露天礦邊坡管理

露天礦邊坡管理

隨著我國露天礦山開采技術的飛速發展，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定因素增多。再加上一些礦山企業不按照礦山設計規范開采，只顧眼前利益，違反國家《礦產資源法》的規定，亂挖濫采，對邊坡管理不善，最終導致邊坡發生大面積巖體滑坡或崩落坍塌事故，造成職工傷亡，給國家財產造成重大損失。因此，礦山企業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，確保邊坡的穩定。

一、露天礦邊坡的結構及特點

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，位于礦體底盤一側的邊坡。②頂幫邊坡，位于礦體頂盤一側的邊坡。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，其結構要素如圖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)邊坡的結構

一般來說，邊坡結構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構。各臺階參數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公里，因而邊坡揭露的巖層多，邊坡各部分地質條件差異大，變化復雜。

(2)上部邊坡服務年限長，可達幾十年，下部邊坡則服務年限較短，底部邊坡在采礦結束時即可廢止。

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

(4)邊坡的穩定性隨著開采作業的進展不斷發生變化。

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構面如層面、節理或斷層面發生滑動，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構面與邊坡相交，將巖體相互交切成楔體而發生破壞。

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。

這種破壞一般發生在土體中。散狀結構的破碎巖體或軟弱的沉積巖中的邊坡也常以此種形態破壞，在破壞前坡頂往往出現明顯裂隙。

4．傾倒破壞(表4—5圖d)

當巖體中結構面或層面很陡時，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).邊坡巖體破壞規模分類

露天邊坡巖體發生破壞時所產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。邊坡巖體破壞的規模可劃分為以下四種類型：

1，小型滑落

一般指發生在單臺階局部邊坡上小塊巖體沿一個或多個節理面產生局部的滑落，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構弱面產生的一定規模的整體滑落，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構面產生的大規模整體滑落。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生大規模破壞，其滑動的范圍、體積都很大。一般都在100萬m3以上。

三、邊坡事故預防措施

治理露天礦邊坡必須采取綜合性的預防措施。其具體內容是：按照國標的要求明確規定邊坡的各項參數和對開采技術條件進行控制，并制定嚴格的邊坡管理制度，才能確保邊坡的穩定，避免或減少邊坡事故的發生。

(一)邊坡的各項參數規定

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性質；二是穿爆工作的要求；三是采掘工作的要求。礦巖的力學性質決定臺階的穩定性，合理的臺階高度是邊坡穩定的重要因素，因此各類露天礦山必須根據國標的規定，結合本礦的實際情況，在安全規程中對本礦臺階的高度作出明確的規定。

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，也影響邊坡的穩定性，因此必須作出明確規定，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。工作臺階坡面角應符合表4—7規定。

表4—7? 工作臺階坡面角的確定

最終邊坡角應符合表4—8的規定。

上一頁123下一頁(二)開采技術條件的控制

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，是保證邊坡穩定的重要因素。因此，各類礦山應按照國家標準或部頒標準，制定本礦分層開采的具體規定。

2．選用合理的開采順序和推進方向

在開采生產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生產能力和正常生產，更重要的是為了礦山的安全生產。

4．合理進行爆破作業以減少爆破震動對邊坡的影響

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

(1)在接近邊坡地段盡量不采用大規模的齊發爆破，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)在采場內盡量不用拋擲爆破，應采用松動爆破。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，在接近邊坡地段應推廣使用預裂爆破、減震爆破、緩沖爆破等控制爆破技術。

(三)邊坡管理的安全要求

(1)建立健全邊坡管理和檢查制度，當發現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，受到威脅的作業人員和設備要撤到安全地點。

(2)應選派工程技術人員和有經驗的工人專門負責邊坡上的管理工作，及時清除隱患，在暴雨季節應加強對邊坡、采場的檢查，發現邊坡有塌滑征兆時有權制止采剝作業，撤出人員和設備，并向礦山負責人報告。

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

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

(5)露天礦場應按照由上往下的開采順序，分成水平臺階正規開采。各作業水平臺階應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。禁止在懸崖陡壁的危險處作業。禁止任何人在邊坡底部休息和停留。

(7)在開采的生產過程中，根據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理和裂隙的巖層，這種巖層才能灌注水泥砂漿，凝固后膠結巖石增加巖石的強度。