露天礦排土場穩定性影響因素分析

摘 要:本文通過對排土場滑塌、礦山泥石流、邊坡穩定及巖爆等方面的論述，對影響露天排土場穩定性的因素進行了分析及探討。

關鍵詞:露天礦排土場穩定性因素

中圖分類號:TD8文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)08(c)-0062-01

1 影響排土場穩定性的主要因素

露天礦排土場是采場土巖經爆破、挖掘、運輸和排棄過程在基底上堆筑而成的。廢石堆結構或外部條件與采場內的原狀土巖不同。其穩定性不同于一般的巖石質邊坡。廢石堆穩定化主要決定于:①排棄散體的物理力學性質。②承納廢石的基底巖土層的承載能力。③排土工藝。④排土場的物理、地理和水文地質條件。

2 排土場滑塌如何防治

排土場滑塌防治措施:合理調整排土巖性的分布，采取疏水措施疏干基底地下水，引出地表水，對廢石堆基底進行工程處理以及選擇適當的排土工藝。

2.1 合理調整排土巖性的分布

根據廢石堆巖石的抗剪和抗壓強度試驗資料及其巖性組成的變化規律，當堅硬巖塊中粘土等軟巖含量不超過25％時，堅硬巖石的強度和壓縮性實際上保持不變。即在廢石堆物料中軟巖含量小于25％時，對廢石堆穩定性不產生嚴重影響。當細顆粒含量達到30％以上時，對廢石堆邊坡的穩定性將有很大影響。

基底上硬排棄滲透性好、不易水解的大塊巖石，如大顆粒砂質巖石。其上部則可排棄細粒的和粘土質巖石，這樣有利于廢石堆水迅速有效地自排。

為防止坡面沖蝕作用，應在排土終了之前將坡面風化細軟巖土的物料儲備降至最小，穩妥的辦法是在中排前，于坡面上加蓋一層一定厚度的新鮮、堅實、大暴雨也不致沖走的大塊物料。

2.2 疏水措施

疏水措施包括疏排廢石堆內不含水和基底地下水以及地表截水排洪。距廢石堆上部邊緣的地方挖掘排水溝，進行截流和排洪，使水不進入排土場，亦可建3°～5°的防滲反向坡，以防張裂縫以遠的水體注入張裂縫。用推土機平整廢石堆表面，防止雨水積聚與滲入，排除基底表面積水。

2.3 基底工程處理

查清基底工程地質與水文地質條件，包括表土覆蓋物的力學性質和淺部巖體的結構和構造。基底內部的地下水情況，分析可能引起滑塌的因素，因地制宜選擇穩定基底的工程處理方法。

3 如何防治礦山泥石流

泥石流又稱山洪泥石流或泥石洪流，是山地溝槽或河谷在暫時性急水流域內大量土石相互作用的洪流過程現象。其特點:過程短暫、發生突然、結束迅速、復發頻繁。因采礦活動影響人為釀成的泥石流稱為礦山泥石流。

對泥石流的防治，必須針對其形成條件及其形成機制、不同性質的泥石流類型、流域內地質環境以及防護對象等分別對待。

在防治泥石流具體工程措施上，需要采取水土保持以及文破產措施。以穩定排土場廢石或由于爆破和崩塌引起的沿體破碎輸送散物質，從而減小甚至消除礦山泥石流固體物質補給。如果不能消除形成泥石流的可能性，必須采取專門的河床水利工程設施，用來穩定加固河床，消弱泥石流活動，進行工程整治，以便保護居民區、鐵路、公路以及在泥石流影響區內的其他國民經濟設施使其免遭泥石流危害。

4 影響邊坡穩定的因素

(1)由于開挖，開挖體周圍巖石中原有應力場將發生變化，在壓應力增高區產生壓縮變形;在壓差增大區產生剪切變形，在拉伸區產生拉伸變形。

(2)一座露天礦服務年限十幾年至幾十年，暴露在外的巖石將逐漸風化，開挖工程使原始地形發生很大改變，坡內原地下水的水力坡度將會加陡，旱雨交替時，潛水面的漲落幅度加大，這些將加速不耐水和有膨脹性的夾層和構造巖帶的瓦解，從而造成松動和滑塌。

