露天边坡滑坡治理路径探微

露天边坡滑坡治理路径探微

魏天宇 胡晓宇  

内蒙古太平矿业有限公司

摘要：露天矿山，即室外金属分布区域，由于受到自然环境因素以及自身边坡结构特点的影响，很容易出现滑坡现象，一旦出现滑坡将会给采矿企业带来严重的经济损失，还会给采矿人员的生命带来严重威胁。论文概述了露天矿山边坡的特点，并分析了滑坡防治和治理的关键技术，以供相关人员参考

关键词：矿山；露天边坡；滑坡治理；长锚索加固

前言：我国冶金矿山大都在以露天开采方式开采，但是由于地质条件和开挖施工工艺等原因，在这些矿山的边坡上经常出现一些大型滑体，这些滑体影响着矿山的正常靠界，并且给安全生产带来很大的隐患，这些滑体一旦发生滑坡现象，就会造成摧毁性的灾害，给采矿单位造成严重的经济损失，还会给采矿工作人员的生命财产造成严重威胁。因此，要加强对于露天矿山边坡结构特点的研究，并提前做好滑坡的预防和应急措施。

1、露天矿山边坡特点

1.1露天矿山边坡的定义

露天矿山边坡，又称为露天矿边帮，是露天矿场的主要构成要素之一，是指露天矿场四周的倾斜表面，这些边坡是由许多已经结束采掘工作的台阶所构成的总斜坡。边坡与水平面的夹角称为边坡角，或者是最终边坡角。依据边坡与矿体的空间相对位置，边坡可以分为上盘边坡、下盘边坡、端部边坡。

1.2露天矿山边坡的特点

露天矿山边坡的特点有：①露天矿山边坡较高，走向较长；②露天矿山边坡岩石主要是沉积岩，层理显著，岩石强度较低，并且软弱夹层较多；③露天矿山边坡变形破坏形式主要是滑坡；④露天矿山边坡是开挖工程中形成的边坡，由于长期处于自然环境中，并且没有进行维护设施的建设，使其很容易受到风化作用的影响；⑤露天矿山边坡上由于经常进行设备的运输，并且在开采的过程中会有爆破作业，这就会给边坡的稳定性造成一定的影响；⑥露天边坡是在开采的过程中，由上到下形成的，其上部和下部的结构服务时间不同；⑦露天矿山边坡的不同地段所要求的稳定性程度不同。

2、露天矿山边坡出现滑坡的类型以及危害分析

露天矿山边坡的开挖，主要是在岩体中进行，在地表可能通过一定厚度的表土，其深度大约在0-100m范围内。由于露天矿山边坡的开挖，使原来位于地壳内部的岩体暴露出来，破坏了边坡岩体内部的初始应力平衡。边坡表面临空岩体在自身重力以及此生应力场的作用下，必然会向临空方向移动，在边坡岩体有足够的强度时，这种移动位置量相对较小，在工程允许的范围内，边坡整体处于稳定状态；当边坡岩体的强度不足时，岩体的弹性模量小，很容易产生较大的变形量，边坡将会发生滑动，变形量过大时就会形成带有一定破坏力的滑动，称之为滑坡。露天矿山边坡按照其发生的形态可以分为塌落、滑坡和倾倒三种类型，下面就这三种类型进行具体的分析：

2.1塌落

塌落是指台阶上部岩体由于风化作用、爆破作业产生的震动等原因，脱离母体，下落堆积坡脚的现象，有时会伴随岩石的翻滚和破碎情况。塌落会破坏掉原有台阶设计形状，减小台阶上部宽度，使得台阶无法满足运输、清扫等工作，这就会造成运输线路的中断，使维修清扫的费用增加。严重的塌落现象，还会造成整个边坡形状的改变，使得边坡角减小等。

