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露天礦滑坡機(jī)理及防治措施的探討與應(yīng)用

文檔作者：寧保軍文檔來(lái)源：新疆開灤能源投資有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年08月26日
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第4期
2012年12月
水力采煤與管道運(yùn)輸
HYDRAULIC COAL MINING ＆ PIPELINE TRANSP0RTAT10N
No．4
Dec．20l2
蒹 露天礦滑坡機(jī)理及防治措施的探討與應(yīng)用
龜 驢護(hù)驢護(hù)
寧保軍
(新疆開灤能源投資有限公司新疆烏魯木齊830000)
摘要：探討了露天礦滑坡的形成機(jī)理，提出了一些針對(duì)性的防治措施，并結(jié)合新疆奧塔烏克日
什東露天煤礦的實(shí)際，提出了預(yù)防滑坡的對(duì)策。
關(guān)鍵詞：滑坡 形成機(jī)理 防治措施 露天礦
中圖分類號(hào)：TD824．7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1006—0898(2012)04—0080—03
1 引言
在露天礦的開采過(guò)程中，由于地質(zhì)構(gòu)造，水
文情況等自然狀況和爆破、設(shè)備震動(dòng)等人為因
素，破壞了坡體的力學(xué)平衡，可能出現(xiàn)邊坡失穩(wěn)
而導(dǎo)致滑坡?；聦?duì)露天礦生產(chǎn)有很大的破壞
性，可能造成人員傷亡、設(shè)備損壞和資源損失。
新疆準(zhǔn)東奧塔烏克日什東露天煤礦地處戈壁灘，
L部地層主要為第四系松散巖類、侏羅系碎屑巖
類，剝離物強(qiáng)度勘探類型為第三類硬巖類，首采
區(qū)巖質(zhì)邊坡以軟弱巖體為主，巖質(zhì)邊坡類型劃為
二類一型。整體地勢(shì)北西低南東高，總體呈向北
西緩傾斜的斜坡。目前該礦已在首采區(qū)東部形
成了東西長(zhǎng)l 265m，南北寬690m的采坑，開采
至地表以下23Ill。隨著開采深度的增加，受融雪
水、雨水及燒變巖裂隙潛水層滲水影響，邊坡穩(wěn)
定性成為現(xiàn)場(chǎng)安全管理的一個(gè)重點(diǎn)問(wèn)題，如何預(yù)
防發(fā)生滑坡顯得尤為重要。
2 滑坡形成機(jī)理
2．1 基本條件
產(chǎn)生滑坡的基本條件是斜坡體前有滑動(dòng)空
間，兩側(cè)有切割面。當(dāng)結(jié)構(gòu)面的傾向、走向與邊
坡一致，傾角小于邊坡的傾角，若滑移體兩側(cè)有
自由面或其它結(jié)構(gòu)面、下部又被采空時(shí)，就會(huì)發(fā)
生巖層面滑落現(xiàn)象，松散的巖體可沿著自然安息
角方向滑移。邊坡上的巖體沿某一滑動(dòng)面向下
滑移，該滑動(dòng)面通常是由各種地質(zhì)構(gòu)造形成的弱
面，而極不穩(wěn)定的軟弱夾層和遇水膨脹形成的弱
面還可能沿弱面產(chǎn)生大面積滑坡。如果巖體中
存在著滑動(dòng)面，受水在滑動(dòng)面上的浸泡，其抗剪
強(qiáng)度大幅度下降就容易形成滑動(dòng)。從斜坡的物
質(zhì)組成來(lái)看，具有松散土層、碎石土、風(fēng)化殼和半
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成巖土層的斜坡抗剪強(qiáng)度低，容易產(chǎn)生變形面下
滑。
