露天礦的邊坡問題,是圍繞露天礦生產(chǎn)和安全的最大難題,也是最復(fù)雜的研究課題之一。邊坡因受地質(zhì)構(gòu)造、巖性、水、井工采動、露天開采、內(nèi)部排土、爆破震動和設(shè)備動載荷、不正確采掘活動遺留問題等因素的綜合影響,而產(chǎn)生的滑坡、崩落、變形失穩(wěn)、泥石流、塌陷等地質(zhì)災(zāi)害時有發(fā)生,并且規(guī)模不等,形式多樣。針對產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害的原因和形式,結(jié)合撫順西露天礦在滑坡防治方面取得的研究成果,從工程措施、技術(shù)措施和監(jiān)控措施3方面進行地質(zhì)災(zāi)害綜合防治的論述。
1 工程措施
1.1 水的綜合治理
(1)截導(dǎo)地表水。修筑地面沿幫固定水溝,盡最大可能將地面水在頂部實施攔截。截水溝根據(jù)地質(zhì)地形條件的不同分區(qū)設(shè)立,有條件的盡可能將水排到礦場之外,不具備外排條件的放入礦坑淺部的排水系統(tǒng),做到淺水淺排。采場內(nèi),在不同地段,不同水平修筑水溝、蓄水消能池、搗泵站等,使水流有序,排放合理,消除和減少其對邊坡的不良影響。地面截水溝是防止地面水對邊坡造成破壞的最重要屏障。
(2)疏排、截堵地下水。①水平放水孔工程是在采場平盤上分水平向巖體打水平放水孔,降低邊坡內(nèi)部水壓,改善邊坡穩(wěn)定狀況。②垂直放水孔工程是有目的地施工垂直放水孔,將水放入巷道或舊采區(qū),降低邊坡水壓,提高邊坡穩(wěn)定性。⑧排水平硐與放水孔聯(lián)合疏干,是在巖體內(nèi)施工疏水平硐,然后在平硐內(nèi)打水平放水孔,實現(xiàn)疏干降壓的目的。④疏干井,是在有充分補給水源的地段施工疏干井,用潛水泵將水抽出,降低水頭,減少對邊坡體的滲流。⑤帷幕截流:在局部地下水豐富,范圍不太大的地段,實施注漿帷幕,對地下水進行截流。
1.2 支擋和灌漿工程
(1)抗滑擋墻工程。對于滑坡規(guī)模較小,有滑坡征兆的地段,在下部修筑剛性抗滑擋墻,對滑體進行支擋加固。
(2)抗滑樁支擋工程。對于規(guī)模較大的滑坡和變形體,在滑移段實施鋼軌抗滑樁或工字鋼混凝土抗滑樁,增加滑移段的抗滑移變形能力。
(3)錨桿加固工程。對巖性軟硬相間、巖層陡傾倒轉(zhuǎn)而產(chǎn)生傾倒滑移的區(qū)段,采用錨桿加固,增加巖層迭層總厚度,從而達到增加復(fù)合抗彎剛度能力,減少傾倒滑移變形。
(4)雙液灌漿工程。利用氣壓、液壓或電化學原理,把某些(例如:水玻璃、氯化鎂、水)能起化學反應(yīng)而固化的漿液,注入到滑移變形的巖體的裂縫和孔隙中,來增加巖體的力學強度,從而提高巖體的抗滑移變形能力。
(5)上部減重工程。通過在上部減重,改變滑體外形,減少下滑力,使滑體重心向下部轉(zhuǎn)移,來改善邊坡穩(wěn)定狀況。
(6)回填壓腳工程。將排棄物料排到滑體下部,給下部加載,依靠排棄物自重來抵抗滑移變形,常與上部減重工程聯(lián)合使用。
2 技術(shù)措施
(1)控制合理的邊坡角。對巖質(zhì)邊坡根據(jù)巖性、構(gòu)造、巖石力學強度參數(shù)等確定合理穩(wěn)定的工作幫坡角和最終幫坡角。對內(nèi)排土場松散物料邊坡,兩個以上組合臺階和整體幫坡角不超過18°一20°
(2)合理調(diào)整采區(qū)。通過邊坡穩(wěn)定分析計算,使采區(qū)安排科學合理。
(3)留置安全煤壁。在非工作幫回采過程中,留置一定厚度的安全煤壁至關(guān)重要。為減少煤炭損失,煤壁可在最后回采。
(4)統(tǒng)籌安排采區(qū)。在穩(wěn)定狀況較差的區(qū)段,采取控制開采強度的辦法,使巖體回彈變形緩慢釋放。
(5)減震爆破。采用控制爆破技術(shù)(諸如:預(yù)裂爆破、分段裝藥和空氣柱爆破等),減少爆破震動對巖體的破壞,保證到界邊坡巖體的完整性。
(6)降低動載荷。因物體動載荷是靜載荷的9-11倍,所以對穩(wěn)定性較差的局部地段,采用限速的辦法,來減少電機車和內(nèi)燃設(shè)備運動對邊坡產(chǎn)生的動載荷。
(7)舊采跡控制和探測。井工開采后形成了大量舊采跡,是生產(chǎn)過程中的重大安全隱患。為了避免冒落、塌陷等災(zāi)害,采用4種方法進行預(yù)防:①認真仔細查找舊資料,掌握舊采跡的分布范圍和規(guī)模,然后在地面布點進行控制。②通過現(xiàn)場敲擊、震打,然后根據(jù)聲音判斷其位置和規(guī)模。③用采掘設(shè)備搜索采掘,采用觸探的辦法,躲避冒落和塌陷。④采用地質(zhì)雷達或地震儀,準確探測下部舊采跡的規(guī)模和賦存形態(tài)。
3 監(jiān)控措施
3.1 圍巖監(jiān)測
(1)地面巖移監(jiān)測。在礦坑周邊地面建立地面巖移觀測點,實施定期觀測,及時掌握邊坡動態(tài)。
(2)采場內(nèi)平盤巖移監(jiān)測。在礦坑主要工作平盤上布置觀測點,與地面觀測點一起構(gòu)成網(wǎng)狀分布,定期進行觀測,隨時掌握巖移情況。
(3)重點部位臨時巖移監(jiān)測。對重點部位設(shè)置臨時觀測點,按周期進行觀測,監(jiān)視局部變形,及時做出變形或滑坡預(yù)報。
3.2地下巖移監(jiān)測
為了掌握深部巖體的變形動態(tài),建立地下巖體位移變形監(jiān)測樁。用鉆機成孔后,在孔內(nèi)安裝有刻槽滑道的聚乙烯管或方型鋼鋼管,用移動式測斜儀進行定期監(jiān)測,從而實現(xiàn)對深部巖體變形動態(tài)的觀測,并及時做出變形預(yù)測。
3.3人工監(jiān)控
配合地面巖移監(jiān)測,安排專業(yè)人員分區(qū)域進行巡視,查看地表裂隙或建筑物的變形狀況,以便隨時發(fā)現(xiàn)變形異常情況,并及時采取對策。