1、某硅石礦礦山高陡邊坡治理方案張*（*爆破有限公司，銀川 ）摘 要：結(jié)合某硅石礦礦山高陡邊坡治理方案，討論了小型露天礦山不規(guī)范開采活動而造成的滑坡等礦山地質(zhì)災(zāi)害問題，對滑坡成因和治理措施進(jìn)行分析，并詳細(xì)介紹了控制爆破技術(shù)進(jìn)行削坡減載，對高陡邊坡實(shí)施修復(fù)式開采整治的過程和具體方法。關(guān)鍵詞：高陡邊坡 滑坡 治理近年來隨著某市鐵合金、碳化硅、工業(yè)硅等高耗能工業(yè)的興起，硅石采礦業(yè)亦得到了加快。硅石在冶金、化學(xué)、陶瓷、建材玻璃等工業(yè)中均有較重要的用途，本區(qū)硅石礦產(chǎn)包括石英砂巖、石英巖兩種，分布面積大、儲量豐富，是該區(qū)優(yōu)勢礦種之一，但因無序、破壞性開采造成現(xiàn)有礦區(qū)普遍作業(yè)面零亂、險象一生，存在嚴(yán)重的滑坡、崩

2、塌等地質(zhì)災(zāi)害傾向，礦石資源可利用效率低下，無法達(dá)到規(guī)模生產(chǎn)的條件，難以滿足新建生產(chǎn)線的正常生產(chǎn)需求，并存在嚴(yán)重的安全隱患。本文針對采礦場邊坡失穩(wěn)的地質(zhì)災(zāi)害問題，提出了該礦山的邊坡治理方案。1 礦山地質(zhì)環(huán)境概況1.1 礦區(qū)概況硅石是硅質(zhì)原料的統(tǒng)稱，有石英砂巖、石英巖、脈石英、交代硅質(zhì)角巖和石英砂等。硅石質(zhì)地堅硬，f=710，密度2.65g/cm3。白虎洞硅石礦位于賀蘭山北段東麓惠農(nóng)區(qū)白虎洞黑石夾道溝，礦石儲量大（資源量4.1億噸）、礦體厚度大（184-381m）、抗爆性能強(qiáng)、化學(xué)成份穩(wěn)定、有害雜質(zhì)含量較低。礦區(qū)有簡易沙石道路通往省道，交通較為便利。礦區(qū)有3處已開采宕口，現(xiàn)存三個采面，分別為136

3、5m水平、1360m水平和1370m水平，已沿探明縱向礦床間斷無序開采寬約60130米，因無序、破壞性開采，存在嚴(yán)重的滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害傾向。1.2 礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀礦區(qū)屬賀蘭山北段東麓山地，地勢地勢西北高東南低，礦區(qū)內(nèi)海拔最高1520m，最低1360m，相對高差160m，地形坡度3555。礦體東西最大長度為1025m，南北寬300m，厚度232m，走向北東，產(chǎn)狀為14047。礦體賦存標(biāo)高15201288m該礦床為沉積型礦床，絕大部分裸露于地表，局部為第四系所覆蓋，覆蓋物厚度一般0.5 m2m。礦體的物質(zhì)成分沿走向和傾向均 穩(wěn)定，礦體石英巖產(chǎn)狀平緩，傾角58；礦體穩(wěn)固性較好，其抗壓強(qiáng)度值為2

4、60MPa，為中等堅固性巖，巖石風(fēng)化程度較低，據(jù)現(xiàn)有采場揭露可知，風(fēng)化殼厚度在0.20.5m之間；穩(wěn)固性較好，巖石風(fēng)化程度較低，為中等堅固性巖，屬于工程地質(zhì)條件簡單型礦床，適宜露天開采。2 礦山邊坡治理方案2.1 滑坡成因分析和主要防治措施2.1.1 滑坡成因分析滑坡是巖土體自重、構(gòu)造力、滲透力等綜合結(jié)果，指位于斜坡的巖土體在重力以及水等外力作用下沿某一結(jié)構(gòu)軟弱面發(fā)生位移的一種不良地質(zhì)現(xiàn)象。在邊坡開挖前巖土體內(nèi)部處于相對平衡狀態(tài)，當(dāng)開挖進(jìn)行過程中巖體面臨采場的一側(cè)出現(xiàn)臨空狀態(tài)，導(dǎo)致該方向失去支撐力，巖體內(nèi)部應(yīng)力場會不斷進(jìn)行調(diào)整與變化，最終會導(dǎo)致在坡腳和坡頂附近出現(xiàn)應(yīng)力集中區(qū)域，當(dāng)該處應(yīng)力超過其

