矸石山护坡加固治理技术研究

矸石山护坡加固治理技术研究

满在山,邢大伟

(山东能源集团鲁西矿业公司新驿煤矿， 272100)

摘 要:为破碎岩体、特殊山体治理加固提供技术参考。矸石山岩体破碎、基底不实、裂隙多，整体稳定性极差，在恶劣天气和地质运动中很容易发生滑坡和坍塌，治理加固保证矸石山安全成了重要的课题。采用注浆加固、施工挡土墙、预应力锚网索加注浆、表土层覆盖治理，使矸石山转变为美丽的景观，给特殊条件的变坡加固护理提供了实践依据。

关键词: 矸石山；护坡；加固；治理技术

Research on reinforcement and treatment technology of gangue hill slope protection

MAN Zai-shan  Xing Da-wei

(Shandong Energy Group Luxi Mining Company Xinyi Coal Mine,272100)

Abstract: Provide technical reference for the treatment and reinforcement of broken rock mass and special mountain mass. The rock mass of the gangue mountain is broken, the basement is not solid, there are many fissures, and the overall stability is extremely poor. Landslides and collapses are prone to occur in severe weather and geological movements. It has become an important issue to control and strengthen the safety of the gangue mountain. The use of grouting reinforcement, construction of retaining walls, prestressed anchor mesh cable grouting, and topsoil covering treatment has transformed the gangue mountain into a beautiful landscape, providing a practical basis for the special conditions of slope-changing reinforcement and nursing.

Keywords:Gangue mountain; slope protection; reinforcement; treatment technology

0 引言

目前，常见的护坡技术有砌石护坡技术、喷浆护坡技术、植被护坡技术、框格樑护坡技术、生态砖护坡技术几十种之多。然而，矸石山条件比较特殊，基底不实，稳定性差，全山为碎块体组成，裂隙多。单一的或者普通的边坡治理技术很难将矸石山坡体固定。因此，需要探索综合修复加固技术。

1 问题的提出

新驿煤矿矸石山位于矿井工业广场西侧，由于岩石为块状矸石，软岩居多，经多年雨水侵蚀，上覆表土层已出现开裂、下滑的情况。东侧及南侧较为严重，其山顶矗立的巨型景观石有倾倒滚落危险，矸石山有滑坡危险，已经危及矸石山东侧宿舍楼的安全。

通过实测及观察分析，对矸石山的破坏影响主要有以下几个方面：

1.大气自然降水，表土流失，植被基底破坏。

2.矸石松软，裂隙渗水，排泄条件受限，雨水对山体造成很大的破坏[1]。由于岩石体的力学性质，受雨水侵蚀和缓慢压实沉降的影响，原有的边坡稳定性受到破坏[2]。

3.养护工作不到位。比如，自然和人为行为对边、弱夹层和结构面的抗剪程度破坏；植被缺乏养护，引起边坡的破坏；边坡不合理的设计、开挖，导致滑动面的抗滑力减小[3]。

4.风化作用使岩石的抗剪强度减弱，裂隙结构面与边坡面的组合不同，裂缝增加、扩大，影响斜坡的形状和边坡的稳定性。构造运动(地震)附加力促使风化时，使岩土体脱落或者沿斜边坡的下滑力增大、抗滑力减小、地坡崩塌、滑移等[4]。

针对此情况，经过研究和实践，制定了矸石山护坡加固治理方案。

2巨型景观石治理方案

根据相关数据进行论证，采用混凝土浇筑底座和钢丝绳牵引的方法进行加固。矸石山矸石呈碎块状、裂隙多、不稳固，首先用大型压路机械进行基底压实，增加其稳定性。然后对巨石底座周边及缝隙浇筑20ｃｍ厚混凝土加以加固，筑牢其基础及周边岩石，使其形成一个稳定的整体结构。在山西北侧，距离景观石20m的地方，用工字钢+混凝土，浇筑一个2m×2m×2m的钢筋混凝土石墩，作为景观石的牵拉固定点。用Φ28钢丝绳一头对巨石进行捆绑，另一头连接混凝土石墩，对巨石进行牵拉防滑、防止滚落。由此，对景观石形成双层加固作用。