2．2 滑坡的形成機(jī)理
2．2．1 地質(zhì)條件
①巖性：巖土體是產(chǎn)生滑坡的物質(zhì)基礎(chǔ)。一
般地，密度大、縱波波速大的巖石，通常有較高的
力學(xué)強(qiáng)度，有利于邊坡穩(wěn)定；而濕度大、可溶性
強(qiáng)、吸水性強(qiáng)、軟化性大、抗凍性差的巖石力學(xué)性
質(zhì)較弱，極不利于邊坡穩(wěn)定。各類巖、土都有可
能構(gòu)成滑坡體，其中結(jié)構(gòu)松散，抗剪強(qiáng)度和抗風(fēng)
化能力較低，在水的作用下其性質(zhì)能發(fā)生變化的
巖、土，如松散覆蓋層、黃土、紅粘土、頁(yè)巖、泥巖、
煤系地層、凝灰?guī)r、片巖、板巖、千枚巖等及軟硬
相間的巖層所構(gòu)成的斜坡易發(fā)生滑坡。
②地質(zhì)構(gòu)造條件：組成斜坡的巖、土體只有
被各種構(gòu)造面切割分離成不連續(xù)狀態(tài)時(shí)，才有可
能向下滑動(dòng)的條件。同時(shí)，構(gòu)造面又為降雨等水
流進(jìn)入斜坡提供r通道。放各種節(jié)理、裂隙、層
面、斷層發(fā)育的斜坡、特別是當(dāng)平行和垂直斜坡
的陡傾角構(gòu)造面及順坡緩傾的構(gòu)造面發(fā)育時(shí)，最
易發(fā)生滑坡。
③地形地貌條件：只有處于一定的地貌部
位，具備一定坡度的斜坡，才可能發(fā)生滑坡。坡
度大于10。、小于45。的下陡中緩上陡、上部成環(huán)
狀的坡形是產(chǎn)生滑坡的有利地形。
④水文地質(zhì)條件：受地表水的滲入和地下水
的影響，露天礦的滑坡多發(fā)生在雨季或解凍期。
地下水活動(dòng)，在滑坡形成中起著主要作用，它能
軟化巖、土，降低巖、土體的強(qiáng)度，產(chǎn)生動(dòng)水壓力
和孔隙水壓力，潛蝕巖、土，增大巖、土密度，對(duì)透
水巖層產(chǎn)生浮托力等。當(dāng)?shù)叵滤e存于巖石弱
面中，水的作用顯著增大巖體的滑動(dòng)力和減小弱
面間的摩擦力，從而使邊坡的穩(wěn)定性降低。
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2012年l2月 寧保軍：露天礦滑坡機(jī)理及防治措施的探討與應(yīng)用 第4期
2．2．2 外力作用
① 水。露天礦滑坡大量發(fā)生在雨后、解凍時(shí)
期融雪水的沖刷滲透，或因疏干排水方法不當(dāng)所
致。邊坡巖層中粘性土巖遇水極易膨脹，強(qiáng)度顯
著降低，在重力作用下可能出現(xiàn)自由滑動(dòng)，對(duì)邊
坡巖體產(chǎn)生動(dòng)壓，導(dǎo)致邊坡崩潰。
② 震動(dòng)。震動(dòng)力主要來(lái)自爆破作業(yè)、機(jī)械設(shè)
備的震動(dòng)力及處于強(qiáng)震地區(qū)的震動(dòng)力。震波在
巖體中的傳播有縱波、橫波，通常只考慮前者。
爆破、地震、機(jī)械設(shè)備的震動(dòng)還可能使邊坡內(nèi)的
飽水砂土液化，沿邊坡上的裂隙擠出，使臺(tái)階下
沉、變形、失穩(wěn)。
③構(gòu)造應(yīng)力。邊坡巖體處除受自重應(yīng)力外
還受地質(zhì)構(gòu)造的殘余應(yīng)力、水應(yīng)力、震動(dòng)應(yīng)力等
影響。巖體因自重引起的鉛直應(yīng)力等于單位面
積內(nèi)上覆巖層重量，而平均水平應(yīng)力隨深度增加
甚至有可能超過(guò)鉛直應(yīng)力值。
④人類工程活動(dòng)。開挖坡腳、坡體上部堆
