露天采石场滑坡类型分析与防治措施

王婧嫄

（成都西南铁路物资有限公司 道砟分公司,四川成都 610000）

露天采石场滑坡类型分析与防治措施

王婧嫄

（成都西南铁路物资有限公司 道砟分公司,四川成都 610000）

在露天采石场的开采过程中,边坡稳定性至关重要。从采石场边坡滑坡的类型入手,根据采石场的作业特点,综合分析了影响露天采石场边坡稳定性因素,在此基础上,针对性地提出了适合采石场边坡滑坡的防治措施,以减少露天采石场在开采过程中滑坡灾害的发生。

采石场；露天开采；滑坡类型；边坡稳定性；防治措施

0 前言

在露天采石场的生产过程中,会受各种不利因素的影响,极易发生露天采石场边坡垮塌。此类事故不仅给现场开采工作带来一定的危险性,而且会影响企业的经济效益。2007年8月,四川省宜宾市一露天矿采石场发生了滑坡事故,造成经济损失近百万元；2012年,贵州六盘水市一露天采石场发生边坡顺层滑坡垮塌事故,冲断了矿区上山公路和山下河道,影响极坏。为避免采石场边坡安全事故的发生,露天采石企业必须从采石场投产初期开始,就高度重视边坡的稳定性。除了要求边坡管理人员充分了解本企业采石场边坡可能发生的破坏类型以及影响因素外,在生产过程中,还要对所有的安全工序进行逐一排查,出现问题要及时进行处理；同时加大边坡的维护与防治力度,以确保露天采石场边坡的安全稳定。

1 边坡滑坡类型

在地壳长期运动的过程中,地应力处在一个相对平衡的环境,采石场原有的地形地质条件也相对稳定。但随着露天采石场开采以及工作面不断推进,形成一些人工边坡,边坡体上的地应力在水平和竖直方向也随之发生了变化,边坡表面岩体的受力由三向应力状态变为二向应力状态,岩体强度减小,当岩体受力大于其强度时,就会导致岩体破坏,沿着边坡垮塌,形成滑坡现象,或造成安全事故。露天采石场边坡以及岩体的结构不同,产生的滑坡类型也不同,大致可分为[1-2]：

1）平面滑坡,也称顺层滑坡（如图1）,即岩体沿着或接近边坡坡面的走向和倾向直线向下滑动。一般情况下,根据边坡的结构面形态的不同又分为两种类型,即单一层滑坡和坐落式滑坡。其中,单一层滑坡主要是由于设计的边坡角过大或人为开挖坡脚造成的,破坏性较大；坐落式滑坡的滑面为多种形态,以沿岩层面滑动为主,主要是岩体长期承受各种应力的作用或构造节理发展而形成。

图1 顺层滑坡

2）楔体滑坡（如图2）,主要是指在边坡岩体中两组或两组以上的较大断层或软弱结构面与边坡相交,将边坡上的岩体相互交切成楔体而形成的滑坡。此种类型的滑坡破坏性较小,而且只有在楔体失稳的情况下容易发生垮塌,即结构面组成的交线倾向与边坡坡面倾向一致,且倾角和摩擦力的大小超过一定范围值时。

图2 楔体滑坡

3）圆弧滑坡,是指岩体的滑动面是圆弧的形状,常出现于较为松散或软弱的岩体中。在受到一定的外力或自身平衡情况发生变化时,如水的作用或穿孔爆破震动的影响,极易出现此种类型的滑坡,且发生前期边坡面往往会出现裂缝。

图3 圆弧滑坡

4）倾倒滑坡：在岩体的结构面倾斜角度过大的情况下,受自身重力的作用岩体或弱石面容易向下倾倒,最终造成一定的破坏，但这类滑坡规模一般不大。

2 影响露天采石场边坡稳定性的因素

露天采石场边坡与露天矿边坡相似,随着采场底部的不断下降,边坡几何形态和岩体应力等一直处于动态过程中[3-4]。影响边坡稳定、甚至造成滑坡事故的因素繁多,归纳起来主要有下面几点。

2.1 岩体自身性质的影响

露天采石场边坡一般是由多种岩层组成,且岩层的工程地质条件不一,有的非常差,这些是影响采石场边坡稳定性和矿山开采经济效益的决定性因素[5]。岩体中的夹层、结构面以及断层等结构面的存在,不仅破坏了岩体原本的完整性,而且其结构面的强度一般比较弱,受外界环境作用后容易软化,从而在一定程度上使得这些不连续面之间的岩块极易破裂。如果地表水顺着这些结构面的缝隙进入到岩体中,会大大地降低结构面的强度,同时还会产生很大的静水压力,造成露天采石场边坡出现垮塌滑坡。

