柔性防护系统在矿山地质环境治理工程中的应用

侯云龙，张仲福，丁国轩

(甘肃工程地质研究院，甘肃 兰州 730000)

柔性防护系统在矿山地质环境治理工程中的应用

侯云龙，张仲福，丁国轩

(甘肃工程地质研究院，甘肃 兰州 730000)

以清水毕家里矿山地质环境恢复治理工程为例，阐述了SNS主动柔性防护系统在废弃矿山采区，边坡地质灾害防治设计中的技术方法、施工工艺，结合工程实例介绍并探讨该方法在矿山治理恢复工程中的应用。

柔性防护;矿山环境治理;设计方案;施工工艺

1995年边坡柔性防护系统技术引入我国，先后在铁路、公路、水利、等领域中广泛应用，主要以防治坡面的浅层危岩落石为主。SNS主动柔性防护系统具有稳定边坡，抑制边坡遭受进一步的风化剥蚀，对坡面形态特征无特殊要求，且不破坏和改变坡面原有地貌形态和植被生长条件等特点。SNS主动柔性防护网系统的开放特征给实施人工坡面绿化保留了必要的条件，能够使绿色植物在SNS柔性防护网开放的空间上自由生长，植物根系的固土作用与坡面防护系统结为一体，从而抑制坡面破坏和水土流失，反过来又保护了地貌和坡面植被，实现了最佳的边坡防护和环境保护目的。

针对矿山露天开采形成的大面积挖损坡体，坡面松散、危岩体突兀不整、局部崩塌灾害发育，往往形成较大的地质灾害隐患以及严重的地形地貌景观破坏实际情况。在清水县毕家里矿山地质环境恢复治理工程中，我院采用SNS主动柔性防护网结合加强锚杆进行了岩体边坡设计施工，解决了挖损坡体的地质灾害防治与环境治理问题，实现了防治方法经济有效、工程质量安全可靠、环境恢复效果显著，必将对同类型治理项目的设计施工提供一些参考和借鉴。

1 工程概况

1.1 项目场地情况

毕家里白云石矿在三十多的采矿过程中，由于采用露天崩落法开采，在河北岸山坡上形成了规模较大的挖损面，底部宽 220 m，高度 80～120 m，坡度 50°～70°，造成 13 400.0 m2的山体裸露，地形地貌及植被毁坏严重。坡面上岩石突兀嶙峋，节理裂隙将岩体切割成菱形块体，形成危岩，岩体变形破坏深度 0.5～3.0 m，其稳定性较差，经常发生崩塌、滚(落)石、坡面泥流，对省道305线造成破坏，危害车辆及行人。

1.2 地层条件

坡体主要地层为下古生界牛头河群角闪片麻岩夹大理岩、白云岩(PZntl)，层状或片状、块状构造，岩层产状235°∠78°。发育多组节理，其中两组产状为 110°∠80°、195°∠75°，发育密度3～4条/m，岩体被切割成菱形块体。地势低洼处，岩体风化强烈，强风化层厚度0.5～1 m。山坡上，弱风化层界线埋深约1.5 m。

角闪片麻岩夹白云质灰岩(PZntl)的物理力学指标参考值为:干容重 2.09 ～3.00 g/cm3，干抗压强度 80 ～100 Mpa，软化系数 0.44 ～0.84，内聚力 0.1 ～2.2 Mpa，摩擦系数 0.5 ～1.10。

1.3 勘查结论

矿区边坡地质灾害发育特征主要为:(1)坡体高度面积大、坡面不整、坡度陡。(2)坡面的岩石破碎层一般0.5～1.0 m，体积较小;局部岩体变形破坏深度达3.0 m，形成危岩。(3)边坡地质灾害主要以落石、局部小型崩塌为主，威胁省道305线过往车辆及行人安全。

2 设计方案

以往常规的方法，多采用削坡、锚杆(锚索)格构的治理措施。这些方式工程量大，施工周期长，尤其在破碎的岩质边坡的施工中，施工难度大，将产生大量的土石方体对环境再次形成破坏，完工后工程构造物与环境的协调性差。

清水毕家里矿山环境恢复治理工程的边坡设计方案，经过有关专家和部门的论证，认为针对灾害发育特征及危害方式，采用SNS主动柔性防护系统对坡面浅层危岩整体防护，危岩使用加强锚杆锚固以提高其稳定性防治崩塌灾害，最后对坡面覆土绿化，可达到灾害防治与环境恢复的目的。与其它方案相比，施工工艺简便、效率高、经济可行。

2.1 SNS主动柔性防护系统

2.1.1 设计网型

为防止坡体落石破坏公路，危害过往车辆和行人，考虑到坡体岩石的破碎程度和后期绿化的需要，此次设计采用SNS主动柔性防护系统对整个坡体进行防护。防护网型号选用了GPS2(普通型)，这是由钢丝绳网+钢丝格栅组成的双层复合型网，该网可抑制崩塌和浅层滑动的发生，钢丝格栅的加入可以有效的拦阻坡体表层较小岩块，在覆土绿化时对土体的稳固作用好，利于植被的生长。

结构配置为:系统锚杆(1φ16HRB、长度3 m、间距4.5 m)+纵横支撑绳(φ16)+缝合绳(φ8)+钢丝绳网(DO/08/300/4×4)+钢丝格栅(SO/2.2/50)。

