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磁海鐵礦露天采場邊坡防治措施探討

文檔作者：范有寶文檔來源：新疆鋼鐵雅滿蘇礦業(yè)有限責(zé)任公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年11月28日
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2015年第3期 新疆鋼鐵 總135期
磁海鐵礦露天采場邊坡防治措施探討
范有寶
(新疆鋼鐵雅滿蘇礦業(yè)有限責(zé)任公司)
摘 要： 邊坡治理工程的防治對策是在查明其工程地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，深入分析其成因機制，了解其穩(wěn)定性
和危害性，找出影響穩(wěn)定性的因素及相互關(guān)系，從而有針對性地采取相應(yīng)的防治措施，達(dá)到最經(jīng)濟、最有效的防
治目的。文章介紹了針對磁海鐵礦露天采場邊坡防治的措施。
關(guān)鍵詞： 裂隙潛水；凍融循環(huán)作用；爆破震動
中圖分類號：TD324*．2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-4224(2015)03—0047—o4
Discussion on Slope Control M easures of Open Pit M ining Field
in Ci Hai Iron Mine
FAN You-bao
(Xinjiang Iron and Steel Yamansu Mining Co．，Ltd．)
Abstract： Countermeasures of prevention and control of slope engineering is on identifying the basis of the engineering
geological conditions，and to further analyze the mechanism of its formation，to understand its stability and harm，and to
find out the factors afecting the stability an d their relationship．SO as to take corresponding prevention and control measures，
to achieve the most economical，the most efective prevention purposes．This paper introduces the measures for pre—
venting the slope in the open pit of the magnetic iron mine．
Key words： fissure phreatic water；freeze-thaw cycling；blasting vibration
1 前言
磁海鐵礦處于平坦戈壁灘中，位于哈密市南直
距186km處，距雅滿蘇鐵礦直距約93km，行政區(qū)劃
隸屬于新疆哈密市管轄。隨著磁海鐵礦開采工程的
進(jìn)行，開采深度的不斷加大，地質(zhì)結(jié)構(gòu)也越發(fā)復(fù)雜，
露天邊坡的穩(wěn)定性問題也逐漸引起重視，經(jīng)現(xiàn)場巡
查發(fā)現(xiàn)在礦區(qū)北部及北東部邊坡，由于爆破震動、地
質(zhì)結(jié)構(gòu)等影響因素的存在，邊坡出現(xiàn)了裂隙、局部滑
塌等失穩(wěn)現(xiàn)象，尤其是位于l 140～1 120m水平北側(cè)、
北東側(cè)的泥質(zhì)粉砂巖及位于1 100～1080m水平北東
側(cè)的蝕變輝綠巖，不及時處理會對采場邊坡的穩(wěn)定
性和礦區(qū)內(nèi)的安全生產(chǎn)產(chǎn)生不利影響。
2 影響磁海鐵礦邊坡穩(wěn)定性的因素分析
磁海鐵礦礦區(qū)內(nèi)以輝綠巖、蝕變輝綠巖、泥質(zhì)粉
砂巖最為常見。矽卡巖主要分布于礦脈的接觸帶上，
長英質(zhì)片(角)巖主要分布于礦區(qū)西北部分，相對而
言這兩種巖石在整個礦區(qū)中的出露較少，對邊坡穩(wěn)
定性影響有限，因此主要的防治重點在于輝綠巖、蝕
