周 鷺
(江西銅業(yè)集團銀山礦業(yè)公,江西 德興 334200)
露天的礦山開采工作效率、工程安全與邊坡的穩(wěn)定性有著直接的關(guān)系。露天礦邊坡受內(nèi)外部環(huán)境的影響,容易出現(xiàn)失穩(wěn)情況,嚴重影響了礦業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。針對該種情況,礦山開采的過程中工程管理部門需要通過事前預(yù)防、事中控制與事后治理三階段的防治工作,確保邊坡穩(wěn)定性,控制礦山開采的風險。
(1)巖石性質(zhì)結(jié)構(gòu)造成的邊坡失穩(wěn)。礦區(qū)巖石層的性質(zhì)包括巖石結(jié)構(gòu)與礦物組成。通常情況下,巖石主要是由一種或幾種硅酸鹽類礦物、碳酸鹽類礦物、粘土礦物、氧化物類礦物等物質(zhì)組成,而巖石的力學性質(zhì)則包括礦物組成成分、物質(zhì)比例、礦物顆粒的實際大小與形狀、組合方式與微結(jié)構(gòu)面的實際發(fā)育情況、顆粒連接方式等內(nèi)容。在具體的治理過程中,應(yīng)針對不同類型巖石性質(zhì)、特征,制定合理的防護、治理方案,從實際出發(fā),降低邊坡失穩(wěn)的可能性。
(2)巖石結(jié)構(gòu)面的影響。結(jié)構(gòu)面如果數(shù)量較多就會降低巖石結(jié)構(gòu)的完整性,使得巖體強度整體下降,同時也提升了巖石的變形能力,增加了整體結(jié)構(gòu)的流變力、時間效應(yīng)與不均勻性、非連續(xù)性及各向異性,是造成邊坡失穩(wěn)的主要因素之一。
(3)水環(huán)境的影響。邊坡地質(zhì)可以分為巖質(zhì)邊坡與土質(zhì)邊坡,而水環(huán)境對巖質(zhì)邊坡、土質(zhì)邊坡會產(chǎn)生不同的影響,包括化學因素影響與物理因素影響。如對土質(zhì)邊坡進行長時間沖擊、浸泡,會對土質(zhì)造成物理影響;與此相對應(yīng)的,水流會使巖體中的裂縫擴大,增加巖石的風化程度,最終使得巖體不穩(wěn),出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象。
(4)爆破影響。礦區(qū)的爆破活動也會對邊坡產(chǎn)生一定的影響,向周圍巖體施加動荷載,使得邊坡巖體與土質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)發(fā)生改變。爆破還會影響水環(huán)境,帶有一定的沖擊力,導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。邊坡巖體存在較多的軟弱面時,爆破會使得巖體整體性遭到破壞,出現(xiàn)失穩(wěn)的情況。
(5)其他因素導(dǎo)致的邊坡失穩(wěn)。除了巖體本身、水環(huán)境、爆破等影響邊坡穩(wěn)定性的因素外,引發(fā)邊坡失穩(wěn)的誘因還包括地震、風化、水土流失等自然因素,使巖石性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造發(fā)生變化。如西部某礦區(qū),由于露天礦部分位于盆地,另一部分位于臺地,邊坡處于斷層交匯處,斷層與節(jié)理發(fā)育,巖層包括細砂巖、雜砂巖、粉砂巖等,因此巖體面構(gòu)造較為復(fù)雜,且?guī)r體容易破碎、遇水軟化、易風化。
本文為提升露天礦邊坡治理方案的實踐性,以某地露天礦邊坡滑坡為例,對綜合治理與預(yù)防工作進行深入分析。露出的底層巖性、巖相以及厚度等在橫向與縱向方面變化較大。本文主要對西側(cè)的露天礦邊坡進行研究。
(1)滑坡區(qū)域的清理工作。當露天礦區(qū)發(fā)生滑坡問題后,需要及時進行清理,針對邊坡破壞情況、影響范圍、災(zāi)害的持續(xù)性等特征,制定清理方案,清除災(zāi)害范圍的泥土、碎石等雜物,直到完成清理邊坡基巖后,再進行下一步治理工作。
