露天礦山邊坡特點及滑坡關鍵治理技術分析

【摘要】露天礦山開采過程中容易出現滑坡現象，對企業和作業人員生命安全是一種嚴峻考驗。因此，怎樣對露天礦山邊坡進行治理，防止邊坡產生滑坡、崩塌是礦山安全生產的重要環節，同時還需要結合礦山邊坡特點與地理環境綜合分析，從而制定可行性方法措施，確保開采工作的順利進行。

【關鍵詞】露天礦山;邊坡特點;滑坡;治理技術

受地理位置和外部環境影響，高邊坡區域易發育有大型滑體、滑體范圍可達到幾十萬m3，高度在數十米，給礦山邊坡境界靠幫帶來較大影響。露天礦山邊坡有著不穩定性、階段性、時效性特點，邊坡治理工作不同于水利工程、公路橋梁項目，對企業資質、施工專業水平、機械設備等要求嚴格。

1、露天礦山邊坡的特征

露天礦山邊坡指的是礦場周圍表面傾斜，邊坡由開采工作的臺面組成總斜坡。邊坡和水平面夾角叫邊坡角，根據邊坡和礦體空間位置由可以劃分成上盤邊坡、下盤邊坡、端部邊坡。露天礦山邊坡長且高，易受斷層、節理及軟弱結構面的影響產生滑坡、崩塌現象。受地理環境和氣候溫度影響，礦山開采作業過程中形成的邊坡由于缺乏有效的維護時常會出現不同程度的病害。礦山開采過程中的爆破振動作用、邊坡上部與下部的差異風化等因素對邊坡穩定性產生較大影響，造成不同邊坡區段穩定性有較大差異。

2、露天礦山邊坡滑坡原因

因為露天礦山開采作業使邊坡原生巖體出露，影響了邊坡巖體內部穩定性。邊坡外層臨空巖體承載力降低導致趨向臨空方向移動;當邊坡巖體達到限定強度后，移動位置量減小，一定范圍內邊坡總體處于穩定狀態。在邊坡巖體強度較小時，巖體彈性模量差進而出現較大變形量，邊坡產生滑動，變形量較大產生滑坡。礦山邊坡根據發生規律包括塌落、滑坡。

首先，塌落。塌落指的是臺階上端巖體受風化、爆破影響發生振動與母體分離，下落沉積坡腳，偶爾會隨著巖石翻滾與破損狀態。塌落導致臺階變形、寬度縮減從而給運輸、清理帶來較大困難，甚至會導致邊坡形狀改變，邊坡角縮小。其次，滑坡指的是邊坡巖體受外部影響出現嚴重的巖體滑坡，順著某平面從上至下移動。出現該現象主要因為滑面上的剪力超過抗剪度，通常滑體發生至滑體下移會經過一定時間，初期為滑體蠕動變形，最后出現突然滑落。從變形到滑落時間在幾年以上，但一些滑坡會有征兆。根據滑坡滑面類型，滑坡分為平面滑坡、圓弧滑坡、鍥形滑坡，其中，平面滑坡指的是地質結構面平行邊坡坡面，與邊坡坡面相同，當傾角額低于邊坡角后邊坡巖體順著結構面滑坡。圓弧滑坡指的是垂直在坡肩方向斷面的滑動面為圓弧狀。鍥形滑坡指的是兩個結構面斜交邊坡坡面的交線在邊坡坡面露出后，若交線傾斜角超過結構面的摩擦角且低于邊坡角的后，出現鍥形滑體滑坡。

3、露天礦山邊坡滑坡關鍵治理技術

常見滑坡治理技術有預應力錨桿索錨固、抗滑樁支擋、清坡壓腳等，但是在實際應用過程中都存在一定弊端。降低爆破影響，盡可能使邊坡巖體強度保持不變，根據設計坡形成坡，保證錨固結構的錨固深度和錨固力，截擋地表水與地下水成為核心治理技術。

