某硅石矿矿山高陡边坡治理方法分析

王爱华

宁夏天宏爆破有限公司

某硅石矿矿山高陡边坡治理方法分析

王爱华

宁夏天宏爆破有限公司

结合某硅石矿矿山高陡边坡治理方案，讨论了小型露天矿山不规范开采活动而造成的滑坡等矿山地质灾害问题，对滑坡成因和治理措施进行分析，并详细介绍了控制爆破技术进行削坡减载，对高陡边坡实施修复式开采整治的过程和具体方法。

高陡边坡；滑坡；控制爆破；治理

近年来随着某市铁合金、碳化硅、工业硅等高耗能工业的兴起，硅石开采亦得到了快速发展。本区硅石矿产包括石英砂岩、石英岩两种，分布面积大、储量丰富，是该区优势矿种之一，但因无序、破坏性开采造成现有矿区普遍作业面零乱、险象一生，存在严重的滑坡、崩塌等地质灾害倾向，矿石资源可利用效率低下，无法达到规模生产的条件，难以满足新建生产线的正常生产需求，并存在严重的安全隐患。本文针对采矿场边坡失稳的地质灾害问题，提出了该矿山的边坡治理方案。

1 矿山地质环境概况

1.1 矿区概况

白虎洞硅石矿位于贺兰山北段东麓惠农区白虎洞黑石夹道沟，矿石储量大、矿体厚度大、抗爆性能强、化学成份稳定、有害杂质含量较低。矿区有3处已开采宕口，通向三个采面，分别为1365m水平、1360m水平和1370m水平，已沿探明纵向矿床间断无序开采宽约60～130米，因无序、破坏性开采，存在严重的滑坡、崩塌等地质灾害倾向。

1.2 矿区地质环境现状

矿区属贺兰山北段东麓山地，地势地势西北高东南低，矿区内海拔最高1520m，最低1360m，相对高差160m，地形坡度35°～55°。矿体东西最大长度为1025m，南北宽300m，厚度232m，走向北东，产状为140°∠4～7°。矿体赋存标高＋1520～1288m，绝大部分裸露于地表，局部为第四系所覆盖，覆盖物厚度一般0.5 m～2m。矿体稳固性较好，其抗压强度值为260MPa，为中等坚固性岩，岩石风化程度较低，据现有采场揭露可知，风化壳厚度在0.2～0.5m之间；稳固性较好，岩石风化程度较低，为中等坚固性岩，属于工程地质条件简单型矿床，适宜露天开采。

2 矿山边坡治理方案

2.1 滑坡成因分析和主要防治措施

2.1.1 滑坡成因分析

滑坡是岩土体自重、构造力、渗透力等综合结果，指位于斜坡的岩土体在重力以及水等外力作用下沿某一结构软弱面发生位移的一种不良地质现象。在边坡开挖前岩土体内部处于相对平衡状态，当开挖进行过程中岩体面临采场的一侧出现临空状态，导致该方向失去支撑力，岩体内部应力场会不断进行调整与变化，最终会导致在坡脚和坡顶附近出现应力集中区域，当该处应力超过其强度时则会导致岩体破坏形成滑坡。

滑坡的形成主要受边坡稳定性的因素影响。影响边坡稳定性的因素有内在因素和外在因素两个方面。内在因素有组成边坡岩土体的性质、地质构造、岩体结构等。外在因素有地表水和地下水的作用、地震、风化作用和爆破等。其中地表水和地下水是影响边坡稳定最重要、最活跃的外在因素，其他大多起触发作用。

2.1.2 滑坡的主要防治措施

治理滑坡应该坚持以防为主、综合治理、及时处理的原则。结合边坡失稳的因素和滑坡形成的内外部条件，治理滑坡可以从以下两个大的方面着手。

2.1.2.1 消除和减轻地表水和地下水的危害

滑坡的发生常和水的作用有密切的关系，水的作用，往往是引起滑坡的主要因素，因此，消除和减轻水对边坡的危害尤其重要，防止外围地表水进入滑坡区，可在滑坡边界修截水沟；在滑坡区内，可在坡面修筑排水沟。对于岩质边坡还可用喷混凝土护面或挂钢筋网喷混凝土。

2.1.2.2 改善边坡岩土体的力学强度

通过一定的工程技术措施，改善边坡岩土的力学强度，提高其抗滑力，减小滑动力。常用的措施有：(1)削坡减载；用降低坡高或放缓坡角来改善边坡的稳定性。削坡设计应尽量削减不稳定岩土体的高度，而阻滑部分岩土体不应削减。(2)边坡人工加固，有修筑挡土墙、护墙、锚杆或锚索、固结灌浆、边坡柔性防护技术等。

