李建鋒

（甘肅煤田地質(zhì)局一四九隊，甘肅 蘭州 730000）

在現(xiàn)有的礦產(chǎn)資源開采中，主要的施工方式有兩種，分別是礦井式作業(yè)和掘進式作業(yè)，這兩種方式的應用主要取決于礦產(chǎn)資源的分布形式。另外一種比較特殊的情況就是礦產(chǎn)以相對淺層的位置大面積展布，對此，開采的主要方式是構建深基坑。通過礦山表明進行大面積挖掘，實現(xiàn)對礦產(chǎn)的采收。與另外兩種方式相比，深基坑對礦山邊坡穩(wěn)定性的影響最為明顯，因此，相應的支護加固要求也更高。為此，有學者對深基坑的受力情況進行分析，以此為支護機構的設計提供數(shù)據(jù)基礎[1]。考慮到礦山邊坡本身的特殊性，采用單一的支護加固措施難以滿足其安全需求，因此，復合支護應運而生[2]。利用不同支護措施的優(yōu)勢，有針對性地對不同邊坡隱患進行處理，可以實現(xiàn)最大限度的礦山穩(wěn)定性提升[3]。

為此，本文提出復合支護結構在深基坑礦山邊坡加固中的應用研究。通過本文的研究，以期為礦山邊坡的加固工作提供有價值的參考，為礦山安全施工提供保障。

1 影響邊坡穩(wěn)定性的因素分析

在對深基坑礦山邊坡進行加固前，首先要明確造成風險隱患的作用因子，一般情況下，影響邊坡穩(wěn)定性的因素主要分為三類，分別是礦山本身的地質(zhì)組成較為松散，自身的穩(wěn)定性較低，并導致其對外界作用的抵抗力較弱，還有就是礦山邊坡的構造不具備自主凈化能力，難以實現(xiàn)對雨水的有排遣，引起邊坡表層松動；另外就是由于深基坑的批淮作用使礦山本身的穩(wěn)定性被破壞，原本的受力平衡被打破?？紤]以上三點，本文首先分析了影響礦山邊坡穩(wěn)定性的形式，以此為基礎，以此為基礎制定相應的復合支護結構。

1.1 巖體屬性

對于大多數(shù)礦產(chǎn)資源而言，其主要是通過含礦巖漿經(jīng)過長期的演化后形成的，在此過程中，巖漿巖裂變不同性質(zhì)的含礦巖體，隨著地層的運動以不同的形態(tài)展布。因此礦山地區(qū)的巖體在屬性上一般具有較高的相似性。而當構成該類礦產(chǎn)的巖體是以砂礫、砂土、礫巖等破碎形式存在時，會導致巖體之間的黏合強度較弱。當出現(xiàn)較為強烈的沖擊作用，或結構被破壞時，其自身的抵御能力較低，無法通過巖體間的作用力消化這種影響，這就極易導致礦山邊坡出現(xiàn)滑坡、塌陷等情況。

1.2 地質(zhì)構造

對邊坡穩(wěn)定性影響最為明顯的構造主要是邊坡地表的排水結構。一般情況下，自然山體的排水構造都是通過水流的沖擊作用形成的，在不受破壞的條件下能夠?qū)崿F(xiàn)對雨水的有效排遣。但當深基坑打斷或破壞原有的排水構造時，會直接影響水流的走勢。當新的水流無法規(guī)避深基坑時，會直接導致水體排入坑內(nèi)，造成對礦山內(nèi)部結構的侵蝕。在水的作用下，會加速礦山結構的松動，長此以往，邊坡的穩(wěn)定性也會受到明顯影響。另外一種狀況就是礦山本身松動的地質(zhì)構造不足以負荷水流的運行需求，導致在排水過程帶走礦山邊坡表面的大量土體結構，破壞原有穩(wěn)定性，當這種破壞堆積到一定程度后，極有可能引發(fā)山體滑坡或大面積泥石流的情況出現(xiàn)。

1.3 開采施工

除上述兩種，還有一種是由于開采施工帶來的隱患。一方面深基坑本身的深度就可達到5m～7m以上，這種程度的挖掘已經(jīng)在一定程度上破壞了礦山整體的受力平衡，坑壁的應力強度會隨著開挖深度及面積的增加而逐漸增大。另一方面，開采施工，特別是深基坑挖掘過程中產(chǎn)生的巨大震動也會對邊坡產(chǎn)生解體效應。在此條件下，風化作用對邊坡表面的作用面積會明顯擴大，加速邊坡蝕變的速度，使邊坡的穩(wěn)定性降低，當受到外力作用時，極易出現(xiàn)崩塌或滑坡的情況。

2 復合支護結構設計

在上文中，本文已經(jīng)分析了影響深基坑礦山邊坡穩(wěn)定性的主要因素，以及這些因素的作用方式。針對此，本文提出了以構建土釘墻支護、連續(xù)墻支護、支擋加固工程為主的復合支護結構，具體如下。