2.2滑坡

滑坡是指边坡岩体在自重以及其他外力作用下，发生较大范围的岩体滑坡现象，在发生滑坡时，是沿着某一平面或者曲面由上到下进行移动的。滑坡的移动面称为滑面，整体下滑的岩体部分称为滑体。产生这种破坏的机理是由于滑面上的剪力大于抗剪强度导致的。正常情况下，滑体产生到滑体下移需要经过很长的时间，在最初阶段是滑体的蠕动变形，最后变成突然滑落。这一过程一般会持续数日或者是数年，有些滑坡具有明显的滑坡前预兆，有些则是不明显的。依据滑坡滑面的不同类型，滑坡又可以分为平面滑坡、圆弧滑坡、楔形滑坡三种类型，平面滑坡是当地质结构面的走向平行于边坡坡面，倾向和边坡坡面一致，在倾角小于边坡角时，边坡岩体容易发生沿结构面的滑坡；圆弧滑坡，是当岩土非常软弱或者是边坡岩体的裂隙发育，岩体已经发生破碎现象时，边坡易发生圆弧滑坡，圆弧滑坡是指垂直于坡肩方向断面上的滑动面呈现圆弧形状；楔形滑坡，是指当两个结构面斜交边坡坡面的交线在边坡坡面出露时，如果交线的倾角大于结构面的摩擦角，并小于边坡角时发生的楔形滑体滑坡。

2.3倾倒

倾倒是一种不同于滑坡，但又和滑坡有着一些联系的边坡破坏类型。倾倒的主要特点是边坡岩体内部存在着一组与边坡破面反倾而倾角又很大的软弱结构面，该组结构面将边坡岩体切割成许多相互平行的块体，在重力的作用下，这些平行的块体缓缓向外弯曲、塌落。上述三种类型的滑坡，对于露天矿山开采造成的危害有：造成露天矿生产中断，甚至停止生产；破坏露天矿场正常生产，填埋钻孔；破坏设备、正常生产设施；严重的滑坡会造成人员伤亡；造成生产秩序混乱；破坏露天坑的防洪以及排涝系统

3、工程概况

3.1滑坡概况

文章以我国某一露天采场为例，2021年，该采场东部480ｍ台阶以上边坡发生了失稳破坏，。其中504ｍ水平至坡顶出现较大范围松散土体的滑动（沿边坡走向约60ｍ），以及强风化岩体沿岩体层面的边坡顺层滑动。该滑移体沿边坡走向方向的失稳范围约为67.73ｍ，厚度约1-2ｍ。504-492ｍ台阶则发生了以顺层滑移以及楔形体滑移为主要特征的边坡失稳破坏，该区域沿边坡长约68.82ｍ，对上部已形成的504ｍ台阶产生了较大的破坏。滑坡导致运矿道路中断，严重影响了矿山的生产。

3.2滑坡治理方案

东部边坡的失稳破坏，极大程度的影响了矿山生产，为了尽快恢复露天矿的正常生产，根据造成边坡滑坡的主要原因、现场施工条件以及边坡支护费用等方面的综合分析，最终决定采用薄膜覆盖和长锚索加固方案进行滑坡治理。该矿东部边坡不同水平的失稳原因各不相同，综合考虑施工条件以及边坡支护费用等实际情况，提出了分层治理，精准支护的原则。具体治理方案如下。

3.1薄膜覆盖

504ｍ以上区域，由于距离最高点（522ｍ）的总高度不大，岩体及土体导致的自重应力有限，同时该区域最大的影响因素为降水，因此对504-522ｍ的土体，采用ＨＤＰＥ防渗膜覆盖，避免雨水渗透至土体中导致自重应力的增加。ＨＤＰＥ防渗膜具有优良的防渗效果，可以有效地防止雨水渗入土体，起到良好的护坡效果。