5、強(qiáng)度時則會導(dǎo)致巖體破壞形成滑坡?；碌男纬芍饕苓吰路€(wěn)定性的因素影響。影響邊坡穩(wěn)定性的因素有內(nèi)在因素和外在因素兩個方面。內(nèi)在因素有組成邊坡巖土體的性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、巖體結(jié)構(gòu)等。它們常常起著主要的控制作用。外在因素有地表水和地下水的作用、地震、風(fēng)化作用和爆破等。其中地表水和地下水是影響邊坡穩(wěn)定最重要、最活躍的外在因素，其他大多起觸發(fā)作用。查明和掌握這些影響因素對了解邊坡失穩(wěn)的發(fā)生發(fā)展規(guī)律，以及制定防治措施是非常必要的。 2.1.1.1 滑坡形成的內(nèi)部條件 產(chǎn)生滑坡的內(nèi)部條件與組成邊坡的巖土的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和產(chǎn)狀等有關(guān)。不同的巖土，它們的抗剪強(qiáng)度、抗風(fēng)化和抗水侵蝕的能力都不相同，如堅硬致密的硬質(zhì)巖

6、石，它們的抗剪強(qiáng)度較大，抗風(fēng)化的能力也較高，在水的作用下巖性也基本沒有變化，因此，由它們組成的邊坡往往不容易發(fā)生滑坡。反之，如頁巖、片巖以及一般的土則恰好相反，因此，由它們所組成的邊坡就比較容易發(fā)生滑坡。從巖土的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造來說，主要的是巖（土）層層面、斷層面、裂隙等的傾向?qū)碌陌l(fā)育有很大的關(guān)系。同時，這些部位又易于風(fēng)化抗剪強(qiáng)度也低。當(dāng)它們的傾向與邊坡坡面傾向一致時，就容易發(fā)生順層滑坡以及在堆積層內(nèi)沿著基巖面滑動；否則反之。邊坡的斷面尺寸對邊坡的穩(wěn)定性也有很大的關(guān)系，邊坡越陡，其穩(wěn)定性就越差，越容易發(fā)生滑動。如果坡高和邊坡的水平長度相同，但一個是放坡到頂，而另一個卻是在邊坡中部設(shè)臵一個平臺，由

7、于平臺對邊坡的反壓作用，就增加了邊坡的穩(wěn)定性。此外，滑坡若要向前滑動，其前沿就必須要有一定的空間，否則滑坡就無法向前滑動。山區(qū)河流的沖刷、河谷的深切以及不合理的大量切坡都能形成高陡的臨空面，而為滑坡的發(fā)育提供了良好的條件?？傊?，當(dāng)邊坡的巖性、構(gòu)造和產(chǎn)狀等有利于邊坡的發(fā)育，并在一定的外部條件下引起邊坡的巖性、構(gòu)造和產(chǎn)狀等發(fā)生變化時，就能發(fā)生滑坡。 2.1.1.2 滑坡形成的外部條件 滑坡發(fā)育的外部條件主要圾水的作用，不合理的開挖和坡面上的加載、振動、采礦等，以前兩者為主。調(diào)查表明：90%以上的滑坡與水的作用有關(guān)。水的來源不外乎大氣降水、地表水、地下水、農(nóng)田灌溉的滲水、高位水池和排水管道等的漏水等

8、。不管來源怎樣，一旦水進(jìn)入斜坡巖土體內(nèi)，它將增加巖土的重度并產(chǎn)生軟化作用，降低巖土的抗剪強(qiáng)度，產(chǎn)生靜水壓力和動水力，沖刷或侵蝕坡腳，對不透水層上的上覆巖土層起潤滑作用，當(dāng)?shù)叵滤诓煌杆畬禹斆嫔蠀R集成層時，它還對上覆地層產(chǎn)生浮力作用等等?？傊?，水的作用將會改變組成邊坡的巖土的性質(zhì)、狀態(tài)、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造等。因此，不少滑坡在旱季原來接近于穩(wěn)定，而一到雨季就急劇活動，形成“大雨大滑，小雨小滑，不雨不滑”。這也說明了雨水和滑坡的關(guān)系。山區(qū)建設(shè)中還常由于不合理的開挖坡腳或不適當(dāng)?shù)脑谶吰律咸罘艞壨?、建造房屋或堆臵材料，以致破壞斜坡的平衡條件而發(fā)生滑動。此外，振動對滑坡的發(fā)生和發(fā)展也有一定的影響，如大地震時往往伴

