边坡支护工程在矿山地质灾害治理施工中的应用

甘星星，隆 延

（江西省地质局二六六大队，江西 南昌 330038）

使用边坡支护工程可以改变边坡的受力，提升边坡的结构稳定性，有效控制地质灾害，提升施工现场的安全性。为此，应结合实际情况加强对施工中支护技术使用方法的研究，确定危险位置，发挥支护结构的作用[1]。

1 应用边坡支护对矿山稳定性作用

1.1 降低边坡的应力变形

矿山边坡会受到自身重力、开采过程中的振动、地质活动等外部作用，使其会出现应力变形，如果应力变形过大，会改变边坡的受力方式，以及造成边坡结构出现损坏，导致边坡出现坍塌等事故。根据矿山边坡的破坏形式和应力变形的特征，可以将边坡的破坏模式分为倾倒、平移拉裂、楔形体变形。

倾倒主要受到岩体重力的作用产生倾倒力矩，随着力矩超出岩体的承受能力，导致岩体失去稳定性，在坡度较大的掩体上容易出现倾倒，尤其在岩体不连续时容易在破面方向上出现倾倒变形，最终会出现成块的弯曲和倾倒。岩体在受到横向节理作用下，会受到连续切割，导致岩体容易出现弯曲变形，也会导致倾倒出现。

边坡的平移拉裂变形一般出现在坡体倾角较小的滑移结构顺层边坡，受到重力的作用，边坡和节理的裂隙会相互切割，在重力的作用下会有拉伸产生，周围的约束解除后，由于倾角已经大于岩层的内摩擦角，所以如果矿区出现爆破或者降雨导致岩体的结构稳定性下降，岩体就容易沿着滑移面产生平移拉裂变形。

楔形体变形一般在两组或者以上结构面的边坡中出现，主要来自结构面相交导致楔形体变形出现，会沿着交线产生滑动，导致边坡受到严重的破坏。

结合以上破坏模式分析，所有的破坏模式都是在应力作用下边坡出现变形，导致边坡内部脆弱位置结构受到破坏，并逐渐扩大至整体结构损坏，最终导致事故。边坡支护可以在外部施加反向应力，抵消重力等应力对边坡的作用，控制边坡形变，避免边坡结构损坏，实现对边坡的支挡作用。

1.2 解决危险岩体坠落隐患

矿山开发过程中会使用爆破等开发方式，导致岩体受到振动影响，并在内部出现裂隙结构，如果有外力作用，岩体很容易沿裂隙结构破碎，这类岩体即矿山中的危险岩体，对施工人员的安全威胁较大，还会限制矿山开发的技术应用。为了解决安全隐患，一般会定期检查和清除小型危险岩体，对于规模较大的危险岩体，则会采取加固的方式，防止岩体坠落，去除矿山工程的隐患。

如果发现边坡表面存在大量危岩体，应该及时清理已经松动的演示，清理已经出现裂纹的风化层和岩面，通过放坡以保证坡体具有足够的倾斜率，提升边坡结构的整体稳定性。而利用边坡支护结构，能支挡破碎的岩体，确保矿山施工的安全。在治理存在危险的岩体时，边坡支护工程一般都是用人柔性网覆盖危险岩体，通过在垂直方向的约束和作用力有效控制岩体的空间位移，实现对滑塌和坠落的限制。支护是一种主动控制方法，确定支护结构时应该掌握岩体裂纹的分布情况，确定对岩壁的打孔位置，确定放置锚杆和注浆的操作工艺，有效使用锚杆加固危险岩体和潜在的滑体。这种非封闭的结构也保证岩壁植被有恢复的空间，并且依靠柔性网的柔性特点，可以适应不同的边坡结构[2-4]。

2 使用边坡支护工程对矿山边坡的深层加固

2.1 提升抗滑力保证边坡稳定性

通过使用边坡支护工程，可以对矿山的边坡进行深层次加固，使边坡的抗滑力更强，避免边坡出现失稳情况。由于边坡所具有的复杂内在结构，因此会导致如果出现失稳将会导致比较复杂的地质结构破坏。对边坡失稳进行分析时，一般将边坡失稳过程假定为刚体沿着岩体某个点进行中心旋转，将裂面视为速度不连续的界面，对岩体进行单元微分，根据岩体的土质中度λ、滑裂面的法向力β、内摩擦角φ可以对旋转角度为θ的情况下岩体对外的做工进行计算。则：

在计算岩体内能消耗功率时，会利用滑面的剪应力α计算：

对边坡的临界高度进行计算时，会使用公式：

上式中函数f(θ)的极小值是边坡的稳定系数，在分析边坡稳定性时，需要对稳定系数求解，完成对边坡稳定性的分析，并以此为基础分析支护工程的岩土条件、实际荷载情况，以及对边坡的受力情况进行定量研究。通过分析研究，可以确定锚杆支护的稳定性，改善边坡的抗滑能力，提升边坡的安全性。

2.2 支护结构提升边坡抗震能力

边坡支护结构能够和岩体构成一个整体，利用支护结构强化岩体的整体结构，提升岩体的承受能力和抗震性。矿山开发过程中，边坡所受的作用在不断改变，岩体的原始应力在开挖的影响下不断释放，所以受力状态也在改变，岩体的形变可以使岩体向新的平衡态转变，但是也会导致岩体结构损坏。而边坡支护结构可以更好地改变受力平衡状态，提升岩体结构的稳定性。另一方面，通过边坡支护结构也对岩体进行了有效的支挡，可以控制岩体的自由刑辩，在支护加固结构的同时，也能对岩体产生反向作用力限制岩体的位移。通过使岩体和支护结构紧密连接，可以构成一个刚性整体，下滑推力会从外部传送到深部的稳定地层，通过嵌固作用能够让岩体具备更强的抗震能力，由于支护结构为岩体增加了垂直滑移面的作用力，所以改善了滑移面的力学性质，并且增加了滑移面的表面摩擦力，时岩体受到的滑动推力明显降低，最终使抗震能力得到明显提升。

3 边坡支护试验分析

3.1 稳定力学参数

以某矿山工程的断面为例，分析边坡治理工作过程中的稳定性和力学参数，对现场收集滑体岩土、滑带岩土各10例进行室内力学试验，通过测试和对抗剪强度展开分析，获得岩体的抗剪强度参数为：

表1 岩体抗剪强度参数

通过对实地勘查结果进行综合分析，确定边坡的力学稳定参数为：

表2 稳定性力学参数

3.2 边坡稳定性分析

为了检验边坡支护工程的效果，分析对地质灾害治理的作用，需要针对边坡支护前后的稳定性变化进行分析，研究边坡各个特征点在水平方向、竖直方向的位移情况，然后进行数据对比。通过对强度折减情况的分析，确定边坡在支护前安全系数为1.27，虽然整体状态比较稳定，但是在一些局部还有不稳定问题，尤其是在矿山周围的高边坡位置，安全隐患比较严重，为此必须对这类位置进行加固处理。经过支护加固之后，高边坡的安全系数达到了1.9，得到了明显的提升，证明通过支护工作可以在工程地质灾害防治工作中获得比较好的效果。

4 结语

通过对边坡支护工程在矿山地质灾害的影响展开分析，证明利用边坡支护能满足提升边坡稳定性的要求，极大程度降低了工程施工中的地质灾害，能保证矿山开发的安全性。在研究过程中，除了要考虑岩土的影响，也需要继续分析矿山周边地下水文作用对矿山的影响，加强对矿山所处环境的模拟，分析地质环境的实际情况，确定最合理的支护形式。