變輝綠巖與泥質(zhì)粉砂巖。
2．1 基巖裂隙潛水的影響
基巖裂隙潛水又可分為層狀巖類裂隙潛水及塊
狀巖類裂隙潛水。層狀巖類裂隙水，為古生界前的變
質(zhì)巖系及火山巖系構(gòu)成的裂隙含水帶，含水極不均
勻，含水層巖性為變質(zhì)砂巖。塊狀巖類裂隙潛水的含
水層主要為輝綠巖等，富水性不均勻。根據(jù)相關(guān)水文
地質(zhì)資料及現(xiàn)場施工過程中顯示，在露天采坑
1 140—1 120m水平的西北側(cè)、北側(cè)、北東側(cè)不同高程、
不同部位處有零星基巖裂隙潛水滲出。由于裂隙潛
水堿性較大，不但對邊坡穩(wěn)定性造成危害，在支護(hù)施
工中還對建筑材料有較強的腐蝕性。
2_2 凍融循環(huán)作用對礦區(qū)邊坡的影響
礦區(qū)內(nèi)氣候溫度隨季節(jié)差異較大，全年位于
聯(lián)系人：范有寶，男，28歲，采礦助理工程師，哈密(83oooo)新疆鋼鐵雅滿蘇礦業(yè)有限責(zé)任公司
E-mail：fangyb@bygt．cn．oom
47
2015年第3期 新疆鋼鐵 總135期
O~C以下的時間約150天。根據(jù)我國氣候分區(qū)劃分
標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合礦區(qū)氣候條件，最冷月平均氣溫約一
20℃，低于一lO℃，磁海鐵礦礦區(qū)的氣候條件屬于嚴(yán)
寒，在這種海拔lO00m以上的高寒地區(qū)，必須考慮
巖體所受凍融作用及其對邊坡穩(wěn)定性的影響。
2．3 誘因?qū)吰路€(wěn)定性影響
影響邊坡穩(wěn)定性的誘發(fā)因素主要有爆破地震
波、集中降雨及開采深度等。磁海鐵礦露天中、深孑L
爆破作業(yè)在露天采場中占主要地位。中深孑L爆破作
業(yè)時，炸藥爆炸在巖體中釋放能量，產(chǎn)生強大的沖擊
波和高溫高壓氣體，在它們的共同作用下，炮孔周圍
巖石破碎形成破碎區(qū)。隨著爆心距離的增大，爆炸應(yīng)
力波與爆轟氣體的作用衰減，使巖體產(chǎn)生剪切和拉
伸破壞，形成縱環(huán)向交錯的裂隙區(qū)。隨著距離的進(jìn)一
步衰減，剩余的一部分爆炸能量以彈性波的形式向
外傳播，引起地面質(zhì)點的振動，形成爆破地震波。爆
破作業(yè)開采過程中，爆破地震波會惡化邊坡穩(wěn)定性，
是邊坡潛在不穩(wěn)定體發(fā)生破壞的誘發(fā)因素。
影響爆破震動效應(yīng)的因素主要有：總藥量、最大
單耗藥量、起爆網(wǎng)絡(luò)連接、爆心距邊坡的距離等。
集中降雨主要對邊坡穩(wěn)定性的影響表現(xiàn)在沖刷
作用及侵蝕作用上。邊坡穩(wěn)定性在暴雨狀態(tài)下比天
然狀態(tài)下巖體重度增加；暴雨+爆破震動狀態(tài)與天然
狀態(tài)下相比，比在 _條件影響下，巖體的重度更大。
3 邊坡防治的控制措施
邊坡預(yù)防性安全控制注重防患于未然，達(dá)到減
少隱患、保障安全，使礦山生產(chǎn)達(dá)到綜合成本最低的
目的。通過對磁海鐵礦邊坡穩(wěn)定性的各種影響因素
以及可能存在的安全問題進(jìn)行全面分析，建立完善
的磁海鐵礦邊坡預(yù)防性安全控制體系，采取有針對
性的防范措施，從而在較少的工程加固前提下保障
邊坡的安全性。
3．1 建立磁海鐵礦施邊坡預(yù)防監(jiān)測系統(tǒng)
邊坡監(jiān)測是最常見的預(yù)防性安全措施，通過合
理邊坡監(jiān)測措施，可以準(zhǔn)確掌握邊坡變形破壞過程，
預(yù)警可能的破壞方式及危害區(qū)域，使防治工作有的
放矢，抓住并抓準(zhǔn)防治時機，為及時調(diào)整設(shè)計和施工
提供依據(jù)。結(jié)合磁海鐵礦邊坡實際，除每日對邊坡進(jìn)
行巡查及外觀檢測外，礦區(qū)建立了邊坡預(yù)防性監(jiān)
測系統(tǒng)，每季度對采場邊坡進(jìn)行一次全面的系統(tǒng)檢
測，通過靜態(tài)觀測和高程測量，及時掌握邊坡動態(tài)。
3．2 爆破參數(shù)的合理選擇
通過選擇合理的主要爆破參數(shù)，降低爆破震動
對邊坡地質(zhì)災(zāi)害的影響。(1)控制一次爆破炸藥量，
一次爆破時的最大炸藥量與爆破震動的強度成正
比。磁海鐵礦露天采場通過采用逐孔微差爆破的技
術(shù)來控制一次爆破炸藥量。(2)在臨近邊坡地段采用
減震爆破，減小爆破震動對邊坡穩(wěn)定性的影響?？拷?