9、有大滑坡發(fā)生，爆破有時也會引發(fā)滑坡。2.1.2 滑坡的主要防治措施治理滑坡應(yīng)該堅持以防為主、綜合治理、及時處理的原則。結(jié)合邊坡失穩(wěn)的因素和滑坡形成的內(nèi)外部條件，治理滑坡可以從以下兩個大的方面著手。2.1.2.1 消除和減輕地表水和地下水的危害 滑坡的發(fā)生常和水的作用有密切的關(guān)系，水的作用，往往是引起滑坡的主要因素，因此，消除和減輕水對邊坡的危害尤其重要，其目的是：降低孔隙水壓力和動水壓力，防止巖土體的軟化及溶蝕分解，消除或減小水的沖刷和浪擊作用。具體做法有：防止外圍地表水進(jìn)入滑坡區(qū)，可在滑坡邊界修截水溝；在滑坡區(qū)內(nèi)，可在坡面修筑排水溝。在覆蓋層上可用漿砌片石或人造植被鋪蓋，防止地表水下滲。對于

10、巖質(zhì)邊坡還可用噴混凝土護(hù)面或掛鋼筋網(wǎng)噴混凝土。排除地下水的措施很多，應(yīng)根據(jù)邊坡的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征和水文地質(zhì)條件加以選擇。常用的方法有：（1）水平鉆孔疏干；（2）垂直孔排水；（3）豎井抽水；（4）隧洞疏干；（5）支撐盲溝。 2.1.2.2 改善邊坡巖土體的力學(xué)強(qiáng)度 通過一定的工程技術(shù)措施，改善邊坡巖土的力學(xué)強(qiáng)度，提高其抗滑力，減小滑動力。常用的措施有：（1）削坡減載；用降低坡高或放緩坡角來改善邊坡的穩(wěn)定性。削坡設(shè)計應(yīng)盡量削減不穩(wěn)定巖土體的高度，而阻滑部分巖土體不應(yīng)削減。（2）邊坡人工加固，有修筑擋土墻、護(hù)墻、錨桿或錨索、固結(jié)灌漿、邊坡柔性防護(hù)技術(shù)等。2.2 方案設(shè)計思路本礦山開采為山坡露采，一直采用

11、陡坡開采，現(xiàn)實(shí)際開采邊坡角已超過65，相對高差超過100m，高陡邊坡帶來的安全生產(chǎn)隱患亟待治理。由于礦山仍在開采建設(shè)期，只能采用控制爆破技術(shù)進(jìn)行削坡減載，達(dá)到設(shè)計臺階開采要求的治理方案，具體設(shè)計思路為按原礦山開采設(shè)計要求水平臺階分層的開采方法進(jìn)行開拓布置，因原設(shè)計臺階原始地形已破壞，現(xiàn)施工機(jī)械無法到達(dá)山頂，只能在二采點(diǎn)現(xiàn)有工作面采用硐室爆破方法進(jìn)行治理，利用爆破巖料修筑到1400m高程作業(yè)平臺，再利用硐室爆破爆落礦巖修筑到礦界設(shè)計1430m高程，作業(yè)平臺寬度為30m，設(shè)計1400m高程和1430m高程2個作業(yè)平臺，每個梯段高度30m。同時作業(yè)平臺向北推進(jìn)，根據(jù)山勢變化和礦山采礦權(quán)設(shè)置區(qū)塊范圍，

12、修筑新的作業(yè)平臺，在3區(qū)塊設(shè)計4個作業(yè)平臺，每個梯段高度30m。再在上述作業(yè)平臺采用潛孔鉆機(jī)鑿巖，分臺階高度10m進(jìn)行深孔爆破自上而下開采。2.3 治理方法根據(jù)業(yè)主要求和現(xiàn)場堪察，擬提出硐室爆破，爆巖修筑臺階，分層治理方式，治理方法如下：礦山采用掏采方法進(jìn)行無序和破壞性開采，目前形成“一面墻”式開采局面，造成開采邊坡陡峭、險石環(huán)生，地質(zhì)災(zāi)害隱患較大，給今后的規(guī)模生產(chǎn)帶來一定安全隱患和困難，因此，必須對工作面進(jìn)行整治。按照勘探資料所顯示的礦山采礦權(quán)設(shè)置區(qū)塊范圍，從礦界南部開始對目前工作面、邊坡進(jìn)行清理、整治工作。為保證坡面保留巖體按設(shè)計輪廓面成型并形成臺階工作面，須采用硐室控制爆破技術(shù)，即邊坡采