3.1小孔徑斜孔靠幫控制爆破

靠幫控制爆破技術：爆破接近靠幫巖體的損壞范圍、范圍、程度展開控制。現階段，該項已經得到了廣泛應用，通過預裂爆破、毫秒微差逐孔起爆和緩沖孔融合的爆破技術。例如：某礦山臺階段高15m，臺階坡面角為60°，雙臺階并段30 m，5m安全平臺，清掃平臺寬度20m。爆破參數預裂孔孔徑為260mm，孔間距4m、孔深17m、垂直孔選擇70mm藥柱不耦合裝藥，主爆孔孔徑300mm，垂直孔孔深的18m，孔底持續裝藥孔口密封。裝藥量為760kgN，孔距在6-8m，排距4-5m，緩沖孔孔徑310mm，孔深18m，孔底裝藥量300kgN。選擇毫秒高精度雷管毫秒延時逐孔起爆延時時間25ms，一次爆破范圍在50-180t，對于完整巖體預裂效果符合需求，但對于巖體質量較弱的位置效果不夠理想，其表現特征為：半壁孔無法保留、6m安全平臺不能保留、清掃臺無法保留18m、并段臺階坡形直立。保留區巖體坍塌影響加固區錨固結構，究其原因：沒有根據巖體結構和地質環境選取適合的預裂孔孔網參數，鉆孔傾角沒有根據標準要求進行，爆破范圍和單響藥量較大導致質點振動速度超出要求范圍。綜合分析，對巖體質量較低的滑坡選擇小孔徑斜孔靠幫控制爆破。

首先，爆破設計。預裂孔炮孔100mm，深度31m，傾角65°，炮孔間距0.8-1.2m。根據巖體質量劃分，質量較差取小值，不耦合參數15線裝藥密度在3-5kgN，底端加強段15-25kgN，裝藥結構長度20cm的巖石乳化炸藥預裂藥卷，間隔不耦合形式。藥卷按照底端加強段，中間正常段順序綁扎在竹片與導爆索中，隨后送至孔內，保證堵塞是維持孔內高壓爆轟氣體的基礎前提。主爆孔炮孔100mm，炮孔深度為15m，傾角65°，炮孔孔距4m，排距3m，呈等邊三角形設計，堵塞長度為4m，選擇多孔粒狀銨油炸藥，單孔裝藥量為65kg。其次，效果分析，主礦采場數個碎裂巖體坡段削坡減載與控制靠幫，預裂孔半壁孔痕保留范圍在75-90%。碎裂結構區滑體下方安全平臺根據要求坡形保留下來，爆破生成的質點振動速度明顯減少。

3.2預應力錨硐

露天礦邊坡加固發生陡幫開采出現多級滑面滑體。對此，常見控制方法為預應力錨索與預應力錨梁，但在實際應用中存在諸多問題。以某工程為例，結合該地區滑體治理技術選擇預應力硐錨技術。該項技術有助于對滑體狀態、水文地質狀態勘查。洞室內穩定巖層鉆孔，安裝錨索有助于提升預應力錨固。利用鋼筋混凝土進行洞室澆筑，置換了碎裂結構與散體結構的巖土體，有效提升了巖土體力學強度;同時在局部滑面生成阻滑鍵有效抑制畫面貫通。洞室鋼筋混凝土配置在40根左右，螺紋鋼連接套連接生成全長粘錨桿達到8000kN抗拉力與7000kN抗剪力，洞室底端與斷層位置擴大截面生成洞塞，有助于提升桿體抗拔加固效果。預應力鋼筋混凝土錨硐設計，硐室大小為25m，深度在60，螺紋鋼用于受拉鋼筋，箍筋選擇Φ16螺紋鋼，洞內C20混凝土澆筑，二次注漿選擇M30水泥砂漿，洞室設置4根2700kN預應力錨索，錨固段長約12m，成孔180mm單位洞塞設計被動抗拉力10000kN主動預應力10800kN。

結語：

綜合分析，露天礦山邊坡陡峭，并且容易受到外部環境和爆破工程影響繼而引發邊坡滑坡。所以，做好防滑坡關鍵技術控制有著重要意義。第一，相對于其他項目，露天礦邊坡特征顯著，工程技術與其他項目邊坡也有著較（下轉124頁）（上接122頁）大差異。第二，降低爆破對保留巖體影響，盡可能保留邊坡巖體強度，根據設計境界形成邊坡，保證錨固結構的錨固深度和錨固強度a。第三，露天礦滑體治理秉承綜合治理原則，制定可行性方案措施從而達到理想的治理效果。

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作者簡介：

龐鑫，攀鋼集團礦業有限公司 設計研究院，四川攀枝花。