露天煤礦開采中高邊坡的安全控制

楊　杭

露天煤礦開采中高邊坡的安全控制

楊杭

（神華國能寶清煤電化有限公司，黑龍江 寶清 155600）

在煤礦露天開采中，高邊坡的穩(wěn)定性控制是安全防護工作的重點，我國的煤礦分布受復雜的地形地質(zhì)條件影響，有著十分復雜的內(nèi)在影響因素，因此，從巖石高邊坡變形破壞機理、監(jiān)測預警、穩(wěn)定性分析評價等方面對高邊坡穩(wěn)定性進行綜合管理控制，才能夠更好地保障高邊坡的安全穩(wěn)定。由于開采技術(shù)和氣候條件的限制，我國的露天煤礦開采中高邊坡問題長期存在，繼續(xù)深入研究和強化高邊坡安全管理措施，是一項長期的重要任務，是煤礦企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要保障。高邊坡安全問題是露天煤礦開采過程中的重點，高邊坡的穩(wěn)定對于安全生產(chǎn)影響很大。

露天煤礦；開采；高邊坡；安全控制

高邊坡的穩(wěn)定性控制問題在水電、鐵路、公路、礦山等工程建設中，直接關系著安全生產(chǎn)和生產(chǎn)質(zhì)量，而煤礦在進行露天開采時，高邊坡的穩(wěn)定性控制就更加復雜和困難。由于煤礦開采生產(chǎn)中進行的挖掘、爆破等作業(yè)會對高邊坡的穩(wěn)定性帶來直接影響，因此，在人員投入較集中的煤礦開采作業(yè)中，高邊坡的安全控制就是保證人員生命安全和礦產(chǎn)財產(chǎn)安全的前提條件。露天煤礦開采過程中的邊坡穩(wěn)定控制，需要根據(jù)巖土體介質(zhì)力學性質(zhì)來研究，采取不同的技術(shù)措施進行錨固，同時，優(yōu)化采掘爆破工藝技術(shù)，減少對邊坡的震動和影響，以保證煤礦開采的安全。近幾年，隨著計算機技術(shù)和工程技術(shù)的不斷進步，在邊坡穩(wěn)定性控制方面，已經(jīng)有一系列的先進經(jīng)驗可以借鑒，一般情況下，采取遺傳程序設計理論對邊坡整體穩(wěn)定性進行預測，建立相關數(shù)據(jù)模型，對巖體巖石滾落的路徑、彈跳高度、能量分布及休止點進行模擬分析和穩(wěn)定性計算，對防護墻受到的應力及應變進行動態(tài)數(shù)值模擬和分析，從而對邊坡的穩(wěn)定性進行評估，建立穩(wěn)定性控制措施，極大地提高了露天開采煤礦中高邊坡的穩(wěn)定性保障。

1　露天煤礦開采時的高邊坡破壞機理

在這種變形模式下，下部沿近水平方向或緩傾坡外（內(nèi)）結(jié)構(gòu)面蠕滑、后緣拉裂、中部鎖段剪斷。其主要影響部位是坡腳近水平結(jié)構(gòu)面，是導致滑坡發(fā)生的主要變形機理模式。這種模式下的邊坡主體往往是由相對均質(zhì)的脆性巖體或半成巖體構(gòu)成，但在坡腳具有近水平或緩傾坡外的結(jié)構(gòu)面；或是夾有較薄弱的軟弱夾層構(gòu)成的互層狀堅硬巖體邊坡。其變形過程是首先發(fā)生蠕滑變形，然后導致后緣拉裂破壞過程。

1.1階梯狀蠕滑——拉裂機理

階梯狀蠕滑——拉裂發(fā)生于平行邊坡陡、緩兩組結(jié)構(gòu)面控制的高邊坡中，其主要變形方式是平面滑移變形，通常出現(xiàn)在堅硬狀巖體或厚層巖體構(gòu)成的邊坡中，其變形一般自上而下向下傳遞，在階梯狀蠕滑面的平均傾角與結(jié)構(gòu)面的殘余摩擦角接近時較易發(fā)生。

1.2傾倒變形

在走向與坡面近乎平行的陡傾層狀巖體最易發(fā)生傾倒變形，又稱為彎曲——拉裂、彎曲——傾倒變形，其巖體具有下伏軟弱基座的高陡邊坡，邊坡底部受到上覆巖體的壓縮作用產(chǎn)生不均勻的壓縮變形，使坡體遭受傾覆力矩向外傾倒。

1.3高應力——強卸荷深部破裂機理

在河流邊岸或坑基挖掘面容易出現(xiàn)邊坡深部卸荷，伴隨深部張裂的現(xiàn)象，即高應力——強卸荷深部破裂機理。產(chǎn)生的原因主要是高地應力、邊坡深部存在有利于應力釋放的結(jié)構(gòu)面或底部快速下切，導致邊坡內(nèi)在應力快速釋放。

