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露天矿山边坡的安全问题及治理方法探究

2019-02-10

世界有色金属 2019年12期
关键词:露天矿台阶岩体

廖 勇

(贵州有色地质工程勘察公司,贵州 贵阳 550000)

1 露天矿山边坡

采矿场的边坡主要由四部分组成,分别为清扫平台结构、安全平台结构、台阶坡面结构以及运输平台结构。随着开采工作的推进,这四部分结构的状态都在发生变化,由此可见整个边坡系统是非常复杂的,其结构形变范围必须控制在工程标准之内才能保证边坡的稳定性。边坡维稳控制技术是一项综合性交强且难度较高的技术。

2 露天矿山边坡安全问题

(1)外在影响因素。①振动因素。露天矿山边坡中常见振动因素主要包括施工设备的运行振动、采矿爆破振动或者地震导致的振动。振动波在岩体中进行传递的时候,从横纵两个方向进行传播,但是绝大多数情况下都是以纵波的形态进行传递。这些振动因素容易导致边坡中的饱水砂土发生液化反应,导致砂土从岩石裂缝中挤出,进而导致边坡变形台阶失稳的情况出现。②技术问题。在进行露天开采的时候,通常技术人员需要注意的技术控制要点包括回采顺序、边坡角度控制、工作面推进模式的选择、边坡台阶组成以及爆破技术的应用等。如果其中某个环节技术应用出现问题,边坡的稳定性就会受到影响。③施工管理问题。部分矿山施工单位在进行施工管理工作的时候忽略了矿山边坡的维护和管理工作,导致部分施工环节出现违规操作,边坡意外受损。④气候因素。在矿山解冻阶段,或者遭受强降雨天气之后,很容易发生滑坡问题,矿山边坡中通常包括粘性土岩,这种物质遇水之后体积会发生膨胀,主体强度大大降低,受到自身重力作用之后,很容易出现自由滑动的情况,一旦滑动会产生动压威胁边坡岩体的稳定,导致其崩塌。地下水累计时间越长,边坡发生滑坡现象的可能性就越高。

(2)内部影响因素。①地质分布情况。露天矿山的地质成分组成主要由裂隙层结构、软夹层结构、节理、软面结构、破碎带结构等。这些结构的实际分布情况直接决定了边坡的稳定性,此外,山体岩石的力学性质与边坡稳定性的关系也非常密切。通常情况下,山体岩石硬度越高,边坡稳定性就越强,大多数边坡崩塌滑坡等现象都是发生在灰岩、砂质岩或者泥岩岩层中。②岩体结构和结构面。岩体的结构体与结构面,共同决定了岩体特性,对边坡稳定性的影响也至关重要。沉积岩是露天边坡的重要组成部分,其含有大量软弱岩层与断层破碎带,遇水变塑性,岩体的流变特性是导致边坡受损的最根本原因。

3 露天矿山边坡安全治理方法

(1)边坡安全治理原则。露天矿山边坡治理方式可细分为两种,一种为补救性处理方式,一种为预防性处理方式。一般来说,补救式处理方式就是用于处理已经出现失稳现象的边坡以及严重损坏的边坡。而预防性处理方式就是用来避免边坡潜在危险事故的发生。实际处理过程中要进行边坡检测和风险评估,再确定正确的处理方式。

(2)边坡安全预警体系的应用。这种系统能够对边坡结构存在的潜在风险进行预知和分析,并发出预警提醒。边坡安全预警体系能够24小时全天工作,实时监督边坡的安全状态。系统中设置了详细的预警指标,一旦超出预设指标,系统就会自动发出警报,并且能够准确定位边坡中存在的风险位置。这种系统能够直接通过网络进行远程控制,无需到场就能全面监控施工开采过程。边坡预警系统的功能主要有两个方面,一方面是危险预测功能,一方面就是预先警报功能。其中危险预测细分成两部分,一部分是空间预测,一部分是时间预测。通过预警系统施工单位可以基本明确事故发生的严重性和波及范围,提前预制边坡可能发生的滑坡系数,从而提前采取相关对策,尽可能抑制事故的发生,降低损失。通过这种预警系统,工程内部能够有效预防落石问题和爆破等问题引发的边坡塌落,有效提升到边坡安全治理效率。

(3)边坡稳定性分析。想要正确处理边坡的相关安全问题,技术人员必须进行边坡稳定性分析,对于不同类型的破坏机制,分析过程中使用的计算方式和研究手段也存在差异。一般来说,在进行边坡稳定性分析的时候主要包括两方面工作,一方面师定量分析,一方面是定型分析。所谓定量分析就是结合边坡类型和分析目的,确定治理方式,进行定量分析的时候一般使用的研究方法是极限平衡法,或者数值分析法。定型分析就是全面分析边坡稳定性干扰因素,然后结合边坡实际结构和稳定状态进行评价,其中常用研究方法有图解法、类比法或者自然历史研究法等。

(4)实施边坡状态检测。边坡状态检测是露天矿山边坡施工中关键环节,技术人员要结合边坡中土体特征,以及矿山岩体的力学特征,制定完善的安全管理体系和检测流程,保证对边坡施工实施全程动态监管。检测期间需要重点关注的参数有边坡台阶的宽度设置、边坡的长度设置、边坡高度设置、台阶边坡角度设置、保土剥离宽度以及台阶树木等。对于已经成型的高陡边坡,技术人员要设置专门的观测点,定期派人观测,并详细记录,从中发现问题要及时采取安全控制措施。

(5)边坡处理技术的应用。首先是防护加固技术的应用,在边坡施工中最为常见的就是滑坡问题,技术人员需要在事故高发区域实施加固处理,将区域中的渣土彻底清除,然后设置挡墙进行加固,其中挡墙由锚杆钢筋混凝土组成。其次是应急处理技术的应用。技术人员要全面掌握边坡施工常见事故类型,一旦发生突发事故,要立即明确现场事故现状,然后对事故边坡进行取样分析,判断其物料组成、岩体性质及地层厚度等,准确计算滑坡参数,为现场安全处理工作提供理论援助。第三是治理参数的合理控制。为了尽量减少边坡施工事故,技术人员必须做好重要参数分析控制工作,安全治理参数控制能够为事故处理提供有效依据,其中包括台阶坡面角度的控制、台阶高度控制、边坡最终角度控制等。

(6)合理控制开采条件。想要提升边坡稳定性,合理控制开采条件是非常必要的。在能够达到工程开采要求的基础上,管理人员要科学设置开采作业的施工顺序和开采台阶的高度值,严格遵守边坡施工秩序,从上倒下依次完成施工作业。作业台阶区域的底部位置,不得实施掏底作业,防止边坡结构出现空洞区域,发生塌陷。露天矿山进行边坡施工的时候通常要进行分层开采,使用机械开采期间注意台阶高度控制,避免出现严重误差影响边坡稳定。

(7)防水排水技术的应用。通过应用防水排水技术,能够避免因水导致边坡岩体强度降低而引起边坡失稳;在露天采场外围和采场内主要平台修建截排水沟,防止境界外围雨水及其他地表水进入露天采场冲刷边坡,及时排出境界内的雨水,避免裂隙积水,在已经形成的张裂缝中及时填充适当材料。

4 结语

矿山露天边坡的安全防护与治理措施,应该结合露天边坡的实际情况,重点考虑露天边坡中常见的安全风险及影响因素,进而改善边坡安全防护与治理的措施,维护好露天边坡结构。露天边坡结构中全面落实安全防护与治理措施,防止边坡中出现安全风险。

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