金属矿山边坡地质灾害治理技术研究和分析

刘 彤

在经济快速发展的今天，我国的工业化建设水平不断的得到提升，对于金属矿产的需求和消耗量也在持续增加。这一需求的增长给金属矿业的发展提供了更大的机会，但也带来了一定的挑战。这是由于在金属矿开采需求的推动下，大量的矿山开采企业进入到采矿市场，但很多企业对于矿山开采的管理和经验及相关的开采方式和工艺，并不能与时代发展需求相契合，导致开采工作更多是在无序发展的状况下而进行的，其必然会对生态环境造成严重的破坏。在这种发展背景下金属矿山的开采环境不断恶化，也导致其相应的潜在危害不断地增加，使得开采过程中的风险不断提高。这种危害不仅仅会损坏开采设备，还会造成人员伤亡，同时也会产生大量的资源浪费的问题。更为严重的是一旦破坏严重甚至会直接导致矿井关闭。在众多危害中矿山边坡地质灾害是金属矿山开采作业中最常见的问题之一，它不仅会影响到整个矿山的开采，阻碍企业的发展，还会影响到整个社会对于金属材料的需求满足的可持续性。导致大型金属矿山出现边坡地质灾害的主要原因不仅是开采方式不当，同时也是由于无序开采和过度开采等一些人为因素造成的。在开采过程中作业区域出现包括冒顶、深井岩爆、矿震以及地表塌陷等问题都是非常严重的安全隐患，所以需要对金属矿山的边坡地质灾害及时进行治理，并对相关的治理方式和技术进行研究分析，从而有效地处理和预防边坡地质相关灾害的发生。

1 金属矿山的地质灾害类型

我们对已经发生和出现过地质灾害的金属矿山的边坡进行了观察和调研，发现出现灾害的金属矿山的岩层其中部分会呈现关节裂痕。这种裂痕是沿着岩石的整体斜切而成的，导致岩石整体的稳定性遭到了破坏，降低了其完整性。在金属矿山边坡不断开采的影响下，岩石结构底部会出现临空的状态。而此时如果岩体下方有地下水，岩体就会在地下水的不断作用下，浅层的岩体就会出现滑动的情况。一般来说，岩体滑坡通常为平面滑动，滑动面是间层软弱结构面。此时坡体会在作用力下逐渐形成与滑动面、地质结构之间的联系，使得矿山很容易受到外部干扰，对出现边坡地质灾害的矿体进行地质勘查，我们可以看出很多金属矿山边坡都存在潜在的活动面，是一种非常典型的风化岩。这种岩石在风化作用下会逐渐出现较为严重的破碎状态。而在地质构造的作用下，岩体的层间结构会出现滑动的问题，如果不对这些问题通过一些措施进行防范，则在后期开采施工作用中很容易出现非常严重的安全事故。

1.1 崩塌和滑坡

矿山边坡出现崩塌和滑坡的情况在金属矿山的开采作业中非常常见，尤其是在一些露天的矿区。这些区域出现的地质灾害主要是在采空区域以山体滑坡或泥石流等形式出现。究其原因，如果是在采空区出现的地质灾害，则根本原因在于在过程中存在超采的情况，导致岩石结构层的稳定性降低，在外部因素的影响作用下出现滑坡。一些采矿场为了达到边坡平衡的目标，所以更加注重在边坡侧的开采工作，最终导致边坡结构失稳引发山体滑坡的问题。而出现泥石流等灾害，则主要是由于一些开采企业在开采过程中随意堆放废料或尾矿，长期积压且不及时进行清理，在雨水不断地冲刷作用下或者是出现地震等情况，很容易发生泥石流滑坡的情况。不仅影响矿山资源的开采，同时还会危害到采矿工作者的生命安全。

1.2 地下水灾害

金属矿山出现地质灾害的类型还有可能是因为地下水的作用力而导致的，而地下水的作用又因为其形式不同而出现的灾害形式不同。沿海区域的矿山开采会涉及大海水入侵的问题，临近城市的矿山则会因为水位下降而发生危害，还有井下泥石流状况而造成的地面塌陷或是开采矿井被淹的情况。地下水灾害的发生与矿山所处的位置和地质条件有着直接的关联，甚至在发生时还会出现重叠和交错的情况，为了避免出现此类风险，在进行金属矿山的开采作业时必须提前做好地下水的排出和处理措施，减少因地下水引起的次生灾害的发生。