載、水庫(kù)蓄(泄)水、礦山開采等都可誘發(fā)滑坡。
3 滑坡破壞類型
掌握滑坡的類型，可以對(duì)發(fā)生滑坡作用的地
質(zhì)環(huán)境和形態(tài)特征以及形成滑坡的各種因素進(jìn)
行分析，以便掌握滑坡的工程地質(zhì)特征及其發(fā)生
發(fā)展的規(guī)律，從而采取相應(yīng)的措施，有效地預(yù)測(cè)
和預(yù)防滑坡的發(fā)生，或在滑坡發(fā)生之后有效地進(jìn)
行治理。
3．1 坍塌破壞
由于邊坡過(guò)高、過(guò)陡，邊坡腳的巖體受壓破
壞或因人為破壞，以致其根部折斷或壓碎突然脫
離基巖而造成坍塌(如圖1)。
圖1 坡面巖體坍塌
3．2 圓弧形破壞
圓弧形破壞是發(fā)生在土體邊坡和具有散體
結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)巖體邊坡中，邊坡失穩(wěn)時(shí)滑動(dòng)體
是沿著向上凹的弧形破裂而滑動(dòng)(如圖2)。圓
弧形破壞是一種常見的破壞形式。
圖2 巖體圓弧型滑動(dòng)
3．3 平面破壞
平面滑坡是一種發(fā)生最多的破壞類型。在
結(jié)構(gòu)上受結(jié)構(gòu)面，如斷層、節(jié)理、層理面和層狀沉
積層問(wèn)抗剪強(qiáng)度變化的控制，或受堅(jiān)硬巖層和層
間充填物接觸的控制。尤其結(jié)構(gòu)面與邊坡傾向
相近，結(jié)構(gòu)面的傾角小于邊坡角而大于巖體內(nèi)摩
擦角時(shí)，易發(fā)生平面破壞(如圖3)。
3．4 楔體破壞
楔體破壞多發(fā)生在邊坡中具有兩組結(jié)構(gòu)面
斜交且在邊坡上出露相交成楔形體(如圖4)。
當(dāng)兩組結(jié)構(gòu)面的組合交線的傾向與邊坡傾向相
近，傾角小于坡面角且大于其摩擦角時(shí)，容易發(fā)
生沿著組合交線方向滑動(dòng)。楔形破壞一般只涉
及臺(tái)階。
圖3 平面型滑動(dòng)
圖4 楔型滑動(dòng)
4．5 傾倒破壞
傾倒破壞多發(fā)生在層狀結(jié)構(gòu)邊坡中，巖層成
一組平行的結(jié)構(gòu)面，它們的傾向與邊坡相反且傾
角較陡，巖柱或巖塊繞某一固定基面轉(zhuǎn)動(dòng)而發(fā)生
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2012年12月 水力采煤與管道運(yùn)輸 第4期
破壞(如圖5)。
圖5 傾倒破壞
4 防治措施
4．1 消除和減輕地表水及地下水的危害
滑坡的發(fā)生常和水的作用有密切的關(guān)系，水
的作用，往往是引起滑坡的主要因素。因此，消
除和減輕水對(duì)邊坡的危害尤其重要，主要是降低
孔隙水壓力和動(dòng)水壓力，防止巖土體的軟化及溶
蝕分解，消除或減小水的沖刷作用。
①在滑坡邊界修截水溝，防止外圍地表水進(jìn)
人滑坡區(qū)；在滑坡區(qū)內(nèi)，在坡面修筑排水溝。
②在覆蓋層上用漿砌片石或人造植被鋪蓋，
防止地表水下滲；對(duì)于巖質(zhì)邊坡還可用噴混凝土
護(hù)面或掛鋼筋網(wǎng)噴混凝土。
③減少地表水向邊坡掩體內(nèi)滲透并排除巖
體中的地下水，增大或維持巖體強(qiáng)度。常用的方
法有水平鉆孔疏干、垂直孔排水、豎井抽水、隧洞
疏干、支撐盲溝等。
4．2 改善邊坡巖土體的力學(xué)強(qiáng)度
通過(guò)一定的工程技術(shù)措施，改善邊坡巖土體
的力學(xué)強(qiáng)度，提高其抗滑力，減小滑動(dòng)力。
① 削坡、壓坡腳。當(dāng)滑體確有抗滑部分存在
