王婧嫄

（成都西南鐵路物資有限公司 道砟分公司,四川成都 610000）

露天采石場滑坡類型分析與防治措施

王婧嫄

（成都西南鐵路物資有限公司 道砟分公司,四川成都 610000）

在露天采石場的開采過程中,邊坡穩(wěn)定性至關(guān)重要。從采石場邊坡滑坡的類型入手,根據(jù)采石場的作業(yè)特點,綜合分析了影響露天采石場邊坡穩(wěn)定性因素,在此基礎上,針對性地提出了適合采石場邊坡滑坡的防治措施,以減少露天采石場在開采過程中滑坡災害的發(fā)生。

采石場；露天開采；滑坡類型；邊坡穩(wěn)定性；防治措施

0 前言

在露天采石場的生產(chǎn)過程中,會受各種不利因素的影響,極易發(fā)生露天采石場邊坡垮塌。此類事故不僅給現(xiàn)場開采工作帶來一定的危險性,而且會影響企業(yè)的經(jīng)濟效益。2007年8月,四川省宜賓市一露天礦采石場發(fā)生了滑坡事故,造成經(jīng)濟損失近百萬元；2012年,貴州六盤水市一露天采石場發(fā)生邊坡順層滑坡垮塌事故,沖斷了礦區(qū)上山公路和山下河道,影響極壞。為避免采石場邊坡安全事故的發(fā)生,露天采石企業(yè)必須從采石場投產(chǎn)初期開始,就高度重視邊坡的穩(wěn)定性。除了要求邊坡管理人員充分了解本企業(yè)采石場邊坡可能發(fā)生的破壞類型以及影響因素外,在生產(chǎn)過程中,還要對所有的安全工序進行逐一排查,出現(xiàn)問題要及時進行處理；同時加大邊坡的維護與防治力度,以確保露天采石場邊坡的安全穩(wěn)定。

1 邊坡滑坡類型

在地殼長期運動的過程中,地應力處在一個相對平衡的環(huán)境,采石場原有的地形地質(zhì)條件也相對穩(wěn)定。但隨著露天采石場開采以及工作面不斷推進,形成一些人工邊坡,邊坡體上的地應力在水平和豎直方向也隨之發(fā)生了變化,邊坡表面巖體的受力由三向應力狀態(tài)變?yōu)槎驊顟B(tài),巖體強度減小,當巖體受力大于其強度時,就會導致巖體破壞,沿著邊坡垮塌,形成滑坡現(xiàn)象,或造成安全事故。露天采石場邊坡以及巖體的結(jié)構(gòu)不同,產(chǎn)生的滑坡類型也不同,大致可分為[1-2]：

1）平面滑坡,也稱順層滑坡（如圖1）,即巖體沿著或接近邊坡坡面的走向和傾向直線向下滑動。一般情況下,根據(jù)邊坡的結(jié)構(gòu)面形態(tài)的不同又分為兩種類型,即單一層滑坡和坐落式滑坡。其中,單一層滑坡主要是由于設計的邊坡角過大或人為開挖坡腳造成的,破壞性較大；坐落式滑坡的滑面為多種形態(tài),以沿巖層面滑動為主,主要是巖體長期承受各種應力的作用或構(gòu)造節(jié)理發(fā)展而形成。

圖1 順層滑坡

2）楔體滑坡（如圖2）,主要是指在邊坡巖體中兩組或兩組以上的較大斷層或軟弱結(jié)構(gòu)面與邊坡相交,將邊坡上的巖體相互交切成楔體而形成的滑坡。此種類型的滑坡破壞性較小,而且只有在楔體失穩(wěn)的情況下容易發(fā)生垮塌,即結(jié)構(gòu)面組成的交線傾向與邊坡坡面傾向一致,且傾角和摩擦力的大小超過一定范圍值時。

圖2 楔體滑坡

3）圓弧滑坡,是指巖體的滑動面是圓弧的形狀,常出現(xiàn)于較為松散或軟弱的巖體中。在受到一定的外力或自身平衡情況發(fā)生變化時,如水的作用或穿孔爆破震動的影響,極易出現(xiàn)此種類型的滑坡,且發(fā)生前期邊坡面往往會出現(xiàn)裂縫。

