探討礦山地質(zhì)災(zāi)害治理工程施工中邊坡穩(wěn)定問題

卓圣穎

（廣東金東建設(shè)工程公司，廣東 廣州 510000）

對(duì)于露天的大面積礦山開挖，使礦山上巖土體上覆地層巖土體的卸載，造成地層向臨空面的卸荷回彈，此時(shí)邊坡內(nèi)部的應(yīng)力場發(fā)生改變。隨著礦山開挖的繼續(xù)進(jìn)行，從而導(dǎo)致邊坡上松散的巖土體常常沿著已存在的軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)生滑移，嚴(yán)重的會(huì)出現(xiàn)垮塌，滑坡。由于礦坑的出現(xiàn)已經(jīng)嚴(yán)不但危及當(dāng)?shù)厝嗣袢罕姷纳畎踩硪环矫妫策`背了環(huán)境建設(shè)的國家政策，破壞了當(dāng)?shù)氐淖匀痪坝^。20世紀(jì)80年代，我國露天礦西北部因列車通過時(shí)的擾動(dòng)，從而產(chǎn)生了小規(guī)模的滑動(dòng)，面積可達(dá)到64300m3，造成了4開采工作面被掩埋。雖然隨著近幾年許多礦場已經(jīng)相對(duì)規(guī)范，這方面的事故也逐年減小。但是，過去礦山開挖所遺留下的礦坑的治理依然是一個(gè)很嚴(yán)重的問題，所以研究礦山施工過程中邊坡穩(wěn)定性的問題依然是非常有必要的。

1 滑坡的成因與主要影響因素

影響邊坡穩(wěn)定性的主要因素可分為內(nèi)部因素與外部因素。內(nèi)部因素主要包括巖土體的物性指標(biāo)、巖體的結(jié)構(gòu)（如節(jié)理、裂隙的發(fā)育程度）、地質(zhì)構(gòu)造（褶皺斷層）。外部因素主要包括水的作用（是影響邊坡穩(wěn)定性的最主要的因素，包括地下水與地表水）、風(fēng)化作用、人類的活動(dòng)情況（礦山開挖時(shí)爆破的擾動(dòng)，機(jī)器運(yùn)作時(shí)對(duì)邊坡產(chǎn)生的影響）、地震的作用。

2 邊坡的劃分

一般的邊坡按照物質(zhì)組成劃分為：

（1）土質(zhì)邊坡：是發(fā)生在松散未固結(jié)的粘性土或砂性土斜坡上的滑坡造成的災(zāi)害。其成因經(jīng)常是由于大規(guī)模降水引起的滑坡災(zāi)害。工程中根據(jù)土的性質(zhì)可以細(xì)分為黃土滑坡、粘性土滑坡、堆積層滑坡等。

（2）巖質(zhì)邊坡：是沿結(jié)構(gòu)面、斷裂破碎帶、節(jié)理裂隙密集帶以及強(qiáng)度較低、塑性變形較強(qiáng)的軟弱夾層發(fā)生滑動(dòng)。以軟硬相間的層狀、薄層狀沉積巖以及片理化巖石分布區(qū)最為發(fā)育.平面形態(tài)多為縱長式或縱橫均等式或近似梯形.在剖面上由于不同滑動(dòng)面各部分滑速不均一,在滑動(dòng)體上形成多級(jí)臺(tái)階,并且在滑坡壁上出現(xiàn)滑坡擦痕或擦溝.巖質(zhì)滑坡滑動(dòng)規(guī)模相差懸殊,經(jīng)常有大型和巨型滑坡,因此造成嚴(yán)重危害。

3 礦山邊坡的主要特點(diǎn)

礦山開挖過程中形成的邊坡一般比其它施工過程中形成的切坡更高，一般為幾十米甚至上百米，走向常從幾百米或幾公里。

其坡度一般也更陡，有時(shí)甚至和礦坑的底部相互垂直。此時(shí)，沿走向所暴露的巖石便多，治理所需要的投入更大。

對(duì)于礦產(chǎn)開采，一般的需要幾十年。開挖過程由上至下，由此便導(dǎo)致了上部巖層所需保持穩(wěn)定的年限更長，而下部巖層所需保持其穩(wěn)定性的年限較上部短。

礦山開挖過程中需要爆破開挖時(shí)的爆破荷載，機(jī)械運(yùn)作的震動(dòng)，以及車輛的往復(fù)對(duì)礦山的巖土體都會(huì)造成影響，也成為其穩(wěn)定性的影響因素之一。