1.3 深井岩破技术应用的灾害

随着我国对于金属矿山资源的开采的需求量不断提升，为了能够提升开采效率，一些企业逐步加大了对资源的开采力度，并选择使用深井岩破的技术方式。然而这种应用会对岩体结构产生非常严重的破坏，降低岩体本身的稳定性和安全性。而且该项技术在应用过程中会伴随着一定程度的振动，这会联动岩体周围稳定性相对脆弱的区域，继而引发周边区域出现地质灾害。所以在开展开采作业时如果技术应用不合理也会提高地质灾害的发生概率。

1.4 金属矿山的冒顶

冒顶事故是很多金属矿山中都会出现的一类地质灾害，在发生冒顶灾害时，会伴有岩体脱落的情况以及不良底层塌陷的状况，开采区域的块体冒落以及因为岩体自身结构不稳定而造成岩体出现大面积垮塌的情况。所以冒顶的出现与金属矿体自身结构的不稳定性有着极大的关联，如矿体中存在软弱夹层也会发生冒顶的情况。如果开采区域恰好设置在不稳定的矿体结构层或者因为开采施工对岩体地表的稳定性造成了影响，则很容易诱发冒顶灾害的发生。冒顶灾害不同于其他的灾害类型，它的发生都是没有预兆的，发生得很突然。一旦发生则破坏力惊人，给施工作业的相关人员的生命和财产安全带来巨大的威胁。所以通过一定的手段和方式来加大对金属矿山灾害问题的治理是非常必要的。

2 关于边坡地质灾害的治理情况

针对危害性较大的地质边坡的治理工作我们要始终秉持从根本上治理，避免其发生的原则。所以在进行治理工作时我们要充分地了解地质灾害形成的原因以及其可能的发展态势。如果地质灾害的出现是由多种因素而造成的，那么在治理过程中则需要利用多种方式进行治理。目前随着相关技术的发挥，我们在进行金属矿山的边坡治理作业时常用到的方式包括预应力锚索支护、支挡防护、锚喷支护以及混凝土喷射加固等方式。随着这些技术的应用不断地深入，其不仅有了非常良好的成效而且帮助矿山开采工作降低了安全风险。

对于金属矿山的治理工作随着技术应用的不断深入已经取得了显著的成效，在施工作业之前对容易产生地质灾害的或者原生地质状况较差的矿山进行工程化的加固，能够有效地避免和防止灾害的发生。目前的做法就是加固、开挖或者是二者相结合的方式，由此可以有效地达到防治边坡灾害的目的。在进行治理工作时要对矿山岩体特点进行分析，了解其属于哪种类型，金属矿山的岩石多为松散岩石或者变质岩，在针对这类岩体的处理作业时可以结合矿山岩石的特点以及周边地貌结构的特点，选择使用锚索注浆的方式来达到加固的目的。这种作业方式不仅易于操作和施工，而且能够使用机械设备减少工作强度。从技术应用方面还具有一定的先进性。当然具体的加固方式还需要结合实际的矿山岩体特征，采取适当的方式，确保加固作业的稳定性。

3 边坡地质灾害的治理技术应用

在对金属矿山进行地质灾害预防的作业应用过程中，预应力锚索技术的发展非常显著而且随着其成效地突出在一些区域的应用频率得到了提升，而且能够达到预期的治理目标。在进行金属矿山边坡的灾害处理方面，相关的技术应用已经进一步的得到提升，并在金属矿山的开采作业中取得了不错的成效。将其应用在地质条件较差，容易产生地质灾害的区域进行岩体加固，能够有效地预防边坡地质灾害的发生。为了避免金属矿山潜在地风险隐患对矿体开挖作业造成的安全事故的发生。一般作业流程为先对金属矿山结构进行加固，然后再进行开挖作业。当然也会随着施工情况的不同选择边加固边开挖的方式，从而有效地避免了后续整治的工作需求。采用锚孔进行注浆的方式在目前的金属地质矿山边坡地治理作业中应用非常的广泛，能够有效地预防矿山边坡存在的滑动带的地质隐患。而且其在施工作业中的操作非常简洁、便利，对于整个边坡地质灾害预防技术的应用来说具有一定的先进性。