圖3 圓弧滑坡

4）傾倒滑坡：在巖體的結(jié)構(gòu)面傾斜角度過大的情況下,受自身重力的作用巖體或弱石面容易向下傾倒,最終造成一定的破壞，但這類滑坡規(guī)模一般不大。

2 影響露天采石場邊坡穩(wěn)定性的因素

露天采石場邊坡與露天礦邊坡相似,隨著采場底部的不斷下降,邊坡幾何形態(tài)和巖體應力等一直處于動態(tài)過程中[3-4]。影響邊坡穩(wěn)定、甚至造成滑坡事故的因素繁多,歸納起來主要有下面幾點。

2.1 巖體自身性質(zhì)的影響

露天采石場邊坡一般是由多種巖層組成,且?guī)r層的工程地質(zhì)條件不一,有的非常差,這些是影響采石場邊坡穩(wěn)定性和礦山開采經(jīng)濟效益的決定性因素[5]。巖體中的夾層、結(jié)構(gòu)面以及斷層等結(jié)構(gòu)面的存在,不僅破壞了巖體原本的完整性,而且其結(jié)構(gòu)面的強度一般比較弱,受外界環(huán)境作用后容易軟化,從而在一定程度上使得這些不連續(xù)面之間的巖塊極易破裂。如果地表水順著這些結(jié)構(gòu)面的縫隙進入到巖體中,會大大地降低結(jié)構(gòu)面的強度,同時還會產(chǎn)生很大的靜水壓力,造成露天采石場邊坡出現(xiàn)垮塌滑坡。

2.2 滲透的影響

造成露天采石場開采滑坡事故的主要外因之一為滲透水,它直接影響到邊坡的穩(wěn)定性。滲透水的來源有這幾種：地下水、地表水、大氣層降水、排水系統(tǒng)漏水等。當這些水滲入邊坡巖體中,不僅會增加邊坡的水壓力,還會軟化邊坡巖體,久而久之,對巖體的侵蝕和破壞會越來越嚴重,從而降低巖體的強度。特別是露天作業(yè)遇到雨季時,水的影響頻率會逐漸加大,極易引發(fā)邊坡滑坡。

2.3 爆破震動影響

在露天開采作業(yè)中,為減少材料消耗,降低成本,提高礦山的出巖率,不可避免地會進行爆破工作[6]。而爆破后的地震效應會對巖體邊坡和周圍的住房、設備造成一定的影響,特別是規(guī)模大的爆破作業(yè)。若爆破技術(shù)使用不當或爆破對阻抗力稍低的巖石產(chǎn)生沖擊波作用過大時,會造成巖體結(jié)構(gòu)面一定程度的破壞,進而產(chǎn)生爆破裂隙,影響邊坡的穩(wěn)定性[7]。另外,若巖體本身構(gòu)造與炮孔所成角度不當,成斜交或垂直時,爆破會對各巖層造成不同的沖擊力,對邊坡的穩(wěn)定性不利。

2.4 其他因素的影響

除了上述幾種主要影響因素外,還有其他因素。具體有：1）施工過程中,由于違反開采順序,或濫采亂挖,極易造成滑坡事故發(fā)生。如：邊坡角的設計不當、大量挖坡腳、在邊坡上隨意堆放棄土或材料等,破壞巖體原有平衡,造成巖體失穩(wěn)而滑坡。2）自然災害所帶來的影響,比如：地震對邊坡穩(wěn)定性的影響。汶川地震對筆者所在單位采石場邊坡穩(wěn)定性影響非常大。

3 采石場邊坡滑坡事故的防治措施

3.1 合理設計和開采

為確保露天采石場開采的安全性,避免滑坡事故的發(fā)生,必須嚴格執(zhí)行露天礦開采規(guī)范和標準,合理進行設計和開采工作[8]。首先,要熟悉采石場的地質(zhì)環(huán)境、工程水文地質(zhì)條件及開采地周圍的地形地貌等,再根據(jù)這些資料進行邊坡設計。在設計中務必做到有據(jù)可依,有憑可查,保證邊坡開采的高度和邊坡角的科學合理性,同時符合現(xiàn)場實際情況,避免出現(xiàn)安全隱患。其次,對露天采石場作業(yè),一定要有計劃、有步驟地進行,不可盲目生產(chǎn),嚴禁非法開采。工作人員一定要持證作業(yè)，同時按照一般露天礦的開采規(guī)律,即采剝并舉、剝離先行,從上到下分層開采,以確保采礦的安全和邊坡的穩(wěn)定。