13、用硐室爆破自下而上進(jìn)行臺階式放坡。由于采場一直采用不分層的“一面墻”開采方式，形成陡峭邊坡，無法采用淺孔爆破形式進(jìn)行鉆機(jī)道路的修筑，且無供鉆機(jī)上山的道路，只能采用硐室控制爆破自坑底進(jìn)行，利用硐室爆破礦巖修筑作業(yè)平臺，設(shè)計整改區(qū)域分為2個臺階面，分別為1400m高程和1430m高程，臺階梯段高度為30m，作業(yè)平臺寬度30m，臺階坡面角60。2.4 治理工藝環(huán)節(jié)2.4.1 硐室爆破：擬采用硐室控制爆破進(jìn)行平臺修筑，僅用于礦山復(fù)采整改期。該方法導(dǎo)硐掘進(jìn)采用人工手風(fēng)鉆鑿巖，導(dǎo)硐斷面1.30.9m，硐室最小抵抗線控制在20m以內(nèi)，一般使最小抵抗線W與埋深H比值控制在0.50.9。設(shè)計施工嚴(yán)格按爆破安全規(guī)

14、程要求進(jìn)行。2.4.2 中深孔爆破：采用中深孔露天非電毫秒微差爆破的方法進(jìn)行工作面治理，主要用于形成梯段10m的開采平臺。該方法穿孔采用潛孔鑿巖機(jī)，炮孔直徑90mm，孔距3.5m，孔深6-10m不等。2#巖石炸藥，毫秒雷管進(jìn)行爆破。鉆爆施工工序：測量布孔-鉆孔驗(yàn)孔加工起爆體裝藥堵塞連接警戒-起爆檢查排除啞炮。2.4.3 平臺治理：治理初期在4區(qū)塊中部1360m標(biāo)高上布置施工作業(yè)平臺，其寬度大于35m，采用硐室爆破的方法治理，該水平布置6個藥室，分別在原一、二采面掘進(jìn)3個主硐，使平臺向北縱向推進(jìn)100m，滿足上部平臺和道路修筑的要求，在作業(yè)平臺上有挖掘機(jī)和轉(zhuǎn)載機(jī)平整爆堆，修筑向上部水平道路和作業(yè)

15、平臺，在1400m平臺形成后繼續(xù)采用硐室爆破推進(jìn)，經(jīng)爆破后本臺段部分礦石自溜至1360m水平，一部分滯留在上部水平的爆后礦石，用挖掘機(jī)和裝載機(jī)將礦石整平，形成1430m平臺，同時根據(jù)礦床走向和礦界要求，工作臺階不斷向北推進(jìn)，并形成1460m高程作業(yè)平臺。然后在上述作業(yè)平臺采用潛孔鉆機(jī)鑿巖，分臺階高度10m進(jìn)行深孔爆破自上而下整改。用深孔爆破方法時，先從最上一個水平開始，當(dāng)最上水平治理完畢后，降至下一水平，依此類推，直至1360m水平。2.5 邊坡治理安全技術(shù)措施2.5.1 礦山治理過程中要經(jīng)常觀看臺階(邊坡)的穩(wěn)定情況，發(fā)現(xiàn)異常情況及時處理，情況危急時應(yīng)果斷撤離人員和機(jī)械設(shè)備。2.5.2 嚴(yán)格控制邊坡角度，隨時注意工作面上方坡度及危巖的變化及松動情況，及時清理上方松動危巖，防止片幫事故的發(fā)生。2.5.3 施工時應(yīng)派專人負(fù)責(zé)邊坡安全管理。對有滑動、崩塌跡象的臺階(邊坡)，應(yīng)及時地進(jìn)行削坡減載，在處理過程中要特別注意作業(yè)人員的安全。2.5.4 禁止在臺階工作平盤邊緣堆放塊石或物件。禁止施工機(jī)械在距平盤邊緣小于2米的地段內(nèi)行駛，停留或作業(yè)。2.5.6 暴雨過后，必須對工作面上方的邊坡和危巖進(jìn)行檢查，以防滑坡事故發(fā)生。2.5.7 嚴(yán)格按設(shè)計進(jìn)行開采，并留邊坡角，嚴(yán)禁從下部挖傘檐使