露天礦邊坡管理

露天礦邊坡管理

隨著我國(guó)露天礦山開(kāi)采技術(shù)的飛速發(fā)展，露天礦的開(kāi)采境界不斷擴(kuò)大，深度不斷增加，邊坡的高度和面積也不斷增加，由此造成邊坡的不穩(wěn)定因素增多。再加上一些礦山企業(yè)不按照礦山設(shè)計(jì)規(guī)范開(kāi)采，只顧眼前利益，違反國(guó)家《礦產(chǎn)資源法》的規(guī)定，亂挖濫采，對(duì)邊坡管理不善，最終導(dǎo)致邊坡發(fā)生大面積巖體滑坡或崩落坍塌事故，造成職工傷亡，給國(guó)家財(cái)產(chǎn)造成重大損失。因此，礦山企業(yè)負(fù)責(zé)人必須加強(qiáng)對(duì)邊坡的管理，制定切實(shí)可行的安全管理措施，確保邊坡的穩(wěn)定。

一、露天礦邊坡的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

露天開(kāi)采時(shí)，通常是把礦巖劃成一定厚度的水平層，自上而下逐層開(kāi)采。這種開(kāi)采的結(jié)果使露天礦場(chǎng)的周邊形成階梯狀的臺(tái)階，多個(gè)臺(tái)階組成的斜坡稱為露天礦邊坡。

(一)邊坡組成要素

露天礦邊坡按其在采場(chǎng)所處的位置不同可分為：

①底幫邊坡，位于礦體底盤(pán)一側(cè)的邊坡。②頂幫邊坡，位于礦體頂盤(pán)一側(cè)的邊坡。③端幫邊坡，位于礦體兩端部的邊坡。臺(tái)階是露天礦邊坡的基本組成部分，其結(jié)構(gòu)要素如圖4—20所示。

臺(tái)階上部水平面稱為臺(tái)階上郡平盤(pán)(圖4—20中的1)；臺(tái)階下部水平面稱為臺(tái)階下部平盤(pán)(圖4—20中的2)；上、下平盤(pán)之間已采掘。暴露部分的傾斜面稱為臺(tái)階坡面(圖4—20中的3)；臺(tái)階坡面與下部平盤(pán)的夾角稱為臺(tái)階坡面角(圖4—20中的a)；上、下兩平盤(pán)之間的垂直距離稱為臺(tái)階高度(圖4—20中的h)；上部平盤(pán)與臺(tái)階坡面的交線稱為臺(tái)階坡頂線(圖4—20的4)；下部平盤(pán)與臺(tái)階坡面的交線為臺(tái)階坡底線(圖4—20中的5)。

露天邊坡組成的要素如圖4—21所示。

露天礦最終邊坡：是指已開(kāi)采結(jié)束到達(dá)最終境界而留下的臺(tái)階所組成的邊坡。

最終邊坡坡面：最終邊坡最上部一個(gè)臺(tái)階的坡頂線和最下部一個(gè)非工作臺(tái)階的坡底線所做的假想斜面。如圖4—21中的ac與bd兩個(gè)斜面。

最終邊坡角：是指最終邊坡坡面與水平面之間的夾角。如圖4—21中的。和β角。

(二)邊坡的結(jié)構(gòu)

一般來(lái)說(shuō)，邊坡結(jié)構(gòu)中的基本單元是臺(tái)階。不同用途的臺(tái)階組合形成了邊坡的結(jié)構(gòu)。各臺(tái)階參數(shù)的組合決定了最終邊坡角的大小，而最終邊坡角又受到巖體的工程地質(zhì)條件和開(kāi)采深度等的限制。

(三)露天礦邊坡的特點(diǎn)

露天礦邊坡與其他一些工程邊坡如鐵路、公路、水庫(kù)、水壩等形成的邊坡相比，具有以下特點(diǎn)：

(1)邊坡比較高，從幾十米到幾百米的均有，走向長(zhǎng)從幾百米到數(shù)公里，因而邊坡揭露的巖層多，邊坡各部分地質(zhì)條件差異大，變化復(fù)雜。

(2)上部邊坡服務(wù)年限長(zhǎng)，可達(dá)幾十年，下部邊坡則服務(wù)年限較短，底部邊坡在采礦結(jié)束時(shí)即可廢止。

(3)由于露天礦場(chǎng)每天穿孔、爆破作業(yè)和車輛行走，對(duì)邊坡巖體經(jīng)常受到震動(dòng)影響較大。

(4)邊坡的穩(wěn)定性隨著開(kāi)采作業(yè)的進(jìn)展不斷發(fā)生變化。

二、邊坡破壞類型

(一)邊坡巖體破壞類型

邊坡破壞的形式主要有：崩落、散落、傾倒坍塌和滑動(dòng)等。邊坡巖體破壞類型按破壞機(jī)理可分為四類(如表4—5)。

1．平面破壞(表4—5圖a)

這種破壞類型是指邊坡沿某一主要結(jié)構(gòu)面如層面、節(jié)理或斷層面發(fā)生滑動(dòng)，其滑動(dòng)線為直線。

2．楔體破壞(表4—5圖b)