(2)加固邊坡基巖。在滑坡災(zāi)害區(qū)清理完成后,需要對滑坡發(fā)生的后方基巖進行支護、加固工作。常見的加固方式包括:錨網(wǎng)噴支護、抗滑樁、長錨索支護、重力式擋墻等技術(shù)。在具體的加護工程中,工程單位應(yīng)該結(jié)合導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)的因素、具體破壞情況、邊坡穩(wěn)定程度、工程服務(wù)年限等因素,選擇一種或幾種結(jié)合的支護方式。
在此基礎(chǔ)之上,還應(yīng)建設(shè)仰斜排水口、增加泄壓水孔等工程,合理調(diào)整基巖的結(jié)構(gòu),提升邊坡的整體穩(wěn)定性。
工程案例中,為了加固滑坡后的邊坡基巖,主要采用了以下幾種支護方式:首先,使用錨噴網(wǎng)與錨索加固結(jié)合的方式,針對露天礦巖體的結(jié)構(gòu),選用尺寸符合的錨桿、錨索,錨桿選用管縫式錨桿,長2.2m、間排距為2.5m×2.5m;錨索為長10m、直徑為15.24mm、間排距為2.5m×2.5m;鋼筋網(wǎng)規(guī)格為5m×2.6m,網(wǎng)度為0.2m×0.2m。混凝土噴層厚為60mm,28d單軸抗壓強度大于15Mpa;其次,利用抗滑樁進行再次加固,在滑坡區(qū)域清理完成后,工程選用的是直徑為115mm、樁體孔深12m、桿體傾角為75°的抗滑樁,按照2m的間距使用混凝土澆筑;最后,安裝泄水泄壓的排出孔,按照工程的水環(huán)境條件與需求進行排水孔設(shè)計,保證后期邊坡排水疏壓工作的順利進行。
(3)滑坡區(qū)的回填工作。邊坡的支護完成后需要進入下一階段的治理工程中,即對滑坡區(qū)進行回填。通常情況下,回填方案的設(shè)計應(yīng)結(jié)合邊坡的具體應(yīng)用、滑坡的破壞情況決定,大部分的邊坡只需要進行加固,確保邊坡的穩(wěn)定性即可。但還有部分邊坡有其他的用途,針對該種情況,需要通過回填工程,來保證邊坡的安全使用。工程案例中的邊坡由于滑坡發(fā)生后,運礦道路縮減到0.8m~2m寬,安全平臺也被損壞,因此需要對滑坡區(qū)域進行回填,保證運礦道路通順。
(4)擋土墻支護。在工程實踐中,為保障礦山修復(fù)后的邊坡和主運礦道路的安全,設(shè)計在+525m標高臺階構(gòu)筑重力式擋土墻。
邊坡是否穩(wěn)定,支護措施是否得當,治理辦法是否合理,僅靠肉眼和經(jīng)驗來判斷是不可靠的,故需要對邊坡進行監(jiān)測監(jiān)控,便于對邊坡進行事前預(yù)防、事中控制、事后監(jiān)測全程控制。過去,通常采用水準儀、全站儀等人工觀測技術(shù)手段。隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展,邊坡變形監(jiān)測技術(shù)得以更新?lián)Q代,發(fā)展到以測量機器人、地面三維激光掃描等為代表的現(xiàn)代地面測量技術(shù),再到以GPS技術(shù)、合成孔徑雷達干涉差分技術(shù)和機載激光雷達技術(shù)為代表的空間對地測量技術(shù)?,F(xiàn)在邊坡變形監(jiān)測主要是通過監(jiān)測邊坡變形且達到可能破壞時發(fā)出警報,或通過對邊坡變形數(shù)據(jù)進行分析,發(fā)現(xiàn)其變形趨勢和規(guī)律,及時解決邊坡失穩(wěn)問題。
影響邊坡穩(wěn)定性的因素不僅包括巖體結(jié)構(gòu)、巖石性質(zhì)等內(nèi)部因素,還包括水環(huán)境、人為開采活動、風化等外部環(huán)境因素。因此,在進行綜合治理時,需要結(jié)合滑坡災(zāi)害的破壞情況、影響范圍、引發(fā)災(zāi)害的主要因素等方面,保證治理方案的實踐性與高效性。在風險預(yù)防方面,應(yīng)該充分利用現(xiàn)代化技術(shù),采用實時監(jiān)控技術(shù),對災(zāi)害高發(fā)區(qū)進行重點監(jiān)測,保證露天礦的開采安全。