露天礦邊坡管理

隨著我國露天礦山開采技術(shù)的飛速發(fā)展，露天礦的開采境界不斷擴大，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)計規(guī)范開采，只顧眼前利益，違反國家《礦產(chǎn)資源法》的規(guī)定，亂挖濫采，對邊坡管理不善，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，給國家財產(chǎn)造成重大損失。因此，礦山企業(yè)負責人必須加強對邊坡的管理，制定切實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

露天開采時，通常是把礦巖劃成一定厚度的水平層，自上而下逐層開采。這種開采的結(jié)果使露天礦場的周邊形成階梯狀的臺階，多個臺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所處的位置不同可分為：

①底幫邊坡，位于礦體底盤一側(cè)的邊坡。②頂幫邊坡，位于礦體頂盤一側(cè)的邊坡。③端幫邊坡，位于礦體兩端部的邊坡。臺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。

臺階上部水平面稱為臺階上郡平盤(圖4—20中的1)；臺階下部水平面稱為臺階下部平盤(圖4—20中的2)；上、下平盤之間已采掘。暴露部分的傾斜面稱為臺階坡面(圖4—20中的3)；臺階坡面與下部平盤的夾角稱為臺階坡面角(圖4—20中的a)；上、下兩平盤之間的垂直距離稱為臺階高度(圖4—20中的h)；上部平盤與臺階坡面的交線稱為臺階坡頂線(圖4—20的4)；下部平盤與臺階坡面的交線為臺階坡底線(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：是指已開采結(jié)束到達最終境界而留下的臺階所組成的邊坡。

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

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)

一般來說，邊坡結(jié)構(gòu)中的基本單元是臺階。不同用途的臺階組合形成了邊坡的結(jié)構(gòu)。各臺階參數(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)條件和開采深度等的限制。

(三)露天礦邊坡的特點

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

(1)邊坡比較高，從幾十米到幾百米的均有，走向長從幾百米到數(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，可達幾十年，下部邊坡則服務(wù)年限較短，底部邊坡在采礦結(jié)束時即可廢止。

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

(4)邊坡的穩(wěn)定性隨著開采作業(yè)的進展不斷發(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、傾倒坍塌和滑動等。邊坡巖體破壞類型按破壞機理可分為四類(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，其滑動線為直線。

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)

邊坡巖體在破壞時其滑動面呈弧狀下滑破壞。

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)

當巖體中結(jié)構(gòu)面或?qū)用婧芏笗r，每個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)邊坡巖體的滑動速度

(1)蠕動滑動：其平均滑動速度小于0.01mm／s。

(2)慢速滑動：其平均速度為0．01mm／s一1．0cm／s。

(3)快速滑動：其平均滑動速度為1.0cm／s—1.0m／s。

(4)高速滑動：其平均滑動速度大于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)生在單臺階局部邊坡上小塊巖體沿一個或多個節(jié)理面產(chǎn)生局部的滑落，其滑落的垂直距離往往小于臺階的高度。

2．中型滑落

是指一個和多個臺階邊坡巖體沿結(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。巖體滑動的體積一般在1萬～10萬m3。

3．大型滑落

是指多臺階邊坡巖體沿結(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。其滑動體積一般在10萬～100萬m3。

4．巨型滑落

是指露天礦邊坡巖體產(chǎn)生大規(guī)模破壞，其滑動的范圍、體積都很大。一般都在100萬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：按照國標的要求明確規(guī)定邊坡的各項參數(shù)和對開采技術(shù)條件進行控制，并制定嚴格的邊坡管理制度，才能確保邊坡的穩(wěn)定，避免或減少邊坡事故的發(fā)生。

(一)邊坡的各項參數(shù)規(guī)定

1．臺階高度的要求

臺階高度的確定一般是從三個方面考慮：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)決定臺階的穩(wěn)定性，合理的臺階高度是邊坡穩(wěn)定的重要因素，因此各類露天礦山必須根據(jù)國標的規(guī)定，結(jié)合本礦的實際情況，在安全規(guī)程中對本礦臺階的高度作出明確的規(guī)定。

2．平臺寬度的要求

平臺按其用途分為工作平臺、安全平臺、清掃平臺、運輸平臺，各種平臺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，各種平臺的最小寬度如表4—6所示。

3．臺階坡面角

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

表4—7? 工作臺階坡面角的確定

最終邊坡角應(yīng)符合表4—8的規(guī)定。

上一頁123下一頁(二)開采技術(shù)條件的控制

1．控制合理的開采高度

各類礦山必須采取分層開采，使較高的臺階分成多個臺階開采，以降低邊坡的相對高度，是保證邊坡穩(wěn)定的重要因素。因此，各類礦山應(yīng)按照國家標準或部頒標準，制定本礦分層開采的具體規(guī)定。

2．選用合理的開采順序和推進方向

在開采生產(chǎn)過程中要堅持從上到下的開采順序，堅持穿下向孔或傾斜炮孔，杜絕在作業(yè)臺階底部進行掏底開采，避免邊坡形成傘檐狀和空洞。一般情況下應(yīng)選用從上盤向下盤的采剝推進方向，做到有計劃、有條理地開采。

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工作，需要耗費較多的人力和物力，但這項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．合理進行爆破作業(yè)以減少爆破震動對邊坡的影響

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

(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，并嚴格控制同時爆破的炸藥量。

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

(3)分層開采的礦山，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，必須迅速進行及時處理。處理時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。

(2)應(yīng)選派工程技術(shù)人員和有經(jīng)驗的工人專門負責邊坡上的管理工作，及時清除隱患，在暴雨季節(jié)應(yīng)加強對邊坡、采場的檢查，發(fā)現(xiàn)邊坡有塌滑征兆時有權(quán)制止采剝作業(yè)，撤出人員和設(shè)備，并向礦山負責人報告。

(3)邊坡有變形和滑動跡象的礦山，必須設(shè)立專門觀測點，定期觀測記錄變化情況。

(4)遇有巖層內(nèi)傾于采場，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；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)露天礦場應(yīng)按照由上往下的開采順序，分成水平臺階正規(guī)開采。各作業(yè)水平臺階應(yīng)保持一定的超前距離。嚴禁從下部分段掏采。采剝工作禁止形成傘檐、空洞等。

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

(7)在開采的生產(chǎn)過程中，根據(jù)揭露的邊坡巖體情況及時平整和刷幫，改善邊坡輪廓形狀。目前國內(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。

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)巖石增加巖石的強度。