2.2 渗透的影响

造成露天采石场开采滑坡事故的主要外因之一为渗透水,它直接影响到边坡的稳定性。渗透水的来源有这几种：地下水、地表水、大气层降水、排水系统漏水等。当这些水渗入边坡岩体中,不仅会增加边坡的水压力,还会软化边坡岩体,久而久之,对岩体的侵蚀和破坏会越来越严重,从而降低岩体的强度。特别是露天作业遇到雨季时,水的影响频率会逐渐加大,极易引发边坡滑坡。

2.3 爆破震动影响

在露天开采作业中,为减少材料消耗,降低成本,提高矿山的出岩率,不可避免地会进行爆破工作[6]。而爆破后的地震效应会对岩体边坡和周围的住房、设备造成一定的影响,特别是规模大的爆破作业。若爆破技术使用不当或爆破对阻抗力稍低的岩石产生冲击波作用过大时,会造成岩体结构面一定程度的破坏,进而产生爆破裂隙,影响边坡的稳定性[7]。另外,若岩体本身构造与炮孔所成角度不当,成斜交或垂直时,爆破会对各岩层造成不同的冲击力,对边坡的稳定性不利。

2.4 其他因素的影响

除了上述几种主要影响因素外,还有其他因素。具体有：1）施工过程中,由于违反开采顺序,或滥采乱挖,极易造成滑坡事故发生。如：边坡角的设计不当、大量挖坡脚、在边坡上随意堆放弃土或材料等,破坏岩体原有平衡,造成岩体失稳而滑坡。2）自然灾害所带来的影响,比如：地震对边坡稳定性的影响。汶川地震对笔者所在单位采石场边坡稳定性影响非常大。

3 采石场边坡滑坡事故的防治措施

3.1 合理设计和开采

为确保露天采石场开采的安全性,避免滑坡事故的发生,必须严格执行露天矿开采规范和标准,合理进行设计和开采工作[8]。首先,要熟悉采石场的地质环境、工程水文地质条件及开采地周围的地形地貌等,再根据这些资料进行边坡设计。在设计中务必做到有据可依,有凭可查,保证边坡开采的高度和边坡角的科学合理性,同时符合现场实际情况,避免出现安全隐患。其次,对露天采石场作业,一定要有计划、有步骤地进行,不可盲目生产,严禁非法开采。工作人员一定要持证作业，同时按照一般露天矿的开采规律,即采剥并举、剥离先行,从上到下分层开采,以确保采矿的安全和边坡的稳定。

3.2 加强边坡监测

在采石场的生产过程中,特别应加强边坡位移等监测工作。边坡监测的主要内容有：边坡变形（水平和垂直）、地下水、边坡表面动态等监测,采用人工巡视与仪器监测相结合的方式,制定相关的安全监测细则,强化监测人员的安全意识。及时掌握边坡的变化规律,并进行判断分析,提前发现异常问题,以便及时进行预防和处置。

3.3 加强边坡维护

加强边坡的日常维护工作是避免滑坡事故发生的基础防范措施。开采过程中,一定要对边坡做一些安全防护措施,或对较弱的结构面进行局部加固,以避免在不利因素影响下,造成大的边坡垮塌。其次,对设置的排水沟和地下疏干通道,要定期检查,对出现裂缝的地方要及时进行修补,保证这些工程的有效性。另外,采矿过程中要不断地清扫边坡面,清除边坡上的不稳定岩块。在生产安全管理方面,实行责任制,使边坡的安全维护落到实处,确保边坡的稳定。

4 结论

滑坡是露天采石场的主要危险源和地质灾害,其直接威胁现场工作人员的生命安全,同时还影响着企业经济效益。在充分了解和全面掌握影响边坡稳定性的各种因素基础上,生产前,应进行合理的设计；生产中,应严格按照设计进行开采,同时,加强边坡监测与边坡维护工作,针对可能出现的问题及时采取正确预防措施,才能确保露天采石场的生产安全。

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

[2]王思文,张绪杰,宋玉金.露天矿边坡稳定性的安全因素分析及防治建议[J].露天采矿技术,2011（3）：21-23.

[3]魏作安,陈汉东,许庆达.露天矿边坡岩体应力场地非线性有限元分析[J].有色冶金设计与研究,1993,14（3）：1-11.

[4]魏作安,尹光志,张东明,等.蔗头山北段滑坡灾害的动态综合治理[J].岩石力学与工程学报,2003,22（8）：1367-1371.

[5]徐爱民,柳群义,朱自强,等.层状岩体边坡抗滑桩加固效应的数值分析[J].中南大学学报(自然科学版),2011,42（8）：2453-2458.

[6]李宝祥.金属矿床露天开采[M].北京:冶金工业出版社,1986.

[7]林大能,唐业茂,范金国,等.爆破震动作用下高陡边坡稳定性分析[J].矿业工程研究,2009,24（1）：25-28.

[8]陆修俭.露天矿边坡滑坡影响因素及防治[J].现代矿业,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

国家自然科学基金(10772205）资助。

王婧嫄(1986—),女,主要从事露天采石场道砟的生产与安全技术管理工作。