试论小型露天采石场边坡稳定性分析

2015-08-27 292 0

  小型露天采石场在开发过程中未注意考虑现场综合环境治理、凿岩穿孔、爆破物品运输、现场爆破、边坡治理等开采环节中存在多方面对作业员的身心健康及生产设备造成威胁和伤害的因素,长此以往给采石场安全生产埋下很多隐患,也给政府后期的治理工作加大难度。本文结合政府安全生产条例,从安全管理、采剥方法和采掘要素四个方面,全面论述造成小型露天采石场边坡稳定性隐患的原因及预防治理的措施。
 
  1影响边坡稳定的主要因素分析
 
  1.1安全管理方面
 
  1.1.1缺乏完善的安全生产规章制度。一部分小型采石场没有制定全面规范的安全操作规程和安全生产责任制度,边坡安全管理工作人员无章可循;另一部分采石场虽然依据国家安全生产条例制定了完善的安全管理规章制度,但是没有有力的监督管理组织,违章作业、违章指挥情况严重,安全管理并没有得到贯彻落实。
 
  1.1.2组织机构不健全。小型露天采石场大多为小型的私企,为节约成本,根本不会设立安全管理组织机构,也不会配备专业的管理人员进行隐患排查。
 
  1.1.3安全意识缺乏。小型的露天采石场从领导到作业员大多缺乏安全意识,安全教育和培训不到位,经常出现作业人员无证上岗的情况。
 
  1.1.4安全生产与治理的专项资金大幅度缩水。小型露天采石场大多以追求最大利润为目的,盈利也主要用于扩大再生产,用在安全教育、新工艺研发和设施设备更新、维修上的专项资金投入比例严重不足,对边坡稳定性治理工作弃之不顾。
 
  1.2采掘要素
 
  1.2.1台阶高度。边坡的角度一般是固定的,台阶高度越大,台阶坡面上承重的岩体重量就会增加,且岩体裸露的面积也会扩大,受应力释放和风化作用的影响会形成弱结构面,边坡稳定性就会降低。
 
  1.2.2台阶坡面角。开采区岩石自身的稳定性和岩石的性质直接影响台阶坡面角的确定范围。在边坡角度确定时,台阶坡面角越大,坡面的稳定性可能越差。岩体构造中岩层层理对台阶坡面角的影响最大。因为岩石层理面的倾向和边坡的倾向相同时,台阶坡面角如果小于岩层层理面倾角,则台阶边坡较稳定。反之坡面的稳定性就会降低,造成滚石或滑坡。
 
  1.2.3最终边坡角。在边坡参数中,最终边坡角是影响边坡稳定性的决定性因素。边坡角太大,会造成岩石结构面滑动破坏,导致边坡上部的载重加大,坡角岩体所承受的压力也会加大,当其超过受力临界点后,坡角岩体就会被损坏,引起边坡滑塌。
 
  1.2.4平台宽度。当台阶高度固定,安全平台宽度小,则最终边坡角就大,边坡稳定性就会受到影响。
 
  1.3采剥方法
 
  1.3.1在开采过程中,施工程序混乱,掘沟、采剥作业不到位,偏重开采,忽视掘沟、采剥现象严重。台阶设计不合理、作业面窄、作业线短等原因,直接影响采石场边坡稳定性。
 
  1.3.2施工开采顺序混乱,没有坚持从上到下的开采顺序,推进方向不明确;另外在凿岩穿孔、现场爆破过程中使用掏底崩落的开采方式,悬浮的岩体断裂破碎,边坡稳定性受到影响。
 
  1.4爆破技术
 
  爆破作业对边坡稳定性有着最直接的影响。爆破会对岩石产生剧烈震荡和冲击波,当爆破地震波通过岩体时,会导致岩石破裂,而岩石潜在的破坏面和软弱结构面,由于额外的附加应力导致节理裂隙张开,促使边坡岩体沿节理裂隙或层面滑塌,爆破越靠近边坡对其稳定性影响越大。
 
  2边坡稳定性评价
 
  根据工程地质类比法,边坡的稳定性系数,其中r表示岩石体重(KN/m3);v表示岩石体积(m3);θ表示结构面倾角;β表示结构面的内摩擦角;A表示面的体积(m2);C表示结构面的粘聚力(Kpa)。计算后的系数Ks≥1.35为一级边坡;1.35>Ks≥1.30为二级边坡;1.30>Ks≥1.25为三级边坡。
 
  3确保边坡稳定的方法
 
  小型露天采石场应严格按照《金属非金属露天矿山安全规程》制定的开采流程进行施工,坚持从上到下的开采顺序,杜绝单面坡式和掏采的错误开采程序。制定完善安全施工管理的规章制度,并确保其贯彻实施,对违章乱采行为,进行责任追究,加强施工作业人员的安全教育培训,提高其安全意识。
 
  根据悬浮或者倾斜岩体的实际情况,对边坡及时进行平整和刷帮,改变边坡的轮廓和形状,降低边坡高度或对边坡角进行削坡减载,永久性改变边坡岩体内应力状态,提高边坡的稳定性。
 
  实施规范的爆破工艺。预防爆破、缓冲爆破可以最大限度的减少爆破对后坡的后冲影响,降低爆破振动,是目前边坡控制爆破中使用最广泛的工艺。当岩石稳定性和整体性差,难以形成裂隙面时,可采用光面爆破方法。
 
  人工加固。针对岩石本身呈节理性发育,稳定性差的开采区可以采用边坡人工加固,对岩体进行人工补强,增加其稳定性,避免安全隐患。一般人工加固的方法可以分为两大类:通过注浆加固法提高岩体的粘结强度;增加摩擦力辅助支挡结构的加固法,工艺简单,但对于加强边坡稳定性效果明显。
 
  为减少地表水渗入边坡体内,可以在露天开采上部境界外挖掘截水沟,阻挡采石场外的水流汇入采矿场内。在裂缝发育、渗水严重部位设泄水孔,另外为减轻地下水给岩体造成的水压力作用,可以使用水平钻孔疏干方法和竖直钻孔抽干法进行疏导。
 
  4结语
 
  综上所述,保护矿山环境是实施可持续发展战略的重要组成部分,目前,我国众多小型露天采石场正面临着十分严重的生态环境退化和安全施工隐患,采石扰动使岩体完整性及区段岩体的稳定性减弱,采石场边坡稳定性失衡会造成的环境恶化、水土流失、生物多样性锐减等问题,向采石场生态恢复的理论和技术提出了严峻挑战,希望相关部门引起高度重视,对小型露天采石场加强监督管理,提高采石区的投资环境,实现经济效益、环境效益和社会效益的协调统一发展。
 
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