邊坡的第一批孔孔深為2m，孔網(wǎng)參數(shù)1．5m×1．5m
炸藥單耗控制在O．06t／kg；第二排孔孔深為7．5m，孔
網(wǎng)參數(shù)2m X 2．5m，炸藥單耗控制在0．099kg；第三排
孔孔深12m，孔網(wǎng)參數(shù)3m×3m，炸藥單耗控制在
0．119kg；從第四排孔開始正常布孔裝藥。考慮到爆
破震動對邊坡穩(wěn)定性的影響，臨近邊坡地段在裝藥
結(jié)構(gòu)上采用空氣間隔裝藥，各孔微差時間控制在
lOOms。
3．3 凍融效應(yīng)阻隔方法
盡管凍融作用對巖塊影響不大，但在節(jié)理裂隙
發(fā)育地帶，凍融作用會對邊坡表層穩(wěn)定性造成影響。
磁海鐵礦雖然地處高寒地區(qū)，但全年降水量不大，凍
融循環(huán)對該礦邊坡的影響主要在春季白天解凍時積
雪融水滲入表層巖體節(jié)理裂隙，晚間結(jié)冰膨脹，反復(fù)
凍融導(dǎo)致裂隙擴展，嚴(yán)重時影響表層邊坡的穩(wěn)定性。
為此結(jié)合邊坡巡查，對危險區(qū)域采用簡單適用的方
法，即凍融效應(yīng)阻隔。所謂凍融阻隔，就是在邊坡巡
查的基礎(chǔ)上，對影響人員、設(shè)備、車輛的節(jié)理裂隙發(fā)
育不穩(wěn)定體，采取噴射混凝土覆蓋不穩(wěn)定體表面的
方法，在積雪與不穩(wěn)定體間形成保護(hù)層，達(dá)到減少積
雪融水滲入節(jié)理裂隙的目的，從而阻隔凍融效應(yīng)的
發(fā)生。該方法簡單有效，不僅能有效實現(xiàn)凍融效應(yīng)阻
隔，還能達(dá)到防止巖體風(fēng)化和局部加固的目的。
3．4 防排水措施
磁海鐵礦表層紅色粉砂巖遇水極易軟化，幾次
凍融循環(huán)后即發(fā)生開裂崩解，抗水性極差，雨季容易
發(fā)生沖刷破壞，冬季易發(fā)生凍融破壞。磁海鐵礦露天
采場一方面通過增加安全平臺和清掃平臺的寬度，
從而降低臺階邊坡角，來增大巖石的安息角；另一方
面，在地表建立截排水系統(tǒng)，通過采場周圍修建的防
洪壩，減小強降雨對邊坡的沖刷作用，達(dá)到保護(hù)邊
坡，提高穩(wěn)定性目的。
3，5 均衡排土場排土量
由于磁海鐵礦在境界南、北向邊坡后方均布置
排土場，實際排土過程中，如果初期大量向南側(cè)排土
場排土，會增加巖體穩(wěn)定性較差的南二區(qū)邊坡上覆
荷載，對其造成不利影響。因此，要求現(xiàn)場質(zhì)量監(jiān)督
人員按采掘進(jìn)度計劃，嚴(yán)格控制好南北排土場的排
土量，均衡南北排土場荷載。

2015年第3期 新疆鋼鐵 總135期
坡面上設(shè)置排水孑L。排水孔以5m×5m均勻布置在
坡面，孔深50em，孔段插300～400mm長 40ram聚
乙烯管，外斜4％，同樣梅花樁布置。另外在1lOOm
及1080m兩平臺坡腳處增設(shè)一排排水孔，間距
10m。
(3)現(xiàn)場監(jiān)督管理。錨桿施工完后取其錨桿總數(shù)
量的5％，且不得小于4根，進(jìn)行抗撥試驗，根據(jù)設(shè)計
要求單根 28mm錨桿抗撥力不低于150kN。噴射
砼施工時按設(shè)計要求從上至下實施分級噴射，每級
噴射厚度為75～lO0mm。混凝土的厚度和強度檢測，