3.1 锚喷支护法

锚喷支护法的实际应用主要是借助锚杆和喷射混凝土与矿山围岩形成一个统一的承载性结构，这样能够给滑动带提供一定的支护力，抑制围岩继续变形。这种方式能够将围岩自身的应力进行分布扩散，减轻某一位置的支撑需求，避免因支撑力不足而导致岩体松散。结合围岩地质情况的差异性，在进行施工作业时可以按照技术应用方式分为单锚杆作业、单混凝土喷射作业或者是二者共同作业的方式，当然具体的方式还需要结合加固区域的具体情况。在操作时需要严格依照下列步骤进行。

（1）由于需要用到混凝土材料，所以为了达到加固的目标需要对混凝土的材料进行合理的配制。在具体操作之前需要做好混凝土材料的选配和配制工作，同时注意加固时所需要锚杆的类型。

（2）对锚孔进行加工，锚孔设置的位置要严格依照前期的设计要求进行定位，同时开孔孔径应当>15cm。

（3）在进行锚杆安装作业时，需要提前在锚孔中注入一定量的水泥砂浆，灌浆作业时要注意浆液的灌注时间和速度，留意灌注口位置的压力。当砂浆液体达到要求高度时快速将锚杆头插入到锚孔中，插入时要尽最大可能降低因为作业时间过长而出现锚杆位置出现偏颇的情况。锚杆在完成安装之后，为了确保其安装的稳固性，在水泥砂浆未完全干透之前不得在锚杆上悬挂任何物件，通常情况下预留出大于三天的时间，确保锚杆的牢固性。

3.2 预应力锚索支护法

这项技术的应用在矿山边坡的实际应用中不仅可以增加金属矿山边坡整体的稳定性，同时也能够更好地降低实际开采的工程量，进而达到在开采施工过程中实现改善坝体应力的目的。该项技术在水利工程项目中关于金属矿山的边坡支护作业应用中非常常见。通过锚索锚固来增加部分受力点的受力状态，结合不同的部位结构可以被分成是张拉型以及压力型两种不同的情况。但无论是哪种操作都需要严格依照相关规范流程进行：对锚孔进行侧方检测，确保锚孔的孔径符合要求。在进行钻孔施工作业时必须严格依照相关标准规范进行操作，完成钻孔作业之后还需要仔细清理孔内杂质，对钻孔孔洞进行检查确保孔径及深度，完成相关检查作业之后才能进行下一步作业。接着制作地梁，在进行锚索固定的过程中通常需要对其进行施压或者张拉以确保受力均匀，完成上述操作之后最后进行封锚。在进行预应力锚索支护施工过程中的安全防范工作非常重要。做好安全管理工作，在支护施工的过程中施压和张拉这个过程中很容易出现安全问题，所以强化安全管理工作能够有效地避免作业过程中出现人员受伤的情况。而在锚索施工过程中必须注重施工环节的作业方式，确保工作人员能够严格依照标准实施，这样也能够有效避免由于操作不当而造成的支护质量不达标的情况。在对金属矿山进行钻孔作业，有的钻孔区域恰好处于岩石的断裂层或是破碎带的位置，这时钻机作业时就很容易出现卡钻和掉钻的情况，所以为了避免此类问题，在施工时需要严格依照先固结、慢钻进、快锚固的原则。

3.3 注浆加固法

在进行金属矿山相关地质灾害的处理过程中为了能够进一步提升金属矿山边坡的稳定性，减少其可能发生灾害的可能性，采用注浆加固的方式也是一种非常适合矿山岩体加固施工的作业方式。但是要使用这项技术首先需要技术人员来到金属矿山的施工现场对矿区岩体结构进行实地勘察，以了解金属矿山边坡岩体存在的裂缝状态以及其基本的结构类型，对其岩体上的裂缝进行细致地分析，了解其出现裂缝的主要原因。只有充分了解这些因素，才能够在后续搭设管道时使其处于最合适的位置，能够对岩体裂缝等问题进行充分的治理，增加岩体自身的强度。利用这种方式还能够更好地降低矿山开采施工作业时对地下水的影响。

