離子型稀土礦山邊坡穩定性分析及防護研究

黎立明

摘要：近年來，為滿足開發需求，風化殼淋積型稀土礦床作為稀土資源的主要保護對象，具有較大的開采規模。相反地，原地浸出在礦石開采中起著主導作用，但在采用原地浸出技術的稀土礦山中山體邊坡存在著滑移等地質災害。其原因是礦區周期性注水降水，嚴重影響山體含水率、抗剪強度指標等，結構變化，植被破壞，邊坡失穩。導致邊坡、崩塌等地質災害。稀土礦山邊坡災害頻發，對工人、礦區及周圍環境造成了巨大影響，一些礦山仍在生產中，由于該地區已發生的邊坡和邊坡災害具有一定的危險性，因此對稀土礦山邊坡的穩定性進行分析，設計和模擬有效的邊坡防護措施具有重要意義。

關鍵詞：離子型;稀土礦;邊坡穩定性

一、研究開發趨勢

近年來，隨著原地浸出采礦技術的興起，稀土礦的開采效率提高，稀土礦的開采程度加劇，給稀土礦帶來了一系列問題。受各種稀土類礦山開采技術的影響，礦山坡地的巖土性質的變化導致坡地的穩定性變化，使礦山滑坡等災害風險更加嚴重。當務之急是提出有效的坡地保護。我國對稀土礦山坡地穩定性分析和坡地保護的研究越來越多。

二、研究內容

本課題的研究內容以廣西省標準稀土礦為研究對象，綜合考慮地形、地質構造、水文條件、巖體性質、礦山人工活動等影響因素。等研究區域進行現場地質調查，獲取土體調查數據，提取樣本進行土體試驗，進行稀土類礦物浸出前后。稀土類礦山坡地巖體含水率、龍中等物理力學性質;同時對坡地土體進行了水泥性能試驗、微觀結構試驗和粒度試驗，分析了礦石滲漏和降雨對巖體性質的影響。探區內物質條件構成復雜，受外界環境影響，獲得地質資料和實驗資料后，對坡地的穩定性進行分析研究，確定坡地的穩定性。在稀土礦坡地穩定性分析過程中，利用有限元分析軟件建立坡地本構模型，對坡地各階段進行數值模擬和穩定性分析。計算安全系數判斷傾斜面的穩定性。結合研究區坡地不穩定的基理、保護工程費用、生態環境保護等多種因素，提出了研究區坡地保護方法。利用MIDAS軟件對研究區坡地保護方法進行模擬分析，確定其安全性、有效性和優缺點。

三、土壤測試及性能分析

對廣西省稀土類礦山在礦石浸出和降雨條件下滑動的特點進行了野外地質調查。為了確認礦石浸出不穩定的前后傾斜面的性質變化，2021年7月30日至8月1日在廣西省的一個稀土礦中采集了傾斜面斷面樣本。山坡滑穩橫截面角上端，高307mm山坡頂垂直方向共有6個土壤。坡頂至垂直距離分別為0.4m、2.42m、8.6m、9.10m、15.37m、17.53m，表層紅土含少量草屑，粒徑較小。對于石英顆粒，白色粉土中中等粒徑石英顆粒，白色山地土壤中中等粒徑的石英顆粒。根據判斷，土體位置位于表層、表層及全風化層、全風化層、全風化層、全風化及抗風化層邊界處。除了奇異的巖層，還要將土壤帶回實驗室，并在該條件下測定和分析土壤特性。

四、邊坡設計

4.1稀土礦山邊坡防護現狀

一般護坡措施主要分為工程措施和生物措施，其中護坡工程措施分為防護結構防護和坡面防護兩類。常見的護坡結構有防滑土墻、帶錨桿的護坡墻、抗滑樁等，這種護坡結構具有護坡和加固邊坡的雙重功能。由于工程措施的影響，邊坡防護的景觀效果有所下降。隨著時間的推移，混凝土表面和水泥碎屑中的石棉可能會風化、老化甚至破壞。后期維護費用較高，如我國常用的重力式擋土墻，由于結構自重和擋土墻底部與基礎之間的摩擦，其施工成本較高。抗傾覆和土壓力，保持工程結構和斜坡土的穩定性。由于工程量大、重量大，施工中開挖土方量大、造價高，坡面防護一般為水泥碎石護壁、噴射混凝土、錨噴護坡等。錨噴網防護邊坡、錨帶防護、錨索防護、這些措施適用于具有一定穩定性的斜面，主要用于防止斜面巖石風化剝落和少量巖石墜落。生物措施主要利用植物群落的強健邊坡來維持土壤功能，但隨著植物的生長繁殖，減少邊坡失穩和侵蝕的作用越來越重要，能夠恢復工程建設所破壞的生態環境。近年來，植物-工程-植物復合生態護坡體系已成為護坡的主要手段。其工作原理是在邊坡開挖后種植植物或配合工程措施，通過植物根系錨固對坡面進行保護和加固。邊坡生態防護結構既能滿足邊坡表層穩定性的要求，又能恢復受損的自然生態環境。目前，我國生態護坡類型主要有人工草種護坡、液態噴醋護坡、土工復合材料種植機、植物生態混凝土護坡、旅客植被護坡、平鋪草皮、生態袋護坡、石墻、生態石籠護坡等。由于離子稀土礦山坡地環境的復雜性和坡地保護和保護措施的復雜性，傳統的坡地保護技術存在以下缺陷：

鋼筋混凝土防滑土墻、軸體生態土墻等坡地保護結構的混凝土和軸體工程量較大。土墻一般采用紙漿砌成碎石，施工工序多，施工設備高，坡地保護形式如下。它有利于坡地的穩定，但解決不了稀土礦水土流失問題。錨索、錨桿、混凝土框架坡地保護需要大型施工機械，稀土類礦山往往交通不便。尤其是山區設備、材料運輸工作量大，需要進行錨桿、混凝土框架和坡地保護施工。如果施工精度不足，框架下面的土體容易變形，被雨水沖走，增加周邊損失。如果不處理坡面，雨水仍然會沖走土壤，不利于坡地的穩定。如果工程的建設費用很高，稀土類離子礦的礦體全風化層和上部殘波層在自然狀態下會受到影響，其內部資源豐富，具有良好的透水性。由于是含水層，所以礦體底部處于半風化。非風化奇巖水分含量低，透水性差，可以看作是函數層。現有坡地保護結構稀土類礦山表層土壤的性質沒有充分考慮。即具有較強的透水性和較低的保守性，不利于植物的生長。如果降雨時不及時排水，容易造成水土流失和滑坡。

五、結束語

本文以廣西稀土礦為研究對象，對研究區進行野外地質調查，獲得地質資料。采樣土壤質量試驗數據測定了稀土礦坡度浸潤前后土體的含水量和含水量。通過地質調查和實驗測試分析，確定了粒子的體積密度、粒子直徑等物理化學和力學參數。同時對坡地土進行泥漿性能試驗。通過試驗、顯微構造試驗和入島試驗，分析了魔光浸出和降雨入土對巖土性質的影響，從工程價格、保護效果、設計操作可能性和環境保護等方面提出了稀土類礦山項目，分析了山坡的防護方法及其防護效果。

參考文獻：

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[3]王文濤. 離子型稀土礦山邊坡穩定性分析與位移預測模型研究[D].江西理工大學，2021.