图1 SNS主动柔性防护系统布置及缝合图

该网型是目前比较通行的，材料也容易购得。与目前行业标准不同的是，系统锚杆设计采用钢筋锚杆代替了钢丝绳锚杆，解决了钢丝绳锚杆在施工制安中难度较大，可靠性低的问题。

2.1.2 材料规格、指标

系统锚杆型号为1φ16HRB锚杆，间距4.5 m，抗拔力大于50 kN。钢丝绳网(DO/08/300/4×4):指钢丝绳直径8 mm，网孔规格300，网块规格4 m×4 m，钢丝抗拉强度≥1 770 MPa，破断拉力＞40 KN，热浸镀锌等级大于AB级。钢丝格栅(SO/2.2/50):指钢丝直径 2.2 mm，网孔直径 50 mm。

2.1.3 施工工艺

1)清坡:清除坡面防护区域影响施工的浮土和浮石，对不利于施工安装和影响安装后系统发挥正常功能的局部地形进行适当修整。

2)放线:确定锚杆的位置，打孔，(根据地形条件，孔距可有0.3 m的调节范围)，在孔间距可调整的范围内，尽可能在低凹处打孔，对非低凹处或不能满足系统安装后尽可能贴近坡面的锚杆孔，应在每一孔位处凿一深度不小于锚杆外露环套长度的锚孔，一般深度为20 cm，直径20 cm。

3)锚杆制安:系统锚杆孔径不小于φ42，加强锚杆孔径不小于 φ90，注浆灰砂比 1.1 ～1.2，水灰比约 0.45 ～0.5，确定孔内浆液饱满，养护3天以上，再进行下一步工序。

4)安装纵横支撑绳，张拉紧后两端各用2－4个绳卡与外露锚杆环套固定连接。

5)从上向下铺挂格栅网:(1)格栅网铺挂在钢绳网的内侧，并应叠盖钢绳网上缘并折到网的外侧15 cm，用扎丝将钢绳网与格栅网联结在一起;(2)格栅网底部应沿斜坡向上敷设1.0 m左右，为使下支撑绳与地面间不留缝隙，用一些石块将格栅网底部压住;(3)每张格栅网之间应叠盖10 cm;(4)用扎丝将格栅网固定到钢绳网上，每平方米固定约为4处。

6)从上向下铺挂钢丝绳网并连接，缝合绳为φ8的钢丝绳，每张钢丝绳网与四周的支撑绳连接，缝合绳之间用各用两个绳卡与网绳进行固定联结。

2.2 加强锚杆

2.2.1 设计原则

对危岩体实施加强锚杆加固，彻底根治危岩灾害。设计理论基础是在代表断面上，采用极限平衡法进行稳定性评价和推力计算。加强锚杆采用梅花型布置，设置于柔性网块的中部(网块受力最大的地方)实现效率最大化。

2.2.2 施工方案

采用锚杆型号为1φ28HRB，孔径 φ90，锚杆长8 m，锚杆间距4 m×4 m，孔内压注M30水泥砂浆，锚杆设计荷载为165 KN，锁定载荷为140 KN，锚杆外部反力构件采用直径为0.3 m、厚20 mm的钢垫板，对锚杆加载后采用 M28高强度螺栓进行封闭。

2.3 坡面绿化工程

坡面防护工程结束后，在坡面实施喷混快速绿化。利用喷混机械将士壤、肥料、有机质、保水材料、粘合剂、pH缓冲剂、植物种子等混合干料加水后喷射到岩面上。上述混合物可在岩石表面形成一层具有连续空隙的硬化体。空隙既是种植基质的填充空间，也是植物根系的生长空间。岩体边坡喷混绿化一般以草本植物为主，为了丰富景观，可加入一定比例的草花种子。

3 施工效果

工程采用主动SNS柔性防护网总面积13 400 m2，系统锚杆729根，总长度2 187 m;加强锚杆加固面积2 874 m2，锚杆共220根，总长度1 760 m;裸露坡体全部实施覆土绿化。该工程的实施达到了改善矿区地质生态环境，消除地质灾害隐患，降低水土流失强度的目的，为防灾减灾、交通基础设施建设和经济可持续发展创造了条件;而工程自身功能性很强，却不突出，与周边环境融为一体，淡化了存在感。

4 结语

柔性防护系统经过多年的工程实践，施工工艺日趋成熟，工程材料品种多样，应用前景广阔。柔性防护系统在矿山岩体边坡治理工程中具有显著的质量效益，通过与加强锚杆等边坡防治技术的结合，其寿命可达50～100 a。柔性防护系统在岩体边坡治理中减少了削坡工程量，施工简便、工程造价相对较低、适用性强，治理工程的环境景观恢复效果显著，具有良好的社会效益和环境效益。这一技术方案在地质灾害治理，尤其是结合环境治理恢复中有着很强的适用性，在矿山地质环境恢复治理工程中具有一定的推广价值。

［1］阳友奎，周迎庆，姜瑞琪，等.坡面地质灾害柔性防护技术的理论与实践［M］.北京:科学出版社.2005.

［2］TB/T3089－2004.铁路沿线斜坡柔性安全防护网［S］.北京:中国铁道出版社.2004.

［3］JT/T528－2004.公路边坡柔性防护系统构件［S］.北京:中国交通出版社.2004.

P642.2

B

1004－1184(2012)03－0211－02

2012－03－07

侯云龙(1976－)，男，河北邢台人，工程师，主要从事岩土工程勘察、设计、施工与技术管理工作。