(3)爆破而產生的位移也難以加以計算。不加控制的大爆破也是損傷巖體、造成松動和破壞。

常見的邊坡滑塌模式有以下幾種:

①平面滑坡。平面滑坡是指巖體沿與邊坡傾角相同的單一結構面發生滑動。

②楔體滑坡。楔體滑坡是指邊坡中兩組結構面相交成楔形失穩體，其交線邊坡傾向相近或相似時發生的滑坡。

③圓弧形滑坡。圓弧形滑坡是指滑動面基本上為圓弧形的滑坡。

④傾倒滑坡。傾倒滑坡是邊坡巖體中結構面很陡時，巖體由于重力作用發生倒塌。

⑤復合滑坡。復合滑坡是上述兩種或兩種以上形式組合而成的滑坡。

5 露天邊坡的監測方法及政治辦法

5.1 邊坡監測常用的方法

(1)鋼絲伸長計監測。鋼絲伸長計法是用一垂直樁安裝一個帶有重物的滑輪，重物的另一端由鋼絲固定在發生位移的邊坡巖石表面，當邊坡移動時，鋼絲發生形變帶動重物上升，其變化值可通過設在垂直樁上的標尺讀出，當重物位移超過警戒位置時，需對邊坡進行安全防范處理。

(2)地面精密測量監測。測量法監測邊坡位移在我國露天礦得到廣泛應用。進行測量時首先應建立觀測網，然后設置各類樁，有置鏡點樁、照準點樁和觀測點樁、水準電樁等，各類樁的設置應根據其用途設置并達到其質量要求。測量常用的精密測量儀器是經緯儀和水準儀，也可采用光電測距儀等先進測量儀器。測量完成后，對觀測資料進行分析整理，得出露天邊坡位移與時間的關系圖等圖表，為預測提供依據。

(3)其他方法。如位移自動記錄儀監測、鉆孔伸長計監測、鉆孔剪切帶監測等。

5.2 露天礦邊坡整治工作主要的方法

(1)清掃維護。清掃維護是根據邊坡巖體情況和工作經驗對邊坡進行的清理和維護工作。

(2)防排水。防排水是指邊坡穩定的主要措施之一，可采用疏干的方法排出地下水，地表可采用排洪溝和防洪壩防水，具體措施可參照防水部分。

(3)改善爆破工作。為減輕爆破對邊坡的危害，可采用預裂、緩沖、光面爆破等控制爆破方法。

(4)加固。邊坡加固是治理滑坡，提高邊坡角，減少剝離量的一種手段。目前常用加固方法有:擋墻、抗滑樁、金屬錨桿(索)、護坡等。在實際生產過程中，可根據情況采用一種或幾種方法聯合加固。

6 巖爆的預防及處理

巖爆是巖體在高應力(極限應力狀態)地段發生脆性破壞的一種深部地壓現象。發生巖爆時礦石或巖石被劇烈破碎拋入巷道中，造成巷道支架破壞，嚴重者可導致地表建筑物倒塌。目前國外金屬礦山及國內煤礦采取預防巖爆的措施有:

(1)降低回采過程中彈性應變能的釋放速度。這可惜助部分回采或應用廢石、尾砂、河砂、膠結材料充填采空區實現。

(2)兩幫巖石在回采過程中能發生收斂閉合時，應減小礦層尺寸。

(3)采用預爆破釋放應力;(4)改變礦巖的物理力學性質。煤礦采用高壓注水，人為的在煤巖內部造成一系列的裂隙，并對煤巖起軟化作用，降低煤巖的強度和增加塑性變形量。注水后可使煤單向壓縮的塑性變形量增加13.3～14.5％。

(5)孔槽卸壓。用大直徑炮孔或切割溝槽使煤松動，達到卸壓效果。

參考文獻

[1]金堆城露天礦排土場穩定性分析.金屬礦山，2004年08期.

[2]露天煤礦三維邊坡開挖變形控制對策及工程應用.河北科技師范學院學報，2008年03期.