2　露天煤礦開采時的高邊坡安全監(jiān)測與控制技術(shù)分析

高邊坡作為一種特殊的地質(zhì)體，其穩(wěn)定性是一個動態(tài)的演變過程，不是靜止的，隨時效變形的發(fā)生最終形成破壞性滑坡，對于巖石高邊坡的穩(wěn)定性進行充分系統(tǒng)的非線性動力學分析、動力響應分析評價和邊坡安全監(jiān)測，對于露天煤礦開采具有重要的意義。

2.1安全監(jiān)測技術(shù)控制

高邊坡的安全穩(wěn)定性監(jiān)測需要根據(jù)煤場周邊地質(zhì)條件、礦坑滑落量、邊坡坡度、滑落次數(shù)等，建立數(shù)據(jù)模型，進行邊坡的穩(wěn)定性監(jiān)測控制。一般是采用電子經(jīng)緯儀、全站式速測儀等設備，甚至是具有目標自動識別功能的測量機器人進行測量，通過軟件系統(tǒng)進行快速數(shù)據(jù)處理，為險情預報提供技術(shù)支持。

2.2高邊坡穩(wěn)定控制技術(shù)措施

煤礦礦坑的高邊坡穩(wěn)定性控制包括：第一，合理控制工作面坡腳。在礦坑邊坡根據(jù)邊坡的巖體地質(zhì)層的不同，設立適宜的安全坡腳與邊坡坡度，坡腳和坡度要根據(jù)安全監(jiān)測所得的數(shù)據(jù)進行設定，當坡度超出安全坡度時則需要進行加固。第二，設立抗滑樁或錨桿加固。當邊坡的穩(wěn)定性不能保證其自然穩(wěn)定時，則需要對坡面進行滑面分析，求出內(nèi)摩擦角φ值，然后計算抗滑樁的支撐推力，計算需要設定的滿足滑坡體穩(wěn)定的抗滑樁根數(shù)。第三，采區(qū)安全控制。在采區(qū)工作面的控制上，避免超挖，合理調(diào)整采區(qū)位置、控制煤壁的合理厚度、減震爆破技術(shù)等，有利于保持露天煤礦邊坡整體穩(wěn)定，減少采掘場內(nèi)邊坡變形，保證安全生產(chǎn)。

2.3綜合管理措施

露天煤礦開采中的高邊坡綜合管理是一項全面的工作區(qū)域管理工作，包括：高臺階區(qū)域內(nèi)必須設置安全警示標志（安全擋墻、警示牌、警戒帶等）；嚴禁無關人員在高臺階區(qū)域內(nèi)逗留；在高臺階區(qū)域作業(yè)時，必須設專人監(jiān)護；做好高臺階邊坡穩(wěn)定性的監(jiān)測，若有異常及時匯報并撤離人員、設備，設置安全警示標志，確保安全。

2.4生產(chǎn)環(huán)節(jié)管理

生產(chǎn)過程中的操作管理是影響邊坡穩(wěn)定的重要因素，尤其是爆破時會對邊坡產(chǎn)生震動影響，因此，爆破作業(yè)起爆前，必須做好相關人員的安全防護，確認人員及設備撤出高臺階危險區(qū)，方準起爆；爆破作業(yè)時，距高臺階坡頂線10m、坡底線30m以內(nèi)，禁止停放設備和人員逗留，并由專人負責爆破作業(yè)。鉆機在打預裂孔時，垂直坡頂線、坡底線作業(yè)，必須采到位，采齊坡面，坡頂、坡面不能留有浮塊。在高臺階下推土機和前裝機清理底板作業(yè)時，在距坡底線10m內(nèi)禁止平行坡底線作業(yè)。嚴禁運輸卡車、生產(chǎn)指揮車、工程設備及生產(chǎn)服務車輛等停放在高臺階區(qū)域內(nèi)。生產(chǎn)指揮車、中巴車、工程及生產(chǎn)服務車輛在端幫路行駛過程中，要遠離高臺階坡底線2～3m的距離。

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Security control of high slope in opencast coalm ining

YANGHang
(Shenhua TNBBaoqing Coal Electrification Co.,Ltd.,Baoqing 155600,China)

In opencast coalmining,the stability control of high slope is the focus of security work,China's distribution of coalmine affected by complex topographic and geologic conditions,which has very complex internal factors,therefore,from the aspects of high slope deformation mechanism,monitoring and stability evaluation to take integrated management and control,so as t o better protect the security and stability of high slope.Due to limitations ofmining technology and climatic conditions,opencastcoalmining ofhigh slope has long-term problems,to continue in-depth research and strengthen high slope securitymanagementmeasures is an important long-term task to achieve sustainable developmentof the coalmining enterprises.Security of high slope is the focus in opencast coalmining process which affected safety production of coal mines.

Opencastcoalmine;Mining;High slope;Security control

TD824

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1674-8646（2016）04-0026-02

2016-01-26