噴混凝土厚度采用鑿孔法檢測，噴射混凝土抗壓強
度采用預(yù)留試塊做抗壓強度試驗檢測，預(yù)留試塊必
須在工程施工中抽樣制取，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)
7天后，將混凝土加工成邊長為100mm的立方體試
塊，然后繼續(xù)在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)至28天齡期后，送
質(zhì)檢部門進(jìn)行抗壓強度試驗，交工驗收時以質(zhì)檢部
門提供的數(shù)據(jù)為主。
4 結(jié)束語
通過對磁海采場邊坡滑塌地段進(jìn)行削坡、刷幫
處理，以及對采場內(nèi)各水平邊坡不穩(wěn)定地段做支護(hù)
加固處理，最終的目的就是通過增大巖體的抗滑力
來抵弱其下滑力，使巖體處于較穩(wěn)定的狀態(tài)，從而保
證磁海整體邊坡的穩(wěn)定性。
參 考 文 獻(xiàn)
【1j 翁春林，葉加冕．工程爆破(第2版)．北京：冶金T業(yè)出版社，2004
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FINEX工藝與高爐工藝的比較
FINEX的優(yōu)勢是用貯量豐富的普通煤種代替焦煤，但流態(tài)化反應(yīng)器的還原效率不如豎
爐，其金屬化率只有80％～85％，增加了熔融氣化爐的還原負(fù)擔(dān)，使得每噸生鐵耗用的煤量要比
高爐高得多。目前，先進(jìn)的大型高爐燃料比約500kg／t，而FINEX約850kg／t(也有報導(dǎo)是
1050kg／t)，還有500Nm3／t的氧氣消耗。如高爐工藝考慮焦化、燒結(jié)、球團等鐵前工序的全流程
能耗，則二者的差距明顯減少。加上FINEX從煤氣回收的能量遠(yuǎn)高于高爐，有計算表明FINEX
的工序能耗還略低于高爐工藝(含鐵前工序)。
高爐生鐵成本中原料占60％左右，而FINEX只占45％左右。高爐成本中燃料和動力占
30％左右，扣除煤氣回收約28％。而FINEX燃料和動力因使用大量氧氣約占55％，扣除煤氣回
收仍占約41％，其中氧氣每噸鐵消耗約500ms，其費用為成本的20％，有專家估算，在國內(nèi)情況
下，F(xiàn)INEX與大型高爐相比(如1座3800m。高爐與2座年產(chǎn)150萬t鐵的FINEX)，高爐比
FINEX生鐵成本低12．5％。
FINEX較高爐工藝而言，目前最大的競爭優(yōu)勢是焦炭用量明顯減少，依照其設(shè)計初衷，未
來存在完全不用焦炭的可能。如能實現(xiàn)，其競爭力將進(jìn)一步增大(與1750m 高爐配套的焦?fàn)t工
序占地面積約15萬m ，投資約5億元，還增加了廢水和SOx等排放量)。綜合來看，F(xiàn)INEX工
藝除了焦炭用量少，并有可能最終不用焦炭外，僅占地面積和環(huán)保指標(biāo)有一定優(yōu)勢，能耗指標(biāo)
兩者基本相當(dāng)，但在原料選擇、投資等指標(biāo)方面與高爐工藝(原料場、焦化、燒結(jié)、球團、煉鐵)相
比差距較大，特別是投資差距巨大。FINEX替代高爐工藝尚不具備條件。
(本刊摘編)

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