露天矿山边坡治理研究

发表时间:2021/5/12   来源:《基层建设》2020年第30期   作者:苏靖宇
[导读] 摘要:露天矿山是矿山中的一个大类,大概有一半左右的金属非金属矿山都是以露采为主,露天开采工艺简单,基建成本较低,建设速度快,管理、运输容易,经济见效明显。
        内蒙古太平矿业有限公司  内蒙古包头市  014000
        摘要:露天矿山是矿山中的一个大类,大概有一半左右的金属非金属矿山都是以露采为主,露天开采工艺简单,基建成本较低,建设速度快,管理、运输容易,经济见效明显。但是长时间的露天开采容易碰到很多问题,尤其是边坡稳定性,最终决定了矿山的可利用资源量和最终服务年限。文章以浩尧尔忽洞金矿的露天边坡为主要研究对象,找出露天矿山边坡存在的问题并提出几条改善性意见,希望对类似矿山有所帮助。
        关键词:露天矿山;边坡稳定性;边坡护理
        引言
        露天矿山开采的矿体一般属于厚大矿体,矿体直接暴露在地表或者埋藏较浅,能够被简单揭露。现代工艺的露天开采都是从地表开始一层一层向深部开始揭露的,每一层都会预留一个台阶用作临时通道,然后在依次向下开采,直至达到最终境界。但并不是所有露天矿山都会预留台阶,部分矿山的开采只是留下一条向下的通道其余全部做成边坡,这样一来边坡稳定性极易出现问题,而且因为开采太深的原因又往往很难解决,影响生产,甚至停工。因此,探讨露天矿山边坡治理问题对我国矿山企业的发展、促进我国经济的发展具有十分重要的现实意义。
        1、浩尧尔忽洞金矿边坡地质背景
        内蒙古浩尧尔忽洞金矿产出于内蒙古中西部地区,位于白云鄂博群比鲁特组,整个矿区地层呈大倾角产出,局部甚至呈直角,地层产出岩性为浅变质岩,局部见岩浆岩侵入,矿区周围蚀变明显,属低温热液型浅变质岩矿床。
        由于矿山产出于浅变质区域,主体岩性为千枚岩或板岩,岩石整体含碳量较高,矿区整体呈灰黑色,远远看去如同煤矿一般。由于是沉积岩变质,矿区岩层之间层理分明,整体性较差,遇到外部岩体剥离时原始应力平衡状态遭到破坏,部分岩层自动向自由面方向倾倒、掉落。
        矿区地质活动较多,产出多个断层、构造,其中最大的一条由一系列近似平行状的小断层密集排列产出,形成一条近东西向的构造破碎带贯穿整个矿区,受构造影响,大量节理、次级构造产生,影响边坡稳定。
        2、影响边坡因素
        内蒙古浩尧尔忽洞金矿开矿十几年,矿区底部距地面有近三百米的距离,虽然每个台阶都会预留平台作为缓冲,但是多年的生产活动对边坡影响极大,具体影响因素大概有以下几种:
        (1)地层条件影响:地质条件的好坏是影响边坡稳定性的重要因素,浩尧尔忽洞金矿的岩体质地较软,倾角过大,矿体严格按地层走向产出,这样开采后的边坡同样呈大倾角状态,很难加工形成理想中的安全边坡;
        (2)地质构造影响:矿床的形成离不开地质构造的影响,但是地质构造过于发育的区域对于矿山的开发、生产、闭矿等都有很大影响。

浩尧尔忽洞金矿大量节理和次级构造产出,影响岩层的稳定性,尤其是在岩体一侧因为开采出现自由面时,极易受构造影响向自由面松弛张裂,造成滑坡;
        (3)自然条件影响:自然条件对岩体影响较小,但是属于持续性过程,当地底岩层被揭露形成边坡后,岩体便长期处于影响当中,尤其是在温差较大的区域,这种时候部分软弱层极易被风化、剥蚀、雨水渗透等,造成边坡整体的平衡遭到破坏;
        (4)生产条件影响:露天矿山的开采工艺以穿孔爆破为主,爆破所产生的爆破振动、爆破冲击波等对露天边坡的影响非常严重,破坏岩层结构,影响岩体稳定性,容易造成边坡垮塌事故;
        (5)地质灾害影响:我国是自然灾害最严重的国家之一,自然灾害发生在矿区时,工程地质与自然地质因素相结合,造成生产环境恶化,矿区结构改变等,严重的甚至停工、停产等,为矿山和职工的生命财产带来危害。
        3、边坡治理方案
        边坡危害的本质是露天开采导致岩体的应力平衡状态遭到破坏,导致山坡岩体发生局部或整体性的变形和破坏,这其中的主要破坏类型有松弛张裂、蠕动变形、崩塌、滑坡等,而造成边坡稳定性破坏的因素也多种多样。
        根据以上总结的影响边坡稳定的因素,历年来的矿山工作者们想到了很多办法针对性治理相关危害,从防范到治理主要有以下几种:
        (1)加强监控,严防垮塌:加强边坡监控条件,以机械为主、人力为辅,尽量做到24小时不停歇监控;加强检查和职工安全防范意识,遇到情况及时汇报处理;
        (2)科学设计,整体规划:在矿山的规划设计中要把相关安全问题放到第一位,确定合理的边坡参数,选择适当的开采技术和安全管理制度,确定合理的台阶宽度和边坡角度,使用正确的开采推进顺序等;
        (3)学习、采用新技术:在浩尧尔忽洞金矿,由于爆破作业对边坡的影响,矿山最终采用新型控制爆破技术,通过不耦合装药形式,减少装药量,同时运用预裂爆破,先于主炮区起爆,在爆区与边坡之间形成一条贯穿裂缝,隔离主炮区对边坡的爆破影响,以达到保护边坡稳定的目的;
        (4)边坡加固:对边坡构造较多的区域、较软的地层等地方进行加固,通过物理、化学等方法提高岩体强度,增加边坡稳定性,最常见的就是在岩体内部打入锚杆加固和混凝土喷层加固,或者两者综合使用,是工程上常见的加固方法;
        (5)抗滑支挡:通过修筑挡土墙、抗滑桩等抵抗边坡下滑,这种方法的好处是施工方便,速度快,布置灵活,通常适用于临时边坡下滑等问题,经常与边坡加固的办法同时使用,增加边坡稳定性。
        露天矿山的边坡治理是困扰矿山生产的主要问题之一,学者们也提出了各种措施来防范、治理,但是至今未能找出一劳永逸的解决办法,只能以防范为主,治理为辅,希望将来能够找到彻底解决的办法。
        参考文献:
        [1] 郭书胜、郭建宇、张建林等.内蒙古自治区乌拉特中旗浩尧尔忽洞金矿详查报告.2005:1-130
        [2] 李义明,内蒙古浩尧尔忽洞金矿床成矿流体特征及其地质意义[D]:中国地质大学硕士学位论文,北京,2011
        [3] 孙虎.内蒙古浩尧尔忽洞金矿黄铁矿标型特征研究及深部预测[D]:中国地质大学硕士学位论文,北京,2012
        [4] 王玉峰,王建平,李义明等.内蒙古浩尧尔忽洞金矿赋矿地层有机地球化学特征及成矿意义[J]:矿物学报,2011,31(增刊上):405-407
 
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