此種類型破壞是在邊坡巖體中有兩組或兩組以上結(jié)構(gòu)面與邊坡相交，將巖體相互交切成楔體而發(fā)生破壞。

3．圓弧形破壞(表4—5圖c)

邊坡巖體在破壞時(shí)其滑動(dòng)面呈弧狀下滑破壞。

這種破壞一般發(fā)生在土體中。散狀結(jié)構(gòu)的破碎巖體或軟弱的沉積巖中的邊坡也常以此種形態(tài)破壞，在破壞前坡頂往往出現(xiàn)明顯裂隙。

4．傾倒破壞(表4—5圖d)

當(dāng)巖體中結(jié)構(gòu)面或?qū)用婧芏笗r(shí)，每個(gè)單層弱面在重力形成的力矩作用下向自由空間變形而發(fā)生的一種破壞形式。

表4-5? 露天礦邊坡破壞類型表

(二)邊坡巖體的滑動(dòng)速度

(1)蠕動(dòng)滑動(dòng)：其平均滑動(dòng)速度小于0.01mm／s。

(2)慢速滑動(dòng)：其平均速度為0．01mm／s一1．0cm／s。

(3)快速滑動(dòng)：其平均滑動(dòng)速度為1.0cm／s—1.0m／s。

(4)高速滑動(dòng)：其平均滑動(dòng)速度大于1．0m／s。

(三).邊坡巖體破壞規(guī)模分類

露天邊坡巖體發(fā)生破壞時(shí)所產(chǎn)生的后果不但取決于破壞的類型、破壞的速度，還取決于破不的規(guī)模即下滑體積的大小和滑動(dòng)巖體的范圍。邊坡巖體破壞的規(guī)?？蓜澐譃橐韵滤姆N類型：

1，小型滑落

一般指發(fā)生在單臺(tái)階局部邊坡上小塊巖體沿一個(gè)或多個(gè)節(jié)理面產(chǎn)生局部的滑落，其滑落的垂直距離往往小于臺(tái)階的高度。

2．中型滑落

是指一個(gè)和多個(gè)臺(tái)階邊坡巖體沿結(jié)構(gòu)弱面產(chǎn)生的一定規(guī)模的整體滑落，破壞類型多為楔體破壞，破壞的范圍限于局部邊坡。巖體滑動(dòng)的體積一般在1萬(wàn)～10萬(wàn)m3。

3．大型滑落

是指多臺(tái)階邊坡巖體沿結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生的大規(guī)模整體滑落。巖體的破壞類型多為平面破壞和圓弧形破壞。其滑動(dòng)體積一般在10萬(wàn)～100萬(wàn)m3。

4．巨型滑落

是指露天礦邊坡巖體產(chǎn)生大規(guī)模破壞，其滑動(dòng)的范圍、體積都很大。一般都在100萬(wàn)m3以上。

三、邊坡事故預(yù)防措施

治理露天礦邊坡必須采取綜合性的預(yù)防措施。其具體內(nèi)容是：按照國(guó)標(biāo)的要求明確規(guī)定邊坡的各項(xiàng)參數(shù)和對(duì)開(kāi)采技術(shù)條件進(jìn)行控制，并制定嚴(yán)格的邊坡管理制度，才能確保邊坡的穩(wěn)定，避免或減少邊坡事故的發(fā)生。

(一)邊坡的各項(xiàng)參數(shù)規(guī)定

1．臺(tái)階高度的要求

臺(tái)階高度的確定一般是從三個(gè)方面考慮：一是礦巖的埋藏條件和力學(xué)性質(zhì)；二是穿爆工作的要求；三是采掘工作的要求。礦巖的力學(xué)性質(zhì)決定臺(tái)階的穩(wěn)定性，合理的臺(tái)階高度是邊坡穩(wěn)定的重要因素，因此各類露天礦山必須根據(jù)國(guó)標(biāo)的規(guī)定，結(jié)合本礦的實(shí)際情況，在安全規(guī)程中對(duì)本礦臺(tái)階的高度作出明確的規(guī)定。

2．平臺(tái)寬度的要求

平臺(tái)按其用途分為工作平臺(tái)、安全平臺(tái)、清掃平臺(tái)、運(yùn)輸平臺(tái)，各種平臺(tái)的寬度不同不但影響邊坡角度的大小，也影響邊坡的穩(wěn)定性，因此必須作出明確規(guī)定，各種平臺(tái)的最小寬度如表4—6所示。

3．臺(tái)階坡面角

臺(tái)階坡面角一般分為工作臺(tái)階坡面角和最終臺(tái)階坡面角。工作臺(tái)階坡面角應(yīng)符合表4—7規(guī)定。

表4—7? 工作臺(tái)階坡面角的確定

最終邊坡角應(yīng)符合表4—8的規(guī)定。

上一頁(yè)123下一頁(yè)(二)開(kāi)采技術(shù)條件的控制

1．控制合理的開(kāi)采高度

各類礦山必須采取分層開(kāi)采，使較高的臺(tái)階分成多個(gè)臺(tái)階開(kāi)采，以降低邊坡的相對(duì)高度，是保證邊坡穩(wěn)定的重要因素。因此，各類礦山應(yīng)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或部頒標(biāo)準(zhǔn)，制定本礦分層開(kāi)采的具體規(guī)定。