2.2 方案设计思路

本矿山开采为山坡露采，一直采用陡坡开采，现实际开采边坡角已超过65°，相对高差超过100m，高陡边坡带来的安全生产隐患亟待治理。由于矿山仍在开采建设期，只能采用控制爆破技术进行削坡减载，达到设计台阶开采要求的治理方案，具体设计思路为按原矿山开采设计要求水平台阶分层的开采方法进行开拓布置，因原始地形地貌已破坏，现施工机械无法到达山顶，只能在二采点现有工作面采用硐室爆破方法进行治理，利用爆破岩料修筑到1400m高程作业平台，再利用硐室爆破爆落矿岩修筑到矿界设计1430m高程，作业平台宽度为30m，设计1400m高程和1430m高程2个作业平台，每个梯段高度30m。同时作业平台向北推进，根据山势变化和矿山采矿权设置区块范围，修筑新的作业平台，在3区块设计4个作业平台，每个梯段高度30m。再在上述作业平台采用潜孔钻机凿岩，分台阶高度10m进行深孔爆破自上而下开采。（见图1、图2）

图1 硐室爆破与作业平台示意图

图2 治理后边坡平面图

2.3 治理方法

根据业主要求和现场堪察，拟提出硐室爆破，爆岩修筑台阶，分层治理方式，治理方法如下：

矿山采用掏采方法进行无序和破坏性开采，目前形成“一面墙”式开采局面，造成开采边坡陡峭、险石环生，地质灾害隐患较大，给今后的规模生产带来一定安全隐患和困难，因此，必须对工作面进行整治。按照勘探资料所显示的矿山采矿权设置区块范围，从矿界南部开始对目前工作面、边坡进行清理、整治工作。

为保证坡面保留岩体按设计轮廓面成型并形成台阶工作面，须采用硐室控制爆破技术，即边坡采用硐室爆破自下而上进行台阶式放坡。由于采场一直采用不分层的“一面墙”开采方式，形成陡峭边坡，无法采用浅孔爆破形式进行钻机道路的修筑，且无供钻机上山的道路，只能采用硐室控制爆破自坑底进行，利用硐室爆破矿岩修筑作业平台，设计整改区域分为2个台阶面，分别为1400m高程和1360m高程，台阶梯段高度为30m，作业平台宽度30m，台阶坡面角60°。

2.4 治理工艺环节

2.4.1 硐室爆破：拟采用硐室控制爆破进行平台修筑，仅用于矿山复采整改期。该方法导硐掘进采用人工手风钻凿岩，导硐断面1.3×0.9m，硐室最小抵抗线控制在20m以内，一般使最小抵抗线W与埋深H比值控制在0.5～0.9。设计施工严格按《爆破安全规程》要求进行。

2.4.2 中深孔爆破：采用中深孔露天非电毫秒微差爆破的方法进行工作面治理，主要用于形成梯段10m的开采平台。该方法穿孔采用潜孔凿岩机，炮孔直径90mm，孔距3.5m，孔深6-10m不等。2#岩石炸药，毫秒雷管进行爆破。

钻爆施工工序：测量—布孔--钻孔—验孔—加工起爆体—装药—堵塞—连接—警戒--起爆—检查。

2.4.3 平台治理：治理初期在4区块中部1360m标高上布置施工作业平台，其宽度大于35m，采用硐室爆破的方法治理，该水平布置6个药室，分别在原一、二采面掘进3个主硐，使平台向北纵向推进100m，满足上部平台和道路修筑的要求，在作业平台上有挖掘机和转载机平整爆堆，修筑向上部水平道路和作业平台，在1400m平台形成后继续采用硐室爆破推进，经爆破后本台段部分矿石自溜至1360m水平，一部分滞留在上部水平的爆后矿石，用挖掘机和装载机将矿石整平，形成1430m平台，同时根据矿床走向和矿界要求，工作台阶不断向北推进，并形成1460m高程作业平台。然后在上述作业平台采用潜孔钻机凿岩，分台阶高度10m进行深孔爆破自上而下整改。用深孔爆破方法时，先从最上一个水平开始，当最上水平治理完毕后，降至下一水平，依此类推，直至1360m水平。

2.5 边坡治理安全技术措施

2.5.1 矿山治理过程中要经常观看台阶(边坡)的稳定情况，发现异常情况及时处理，情况危急时应果断撤离人员和机械设备。

2.5.2 严格控制边坡角度，随时注意工作面上方坡度及危岩的变化及松动情况，及时清理上方松动危岩，防止片帮事故的发生。

2.5.3 施工时应派专人负责边坡安全管理。对有滑动、崩塌迹象的台阶(边坡)，应及时地进行削坡减载，在处理过程中要特别注意作业人员的安全。

2.5.4 禁止在台阶工作平盘边缘堆放块石或物件。禁止施工机械在距平盘边缘小于2米的地段内行驶，停留或作业。

2.5.6 暴雨过后，必须对工作面上方的边坡和危岩进行检查，以防滑坡事故发生。

2.5.7 严格按设计进行开采，并留边坡角，严禁从下部挖伞檐使其悬空而跨落。

3 结论

通过控制爆破技术进行削坡减载，对高陡边坡实施修复式开采整治，以开采余量资源，减少了社会资源的浪费，降低因缺少规划、“一面墙”开采造成的矿山地质灾害影响，为类似矿山高陡边坡治理提供借鉴。

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