīng)該考慮礦巖性質(zhì)、礦巖結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀等。

4)加強(qiáng)開采技術(shù)條件的控制

開采技術(shù)條件的控制就是要控制好開采臺(tái)階的高度、制定合理的開采順序，采用科學(xué)的推進(jìn)方向，在實(shí)際的開采過程中，應(yīng)該嚴(yán)格按照從上到下的開采順序，打孔應(yīng)該向下打孔［5］。在作業(yè)臺(tái)階的底部，為了避免邊坡出現(xiàn)空洞，不能進(jìn)行掏底開采。露天礦山應(yīng)該分層開采，所有的開采機(jī)械不能超過開采臺(tái)階高度15 m以上。

5)加強(qiáng)邊坡檢測的監(jiān)控治理

在實(shí)際的開采過程中，應(yīng)該制定科學(xué)有效的邊坡安全管理制度，并且嚴(yán)格按照制度進(jìn)行邊坡管理，加強(qiáng)對(duì)不穩(wěn)定邊坡的監(jiān)控治理。在實(shí)際的邊坡管理過程中，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)邊坡的高度、長度、邊坡臺(tái)階的寬度、臺(tái)階的邊坡角、臺(tái)階樹木以及表土剝離寬度等項(xiàng)目的檢測。

4 結(jié)語

為了減少金屬露天礦山邊坡事故的發(fā)生，在實(shí)際的露天開采過程中，應(yīng)該加強(qiáng)邊坡各項(xiàng)參數(shù)、開采技術(shù)條件的控制和邊坡檢測的監(jiān)控治理，一旦發(fā)生邊坡滑坡，應(yīng)該采用安全應(yīng)急治理技術(shù)進(jìn)行治理，同時(shí)采用安全防護(hù)治理加固技術(shù)進(jìn)行加固，避免再次出現(xiàn)滑坡。

［1］江文偉．蘭橋礦區(qū)北采場邊坡穩(wěn)定管理［J］．中國錳業(yè)，2005，23(4):43－44．

［2］李軍．金屬非金屬露天礦山邊坡安全管理建議［J］．金屬礦山，2010(10):172－175．

［3］羅一忠．邊坡穩(wěn)定性分析中的能量法及其工程應(yīng)用［J］．中國錳業(yè)，1998，16(3):12－15．

［4］王振兵．某金屬露天礦山邊坡治理安全技術(shù)對(duì)策措施［J］．礦業(yè)工程，2015(1):40－41．

［5］姬志勇，張海生，王廣和．露天礦山邊坡特點(diǎn)及滑坡關(guān)鍵治理技術(shù)綜述［J］．勘察科學(xué)技術(shù)，2011(6):24－28．

A Discussion on Countermeasures for Safety Technology of Slope Treatment in Open Pit Mines

ZHANG Jiao
(College of Energy Engineering，Institute of Yulin，Yulin，Shanxi 719000，China)

Open-pit slope height of metal mines is large in China．The engineering geological conditions of the slope is more complex．In actual mine mining process，we will be faced with serious landslide accident．The slope management must be strengthen．In this paper，taking a slope treatment as an example，the governance of slope safety technical measures are analyzed．

Metal open-pit mine;Slope treatment;Security technology

P642．22

B

10．14101/j．cnki．issn．1002－4336．2017．01．057

2017－01－16

榆林學(xué)院2011年高層次人才科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目(11GK54);陜西省教育廳自然科學(xué)研究項(xiàng)目(16JK1890)

張嬌(1984－)，女，陜西榆林人，講師，研究方向:安全工程，手機(jī):13572656633，E-mail:59524907@qq．com．