4 礦山邊坡的主要治理方法

坡率法

（1）坡率法的概念

坡率法是指適用于土質(zhì)或巖質(zhì)邊坡，在開挖過程中通過控制邊坡高度和坡度，無需對(duì)邊坡整體進(jìn)行加固而利用自身穩(wěn)定的一種人工邊坡設(shè)計(jì)方法，可通過多次分級(jí)削坡（圖1）完成邊坡穩(wěn)定性的實(shí)現(xiàn)。其通過控制邊坡的高度和坡度使邊坡的抗滑力和下滑力達(dá)到平衡。

圖1 分級(jí)削坡

（2）坡率法的適用范圍

坡率法的施工較其他施工方法簡單且節(jié)約成本，適用于工程地質(zhì)條件較好，地下水較低的巖土層，另外放坡開挖對(duì)場地的要求也需要足夠大。同時(shí)，坡率法還可以與其他方一起使用（錨釘邊坡、錨桿支護(hù)）。當(dāng)受到場地條件沒有足夠的場地時(shí)，可在礦坑的下部采用擋土墻或錨噴支護(hù)，上部采用坡率法以減少經(jīng)濟(jì)成本。

（3）巖質(zhì)邊坡的削坡率

對(duì)于巖質(zhì)邊坡，在整個(gè)邊坡一直處于穩(wěn)定的情況下，合理的放坡率要同時(shí)考慮巖石性質(zhì)、巖土體的地質(zhì)構(gòu)造、巖石體的風(fēng)化程度，礦坑開挖的深度，以及地表水，地下水的等因素，結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)以及已施工的邊坡坡率，參考邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范完成設(shè)計(jì)。

若邊坡可能發(fā)生滑動(dòng)的地層存在明顯結(jié)構(gòu)面，且該結(jié)構(gòu)面的傾向使向著邊坡的臨空面外側(cè)。此時(shí)，在考慮其內(nèi)摩擦角ψ和內(nèi)聚力c的同時(shí)，還要考慮該結(jié)構(gòu)面的傾角。可通過穩(wěn)定性的計(jì)算來確定放坡率，當(dāng)該結(jié)構(gòu)面的傾角α＞ψ且α＜邊坡坡角β時(shí)，會(huì)最容易發(fā)生滑動(dòng)破壞（表1）。

表1 邊坡層面的巖石性質(zhì)

（4）土質(zhì)邊坡削坡率

對(duì)于土質(zhì)邊坡，施工時(shí)應(yīng)考慮邊坡高度、地表水、地下水的作用，同時(shí)考慮土的對(duì)其進(jìn)行土的物性指標(biāo)實(shí)驗(yàn)，得到其含水量，相對(duì)密度等指數(shù)，同時(shí)還要考慮當(dāng)?shù)亟邓卣鸬纫蛩亍＞C合考慮之后確定其削坡率，對(duì)于不同土的性質(zhì)如下表（表2）。

表2 土質(zhì)邊坡削坡率

（5）人工加固法

當(dāng)受場地條件約束不能采用坡率法時(shí)，我們可以采用人工加固的方法進(jìn)行礦山開挖施工邊坡的維護(hù)，其具體有以下幾種方法：

（1）當(dāng)邊坡的坡度不符合要求時(shí)，礦產(chǎn)開采已經(jīng)過山頂?shù)牡V坑可以進(jìn)行削坡減載的方法。若高度不大，可以對(duì)坡腳進(jìn)行填壓。

（2）若施工地段的地下會(huì)豐富，必須進(jìn)行必要的排水措施，如進(jìn)行排水溝，或者鉆孔排水。

（3）對(duì)于地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，巖層間結(jié)構(gòu)裂隙、軟弱面多的巖土體可以采用設(shè)計(jì)抗滑樁以及擋土墻的方式進(jìn)行處理。

（4）對(duì)于邊坡巖體深部有較大的裂隙以及邊坡上存在較大危巖的情況，應(yīng)該采用深孔預(yù)應(yīng)力錨索，結(jié)合長錨桿進(jìn)行加固。

表3 常用的邊坡加固方法

5 結(jié)語

對(duì)于本文討論的礦山地質(zhì)災(zāi)害治理工程施工中邊坡穩(wěn)定問題，我們治理的方式應(yīng)該首先考慮經(jīng)濟(jì)是否合適，施工過程是否安全簡便，故應(yīng)首選坡率法進(jìn)行治理；若礦產(chǎn)所在地的地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，巖土體的物性指標(biāo)較為薄弱，結(jié)構(gòu)裂隙發(fā)育多，這種情況下施工有難度，故采用錨桿，擋土墻抗滑樁的形式進(jìn)行支護(hù)。

同時(shí)，坡率法可以根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況和人工加固法相互結(jié)合，做到節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本。永久性邊坡可采用錨釘、錨噴等措施。

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