2.1 土釘墻支護

考慮到由于邊坡地表破碎巖性以及腐蝕風化作用對邊坡穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響，對邊坡表面采用假設土釘墻支護的方式對其進行加固。在具體的實施過程中，首先在礦山邊坡的表面鋪設一層混凝土，考慮到地表本身穩(wěn)定性較低，混凝土的厚度過高會對邊坡穩(wěn)定性產(chǎn)生負面作用，因此，采用噴射的方式實施這一過程，噴射的混凝土強度等級應達到C2O。噴射作業(yè)時，同一分段內(nèi)噴射順序為自上而下縱向噴射。分次作業(yè)，一次噴射混凝土厚度不超過20mm，將噴頭與被噴面保持垂直，距離在0.6m～1m之間。這樣不僅可以在一定程度上填充邊坡表面的巖層之間的裂縫，提高其穩(wěn)定性，同時也可以最大限度降低由于混凝土自重對邊坡產(chǎn)生的負載。完成混凝土的噴鋪后，需要有一點時間的養(yǎng)護期，該過程主要是為了讓混凝土充分凝固，提高施工效果。養(yǎng)護主要是在混凝土終凝2小時后進行，最主要是透水養(yǎng)護，時間為7天。養(yǎng)護后的混凝土邊坡表面已經(jīng)滿足鉆機的施工需求，這時就可以在混凝土表面鉆孔，孔洞的排布以邊坡的面積為參考，基本按照1:10的比例，即當每10m2的面積內(nèi)，設置一個孔洞。而后，在孔內(nèi)安放土釘，為了提高土釘?shù)某兄啬芰?，在土釘外進行綁扎加固處理?，F(xiàn)階段最常用的綁扎材料為鋼筋網(wǎng)，也有部分坡度較小的礦山利用混凝土進行加固。圖1為鋼筋網(wǎng)的綁扎結構。

圖1 鋼筋網(wǎng)綁扎結構

需要注意的是，采用土釘墻支護對邊坡進行加固時，土釘?shù)拈g距是機動的，可根據(jù)邊坡的實際情況進行適當調(diào)整，當土釘與邊坡的夾角是固定的，考慮到最佳的應力分解條件，土釘與水平面的夾角應控制以25°為宜，最大不超過30°，否則當出現(xiàn)滑坡時，滑落物有可能傾覆土釘，導致支護結構失效，同時最小角度也不宜小于20°，否則其當土釘應力時極易出現(xiàn)斷裂?？紤]到施工成本及作用效果兩方面因素，土釘直徑應達到10m以上，長度以100cm為宜，土釘成孔孔深在30cm～40cm。

2.2 連續(xù)墻支護

在礦山邊坡的坡底處，采用連續(xù)墻支護。以邊坡底角向外60cm范圍作為墻體的修建面積。首先用挖槽機在邊坡底角進行挖槽，采用吊放的方式將鋼筋籠鋪設在槽內(nèi)，鋼筋籠長度與挖槽一致，最大偏差不宜超過10mm，寬度小于挖槽寬度20mm，高度小于挖槽寬度20mm。此時的鋼筋籠并不具有穩(wěn)定性，還需要使用澆筑機在鋼筋籠內(nèi)澆筑混凝土，需要注意的是，該過程中要配合振動器共同施工，否則一旦鋼筋籠中出現(xiàn)氣泡會直接影響連續(xù)墻的支護效果。進行混凝土澆筑時，澆筑點的間距以2m為宜，最大不超過3m，否則會延長澆筑時間，影響施工進程。考慮到礦山邊坡底角的地質(zhì)類型多為土層，因此，澆筑的混凝土為一般土層，泥漿密度一般在1.14g/cm3以上，泥漿的砂土比例為4:100～8:100。為了降低后期的雨水的浸入作用引起的澆筑沉降，泥皮厚度以1.5mm～3.0mm為最佳。

2.3 支擋加固工程

在礦山邊坡的實際加固施工中，由于支擋結構本身的穩(wěn)定性以及承受能力會受到外界環(huán)境的影響逐漸降低，因此，建立合適的支擋加固工程是十分必要的。為此，可以通過搭建錨桿體系實現(xiàn)這一目標。該部分主要由錨固樁板墻和預應力錨索抗滑樁組成，二者具有更強的承載能力，利用其自身的強度和硬度可以有效提高支擋結構的荷載強度。其中，預應力錨索錨桿是通過鋼索自身力量，將鋼索以一定深度嵌入到邊坡內(nèi)，對邊坡產(chǎn)生土動的預應力，使邊坡維持穩(wěn)定。并且鋼筋砂漿錨桿和預應力錨桿具有施工簡便的優(yōu)點，對于深基坑礦山邊坡的適用性更高，是一種針對地表淺層蝕變變形的有效預防性加固工程，在工程中使鋼筋砂漿中的錨桿配套隔離，增加整個坡面的穩(wěn)定性，同時也可為后續(xù)綠化施工提供基礎，進一步提高邊坡的穩(wěn)定性。

3 結語

隨著對礦產(chǎn)資源開采程度的逐漸加深，開采礦井及深基坑的深度都呈現(xiàn)逐漸加深的趨勢，考慮到礦產(chǎn)資源與地質(zhì)之間的密切關系，提高對開采礦山邊坡的支護強度是十分必要的。通常情況下，由于邊坡支護的面積一般較大，且受外界環(huán)境干擾較為明顯，因此主要采用復合支護的方式對其進行加固，這樣不僅可以提高支護結構的靈活性，同時也可以確保加固措施的針對性，對于提高邊坡穩(wěn)定性有良好效果。本文提出復合支護結構在深基坑礦山邊坡加固中的應用研究，針對邊坡的不同加固需求和特征，設計不同的復合支護結構對其進行加固，為礦山開采工作的順利開展提供了安全保障。