時(shí)，在可及時(shí)調(diào)入采運(yùn)設(shè)備的滑坡區(qū)段通過(guò)緩坡
清理實(shí)現(xiàn)對(duì)滑體上部或中上部削坡，以減小邊坡
角，減小下滑力。在滑體下部確有抗滑部分存
在，且滑體下部有足夠?qū)挾纫匀菁{滑體上部土巖
的條件下，通過(guò)減重壓坡腳實(shí)現(xiàn)對(duì)滑體上部削
坡，使下滑力減小，同時(shí)將土巖堆積在滑體下部
抗滑部分，使抗滑力增大。
②人工加固邊坡。目前利用人工加固實(shí)施
防滑坡的方法主要分為5類：修筑擋土墻法、抗
滑樁支擋法、大型預(yù)應(yīng)力錨桿(索)加固法、固結(jié)
灌漿或電化學(xué)加固法、SNS邊坡柔性防護(hù)法。
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5 工程應(yīng)用
奧塔烏克日什東露天煤礦的邊坡為第四系
松散巖類，且有涌水，存在滑坡的可能性，易發(fā)生
圓弧形滑坡。對(duì)此，提出以下對(duì)策進(jìn)行防治。
①在開采過(guò)程中做好截流和排水工作。根
據(jù)采掘場(chǎng)涌水主要來(lái)源，在采場(chǎng)南部運(yùn)輸平臺(tái)含
水層挖一道溝渠，垂直方向鋪塑料紙掩埋，隔斷
上游涌水；在采場(chǎng)周圍上部開挖明渠截流排水，
下部開挖排水渠，將水匯至北部泵站集中外排；
北部排水管路要適當(dāng)加長(zhǎng)，減少排出的水回滲；
在采場(chǎng)南部2km外構(gòu)筑攔水壩，阻擋上游來(lái)的融
雪水或暴雨形成的洪流。
②對(duì)較陡區(qū)域邊坡進(jìn)行削坡處理，對(duì)沖刷部
位及時(shí)進(jìn)行回填。
③對(duì)最終幫邊坡實(shí)施固結(jié)灌漿，采用鉆機(jī)打
眼、灌注水泥漿，提高巖體、土體的整體性和強(qiáng)
度。
④進(jìn)行巖移監(jiān)測(cè)，加強(qiáng)日常巡視檢查，做好
滑坡預(yù)報(bào)并及時(shí)采取必要的處理措施。
6 結(jié)語(yǔ)
影響邊坡穩(wěn)定的因素較多而且非常復(fù)雜，必
須根據(jù)露天礦的實(shí)際情況，綜合分析組成邊坡的
巖石性質(zhì)、巖體結(jié)構(gòu)和地下水等影響因素，隨著
開采進(jìn)度，因地制宜地采取防治措施，這樣才能
有效預(yù)防滑坡事故?；聶C(jī)理的分析和防治措
施的研究，對(duì)東露天煤礦的邊坡管理具有一定的
指導(dǎo)意義，對(duì)其他露天礦也有一定的借鑒意義。
參考文獻(xiàn)
[1】 地質(zhì)工程勘察、檢驗(yàn)監(jiān)測(cè)及設(shè)計(jì)施工與災(zāi)害防治技術(shù)實(shí)用
手冊(cè)．中國(guó)知識(shí)出版社．2007一l1
[2] 《采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)》礦床開采巷(上)．中國(guó)建設(shè)工業(yè)出版社
[3] 王庚蓀．邊坡的漸進(jìn)破壞及穩(wěn)定性分析[J]．巖石力學(xué)與
工程學(xué)報(bào)，2000
作者簡(jiǎn)介：
寧保軍(1980一)，男，2003年畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，礦建
工程師，現(xiàn)在開灤新疆公司從事井工及露天煤礦技術(shù)管理工作。
收稿E1期：2012一O8—10

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