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，嚴重的會出現(xiàn)垮塌，滑坡。由于礦坑的出現(xiàn)已經(jīng)嚴不但危及當?shù)厝嗣袢罕姷纳畎踩?，另一方面，也違背了環(huán)境建設(shè)的國家政策，破壞了當?shù)氐淖匀痪坝^。20世紀80年代，我國露天礦西北部因列車通過時的擾動，從而產(chǎn)生了小規(guī)模的滑動，面積可達到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很嚴重的問題，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、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）、風化作用、人類的活動情況（礦山開挖時爆破的擾動，機器運作時對邊坡產(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度較低、塑性變形較強的軟弱夾層發(fā)生滑動。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面各部分滑速不均一,在滑動體上形成多級臺階,并且在滑坡壁上出現(xiàn)滑坡擦痕或擦溝.巖質(zhì)滑坡滑動規(guī)模相差懸殊,經(jīng)常有大型和巨型滑坡,因此造成嚴重危害。

3 礦山邊坡的主要特點

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，有時甚至和礦坑的底部相互垂直。此時，沿走向所暴露的巖石便多，治理所需要的投入更大。

對于礦產(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的爆破荷載，機械運作的震動，以及車輛的往復(fù)對礦山的巖土體都會造成影響，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，無需對邊坡整體進行加固而利用自身穩(wěn)定的一種人工邊坡設(shè)計方法，可通過多次分級削坡（圖1）完成邊坡穩(wěn)定性的實現(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到平衡。

圖1 分級削坡

（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，另外放坡開挖對場地的要求也需要足夠大。同時，坡率法還可以與其他方一起使用（錨釘邊坡、錨桿支護）。當受到場地條件沒有足夠的場地時，可在礦坑的下部采用擋土墻或錨噴支護，上部采用坡率法以減少經(jīng)濟成本。

（3）巖質(zhì)邊坡的削坡率

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

若邊坡可能發(fā)生滑動的地層存在明顯結(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，在考慮其內(nèi)摩擦角ψ和內(nèi)聚力c的同時，還要考慮該結(jié)構(gòu)面的傾角?？赏ㄟ^穩(wěn)定性的計算來確定放坡率，當該結(jié)構(gòu)面的傾角α＞ψ且α＜邊坡坡角β時，會最容易發(fā)生滑動破壞（表1）。

表1 邊坡層面的巖石性質(zhì)

（4）土質(zhì)邊坡削坡率

對于土質(zhì)邊坡，施工時應(yīng)考慮邊坡高度、地表水、地下水的作用，同時考慮土的對其進行土的物性指標實驗，得到其含水量，相對密度等指數(shù)，同時還要考慮當?shù)亟邓?，地震等因素。綜合考慮之后確定其削坡率，對于不同土的性質(zhì)如下表（表2）。

表2 土質(zhì)邊坡削坡率

（5）人工加固法

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

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

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

（3）對于地質(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)計抗滑樁以及擋土墻的方式進行處理。

（4）對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)合長錨桿進行加固。

表3 常用的邊坡加固方法

5 結(jié)語

對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)濟是否合適，施工過程是否安全簡便，故應(yīng)首選坡率法進行治理；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行支護。

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

參考文獻

[1]礦山地質(zhì)災(zāi)害治理工程竣工工程量測量方法淺析[J].張新亞.世界有色金屬.2017(20).

[2]中國礦山地質(zhì)災(zāi)害分布特征[J].韓修,汪雷.化工管理.2017(05).

[3]礦山地質(zhì)災(zāi)害主要類型及防治對策研究[J].荊升利.能源與節(jié)能 .2017(07).