3 开裂表土层治理方案

矸石山矸石块状、裂隙多，在长时间的压实、沉降过程中，受力并不均匀，上覆黄土层浅薄且不稳固，易受雨水冲刷。岩石和黄土受破坏后，就会出现裂隙、滑落等变化。

通过浇筑混凝土，使混凝土对矸石缝隙进行充填和凝结，对裂隙进行缝合。由于矸石缝隙多，渗透效果好，充填效果很理想。

4 矸石山滑坡治理方案

采用混凝土挡土墙和预应力锚、网、索加灌浆护坡进行治理。

4.1 施工混凝土挡土墙

此种挡土墙为直立式挡土墙，挡墙周围地势平坦。墙身结构设计参数是在掌握区域地质条件基础上结合相关规范而得出，挡墙截面强度通过检算截面的合心偏心距、检算截面的法向压应力、剪应力检算得出。另外，挡墙埋深、墙顶宽度、泄水孔、墙背填土等都有具体规定，满足抗滑、抗倾覆尺寸要求。

挡墙底部采用工字钢＋混凝土结构作为基础，长度为35ｍ，宽度为500ｍｍ，高度为1.5ｍ，其中2／3墙体埋于地平线以下，用于阻挡山体底部水土流失。

图1  混凝土挡土墙示意图

4.2 预应力锚、网、索加灌浆护坡

山体表面采用锚网锚索加钢带支护工艺，对表土层进行加固保护。具体为先使用锚、网和钢带包裹山体，再用15m长锚索穿入钢带及山体内部（锚索排间距1.5ｍ×1.5ｍ），用于固定山体表土层。然后在山体表面打深度为3m的注浆孔（排间距为5m×5m），灌入水泥砂浆，填补山体内部裂隙，使整个矸石山形成受力整体。

通过对锚索施加张拉力以加固岩土体，使其达到稳定状态或改善结构内部应力状况的支挡结构。锚固体的承载能力由锚固体与墙体锚盘的抗剪强度、钢绞线束与水泥砂浆的粘结强度及钢绞线强度三部分控制。锚索锚固段形成枣核状后，可以改善锚固体受力性状，确保锚固段有足够的摩阻力。施工中采用分次逐级张拉，使锚索逐步受力，均匀受荷，同时减少地层徐变引起的预应力损失。

图2  预应力锚、网、索加灌浆护坡示意图

5 表土层护理方案

基底加固后，破坏表土层部位重新覆盖黄土层，并植树种草，形成植被。枝叶繁茂的树冠能够截留一部分水流的冲刷。植树品种以根系发达、生长迅速、枝叶茂盛的低矮灌木为主，庞大的根系能直接吸收和涵蓄降水，还可稳定地表土层。植草的根系能与土层密切地结合，根系的盘根错节使地表层土壤不被水流冲刷，在一定条件下可替代砂浆，既保护了边坡，又美化了环境。

6 结论

通过对矸石山进行综合加固治理，矸石山整体强度达到安全要求，通过美化治理，矸石山变成了人文景观，历经三年观察，治理效果非常完美。总结技术如下：

1、浇筑充填混凝土，使混凝土对矸石缝隙进行充填和凝结，对裂隙进行缝合。由于矸石缝隙多，渗透效果好，充填效果很理想。

2、混凝土挡土墙能够阻挡山体底部水土流失。

3、预应力锚、网、索加灌浆护坡，对表土层进行加固保护，使整个矸石山形成受力整体。

4、表土层护理。坏表土层部位重新覆盖黄土层，并植树种草，形成植被。植被稳定地表土层且美化了环境。

经过本次实践应用，特殊山体综合治理技术有非常高的推广和实用价值。

参考文献：

[1]张子培,胡毅夫,邓子斌.张河公路边坡防护技术[J].中南公路工程，2003(5) : 87-88.

[2]杨航宇.公路边坡防护与治理[M].北京:人民交通出版社, 2002.

[3]方国庆.山区公路边坡病害的防护[J].山西建筑, 2009(5):277-278.

[4]张坤,刘向南.公路边坡安全与景观美化[J].云南现代交通科技，2006(3):306- 308.

[5]岳尚全，王清,蒋军等.地质I程学[M]北京:清华大学出版社.2006.

作者简介：满在山（1976—），男，山东滕州人，工程师，中国矿业大学矿业工程专业，煤矿开采方向

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