3.3长锚索加固

由于平面破坏是影响492—504ｍ水平的主要破坏形式，考虑到预应力锚索可将潜在滑坡体锚固于稳定的岩体中，有效地对潜在滑坡体提供正应力，控制岩体的位移，因此，在该区域采用长锚索加固，技术参数及施工工艺如下。（1）技术参数。长锚索孔水平方向的孔间距为2.5ｍ，垂直方向的排间距（垂高）为2.5ｍ，孔深为12ｍ，凿孔方向与水平面的夹角为10°～20°；长锚索钻孔建议采用Φ115ｍｍ的钻头施工；每孔安装２根Φ15.24ｍｍ×12.3ｍ的钢绞线；长锚索注浆水灰比为0.35～0.45，水泥采用3级水泥；采用双孔锚具，锚具性能均应符合国家标准《预应力筋用锚具、夹具和连接器》（GB/T14370）的规定；长锚索托盘采用300ｍｍ×300ｍｍ×12ｍｍ的尺寸，材质为Ｑ235或者大于等于该强度的钢材。（２）施工顺序。长锚索边坡加固自504ｍ台阶开始，在标高约５０５ｍ的位置，安装一排长锚索，长锚索技术参数见表１；待该标高的长锚索施工完毕后，剥离和清除该标高以下松散的岩体（每次清除高度2.5ｍ），裸露出稳定的基岩，而后凿长锚索孔，安装该水平的长锚索；重复上述步骤，直至支护至492ｍ水平，东部边坡492～504ｍ水平进行了有效加固，使其处于稳定状态。

4、露天矿山边坡滑坡体的治理以及治理技术分析

露天矿山边坡工程是一门涉及露天采矿、工程地质、水文地质、爆破工程以及露天矿机械等多个领域的综合性工程，其研究目的是寻求经济开采与安全生产之间的平衡点，在保障安全开采的过程，最大限度地提高边坡角，减少剥离量，已获得最大的开采效益，下面就边坡滑坡治理技术进行分析：

4.1水泥高压注浆

水泥高压注浆，是防渗漏技术中的关键技术。但是当岩体发生位移时，会重新拉开而产生裂缝或者是被破碎，起不到防渗作用。因此，在利用水泥高压注浆时候，必须加盖10~20cm的黏土黄泥，这是由于黄泥具有防渗漏功能，同时还可以作为种植绿色植物的基础。要想获得更加有效的防渗漏效果，可以在黄泥的下面铺设一层土工布或者塑料薄摸，这样防渗漏效果会更好。

4.2削坡减载

在滑坡体上进行运输的时候，要采用轻型设备，并注意过载的压力，保障不过载重型设备以及运输的重力控制在合理的范围之内。另外，对于滑坡处进行边坡的削减，使得滑体的边坡角缩小至合理范围内，从而减轻边坡的纵向受力，同时还要预防暴雨时地表松散堆积层形成的泥石流对于边坡造成的危害。

4.3做好地表防排水

通过对于地表防水系统的设计和规划，可以稳定滑坡体的稳定性，是治理滑坡的关键技术。通过防止地表水流入边坡，尽可能地减少滑坡部位的水压。这需要在削坡、降低边坡角工程后，在各个平台上进行永久性的排水沟设计，将地表径流的水引到最终开采线以外。另外，在露天矿场进行开采之前做好防排水的基础设施，通过科学、合理的防排水系统设计，保障其在遭遇暴雨天气时，可以及时将地表水排出，这样有利于保障露天矿场边坡滑体不受地表水的侵蚀，从而稳定滑体内部结构的稳定性。

4.4预防爆破地震效应

在矿山开采过程中，经常会使用到爆破技术，在爆破过程，会产生一定的冲击力，这种冲击力会影响到边坡，造成滑坡现象发生。下面就预防爆破地震效应提出几点建议：①大力推广逐孔爆破技术，减少爆破时产生的冲击力。②合理设计爆破时间和爆破顺序，保证在每一次爆破后岩石能够得到充分松动，消除夹制爆破的条件。③科学地控制爆破参数，以及每一个爆破点的炸药量。④在临近边坡的爆炸块采用预裂爆破，预防爆破震动对于边坡的危害。⑤在露天深孔爆破中，防止深度过大，爆破孔的深度过大会增加爆破的冲击力。

结束语：通过以上分析可知露天矿山边坡较陡，容易受到自然环境以及爆破工程的影响，很容易发生边坡滑坡的现象。因此，在进行露天矿山开采的时候，要做好预防滑坡现象的治理措施。本文通过对于露天矿山边坡特点的分析，并针对边坡滑坡的类型以及危害进行了分析，阐述了集中预防和治理滑坡的技术，希望可以给相关人员提供一些参考。

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