3.4 支挡防治法

在应对日常矿山作业中的滑坡问题，利用支挡防治法来减少滑坡带来的影响也是在矿山等岩体开采作业中非常常见的一种方式。它的应用原理主要是依托力学为支撑，配合使用支挡物体来提高支撑力，进而提升斜坡的平衡性能，减少和规避岩体边坡出现的滑坡情况。在目前矿山开采作业施工过程中应用较为广泛的包括有挡墙抗滑桩以及锚杆等设备，这些设备能够发挥的功效作用有：第一，在采用支挡法进行作业时通常在选择位置时会在距离水平线最近的位置设置一面挡墙，挡墙墙体上会预留出小孔能够帮助岩体地表水的排出，并不会因为积水过多而造成泥土堆积形成一个松散状态。第二，抗滑桩桩体的1/3 都被埋入土层中，能够有效地避免土层在外部作用力的情况下出现下滑。而如果确实发生了滑坡的问题，抗滑桩也能够提供一定的阻挡力进而降低土层在滑落过程中的运行速度。第三，结合锚杆一起应用则可以将岩体的预应力充分结合在一起，提升滑坡坡体的结构稳定性。

3.5 混凝土喷射加固法

在对金属矿山的边坡进行灾害预防和治理的作业中，还存在这样一种情况。这些岩体自身的强度较弱，很容易发生小型的坍塌状况，针对这种岩体进行处理时我们可以利用混凝土喷射的方式进行治理。混凝土喷射加固法主要是针对岩体表层的问题进行处理的一类技术。利用这项技术能够使岩体快速实现整体封闭的效果。配合混凝土的封闭作用不仅能够有效地避免和预防岩土体雨水潮湿的情况，而且也能够减缓岩体自身出现风化的问题，提升了岩土体的整体稳固性。将这项技术与地质灾害的预防结合在一起，还能够配合锚杆加固的作业方式，提升岩土锚杆之间的牢固性。当然在一些区域，对于金属矿山的边坡地质灾害治理工作还需要考虑到其与自然景观的融合度，一般情况下这就需要在使用常规治理作业的基础上配合其他的技术方式进行调整。

4 金属矿山边坡地质灾害预防措施

4.1 改善土质

在对金属矿山边坡地质进行防范工作落实的过程中除了采用外部干扰的方式之外还可以通过对金属矿山地质的改善来提升边坡的稳定性。在具体应用过程中还需要结合矿山自身的地质情况，配合多种方式共同作用。目前采用的主要方式为利用胶结、挤密、排水等多样化的举措降低矿山土体的水分含量，提高土体的排水能力，借助挤密的方式减少土壤颗粒之间的间隙，增加土体的稳定性。用水对土壤层所含的矿物质进行溶解使其形成胶结状态，提升土体的稳固性。

4.2 液压喷播种草技术

金属矿山出现边坡地质灾害的根本性原因与其地质情况具有非常密切的联系。为了进一步实现稳定岩体和土体结构的目的，可以采取液压喷播种草技术。该技术所使用的材料包括植物肥料、木纤维、染色剂、黏合剂以及液体保水剂等物质，充分将这些原料进行混合，利用设备将混合料喷射在特定的区域内。混合物料中的植物会逐步生根并生长，这种生物固本的方式不仅能够实现区域面积的绿化，而且增加了结构体的稳定性。

4.3 填补采空区

为了避免金属矿山边坡出现地质灾害风险，在进行金属矿山的开采施工作业时，应当及时对开采后的区域进行填补，以补充采空区域的稳定性。通过科学的勘测和设计对采空区域进行施工填补，那么就能够避免采空区域出现塌陷或是结构沉降的问题。在进行采空区的填补作业时，主要是使用回填的方式。在采空区周围选取材料包括泥土或者大块石料等物料进行填补。当然在进行回填作业时也要注意与周围环境的协调，避免选择可能会对周围环境造成污染的物质。

5 结语

结合上文所述，我国的金属矿山的地质开采环境相对较差，外部的影响因素对矿山开采作业的安全性带来了极大的影响。如果不做好相应的防护工作，很容易造成财产和生命安全的损失。而且一些金属矿山的开采还会受到开采规模、地质环境以及开采技术等因素的影响。无序、不规范的开采极易造成各种安全风险。所以必须做好对这些地质灾害隐患的预防，做好防护工作和处理措施，确保矿山开采的安全性和有效性。