3.2 加強邊坡監(jiān)測

在采石場的生產(chǎn)過程中,特別應加強邊坡位移等監(jiān)測工作。邊坡監(jiān)測的主要內(nèi)容有：邊坡變形（水平和垂直）、地下水、邊坡表面動態(tài)等監(jiān)測,采用人工巡視與儀器監(jiān)測相結(jié)合的方式,制定相關(guān)的安全監(jiān)測細則,強化監(jiān)測人員的安全意識。及時掌握邊坡的變化規(guī)律,并進行判斷分析,提前發(fā)現(xiàn)異常問題,以便及時進行預防和處置。

3.3 加強邊坡維護

加強邊坡的日常維護工作是避免滑坡事故發(fā)生的基礎防范措施。開采過程中,一定要對邊坡做一些安全防護措施,或?qū)^弱的結(jié)構(gòu)面進行局部加固,以避免在不利因素影響下,造成大的邊坡垮塌。其次,對設置的排水溝和地下疏干通道,要定期檢查,對出現(xiàn)裂縫的地方要及時進行修補,保證這些工程的有效性。另外,采礦過程中要不斷地清掃邊坡面,清除邊坡上的不穩(wěn)定巖塊。在生產(chǎn)安全管理方面,實行責任制,使邊坡的安全維護落到實處,確保邊坡的穩(wěn)定。

4 結(jié)論

滑坡是露天采石場的主要危險源和地質(zhì)災害,其直接威脅現(xiàn)場工作人員的生命安全,同時還影響著企業(yè)經(jīng)濟效益。在充分了解和全面掌握影響邊坡穩(wěn)定性的各種因素基礎上,生產(chǎn)前,應進行合理的設計；生產(chǎn)中,應嚴格按照設計進行開采,同時,加強邊坡監(jiān)測與邊坡維護工作,針對可能出現(xiàn)的問題及時采取正確預防措施,才能確保露天采石場的生產(chǎn)安全。

[1]Hoek Evert,Bray John.Rock slope engineering [M].New York: Institution of Mining and Metallurgy,1981.

[2]王思文,張緒杰,宋玉金.露天礦邊坡穩(wěn)定性的安全因素分析及防治建議[J].露天采礦技術(shù),2011（3）：21-23.

[3]魏作安,陳漢東,許慶達.露天礦邊坡巖體應力場地非線性有限元分析[J].有色冶金設計與研究,1993,14（3）：1-11.

[4]魏作安,尹光志,張東明,等.蔗頭山北段滑坡災害的動態(tài)綜合治理[J].巖石力學與工程學報,2003,22（8）：1367-1371.

[5]徐愛民,柳群義,朱自強,等.層狀巖體邊坡抗滑樁加固效應的數(shù)值分析[J].中南大學學報(自然科學版),2011,42（8）：2453-2458.

[6]李寶祥.金屬礦床露天開采[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1986.

[7]林大能,唐業(yè)茂,范金國,等.爆破震動作用下高陡邊坡穩(wěn)定性分析[J].礦業(yè)工程研究,2009,24（1）：25-28.

[8]陸修儉.露天礦邊坡滑坡影響因素及防治[J].現(xiàn)代礦業(yè),2011（6）：101-102.

Analysis on Open Pit Landslip Type and Prevention&Control Measures

WANG Jing-yuan
(The Railway Ballast Company of Chengdu Southwest Railway Material Co.,Ltd.,Chengdu,Sichuan 610000,China)

Stability of side slope is extremely important in the period of mining of open pit.According to characteristic of open pit operation,the paper analyzes factors of influencing stability of open pit side slope from the aspect of landslip type of open pit side slope,and puts forward prevention&control measures of side slope landslip to reduce landslip hazard of open pit in the period of mining.

open pit;opencast;landslip type;stability of side slope;prevention&control measures

TD824.7

B

1004-4345（2014）01-0013-03

2013-11-05

國家自然科學基金(10772205）資助。

王婧嫄(1986—),女,主要從事露天采石場道砟的生產(chǎn)與安全技術(shù)管理工作。