2．選用合理的開(kāi)采順序和推進(jìn)方向

在開(kāi)采生產(chǎn)過(guò)程中要堅(jiān)持從上到下的開(kāi)采順序，堅(jiān)持穿下向孔或傾斜炮孔，杜絕在作業(yè)臺(tái)階底部進(jìn)行掏底開(kāi)采，避免邊坡形成傘檐狀和空洞。一般情況下應(yīng)選用從上盤(pán)向下盤(pán)的采剝推進(jìn)方向，做到有計(jì)劃、有條理地開(kāi)采。

3.貫徹“采剝并舉，剝離先行”的方針

雖然剝離廢石和表土是一種被動(dòng)工作，需要耗費(fèi)較多的人力和物力，但這項(xiàng)工作是為了保證礦山的持續(xù)生產(chǎn)能力和正常生產(chǎn)，更重要的是為了礦山的安全生產(chǎn)。

4．合理進(jìn)行爆破作業(yè)以減少爆破震動(dòng)對(duì)邊坡的影響

由于爆破產(chǎn)生的地震可以使巖體的節(jié)理張開(kāi)，促使邊坡破壞。因此在爆破作業(yè)中必須注意如下事項(xiàng)：

(1)在接近邊坡地段盡量不采用大規(guī)模的齊發(fā)爆破，有條件的可采用微差爆破，并嚴(yán)格控制同時(shí)爆破的炸藥量。

(2)在采場(chǎng)內(nèi)盡量不用拋擲爆破，應(yīng)采用松動(dòng)爆破。這樣既可以使爆堆較為集中，防止飛石傷人，也可減少對(duì)邊坡的破壞。

(3)分層開(kāi)采的礦山，在接近邊坡地段應(yīng)推廣使用預(yù)裂爆破、減震爆破、緩沖爆破等控制爆破技術(shù)。

(三)邊坡管理的安全要求

(1)建立健全邊坡管理和檢查制度，當(dāng)發(fā)現(xiàn)邊坡上有裂陷可能滑落或有大塊浮石及“傘檐”懸在上部時(shí)，必須迅速進(jìn)行及時(shí)處理。處理時(shí)要有可靠的安全措施，受到威脅的作業(yè)人員和設(shè)備要撤到安全地點(diǎn)。

(2)應(yīng)選派工程技術(shù)人員和有經(jīng)驗(yàn)的工人專門(mén)負(fù)責(zé)邊坡上的管理工作，及時(shí)清除隱患，在暴雨季節(jié)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)邊坡、采場(chǎng)的檢查，發(fā)現(xiàn)邊坡有塌滑征兆時(shí)有權(quán)制止采剝作業(yè)，撤出人員和設(shè)備，并向礦山負(fù)責(zé)人報(bào)告。

(3)邊坡有變形和滑動(dòng)跡象的礦山，必須設(shè)立專門(mén)觀測(cè)點(diǎn)，定期觀測(cè)記錄變化情況。

(4)遇有巖層內(nèi)傾于采場(chǎng)，且邊坡角大于巖層傾角；或有多組節(jié)理，裂陷結(jié)合的結(jié)構(gòu)面內(nèi)傾于采場(chǎng)；或有較大巖體結(jié)構(gòu)弱面切割邊坡，構(gòu)成不穩(wěn)定的楔形體情況的礦山，必須采取有效的安全措施。

(5)露天礦場(chǎng)應(yīng)按照由上往下的開(kāi)采順序，分成水平臺(tái)階正規(guī)開(kāi)采。各作業(yè)水平臺(tái)階應(yīng)保持一定的超前距離。嚴(yán)禁從下部分段掏采。采剝工作禁止形成傘檐、空洞等。

(6)爆破完畢后，必須及時(shí)從上而下撬掉險(xiǎn)石、浮石。未清除前其下方不準(zhǔn)生產(chǎn)。禁止在懸崖陡壁的危險(xiǎn)處作業(yè)。禁止任何人在邊坡底部休息和停留。

(7)在開(kāi)采的生產(chǎn)過(guò)程中，根據(jù)揭露的邊坡巖體情況及時(shí)平整和刷幫，改善邊坡輪廓形狀。目前國(guó)內(nèi)外修整邊坡的方法有兩種：一是人工修整法，二是采用套索鏟清整坡面。如圖4—22所示。

(8)人工加固。人工加固是防止露天邊坡滑坡的一種有效措施，其加固的主要方法有如下幾種：

①設(shè)置坡腳護(hù)墻：在破碎帶的坡腳襯砌巖石或混凝土塊，以防止和限制坡腳移動(dòng)。

②抗滑樁：作為抗滑措施，樁材有木樁、鋼板樁、鋼管樁、鋼軌樁、混凝土樁、鋼筋混凝土管樁等。

③注漿：這種方法用于有開(kāi)口節(jié)理和裂隙的巖層，這種巖層才能灌注水泥砂漿，凝固后膠結(jié)巖石增加巖石的強(qiáng)度。