露天矿山采场边坡变形破坏预测及处理措施

破坏形式:
矿山人工边坡可能诱发以危岩、掉块、崩塌、滑坡为主的地质灾害,其形成机制分析如下:
(1)危岩、掉块、崩塌:表现为风化带、断层通过部位和节理裂隙发育地段的边坡较为严重,软弱岩石次之,由于近地表岩矿石风化强烈,风化带岩矿石力学强度低,抗风化能力差,亲水物质多,矿坑剥离后,边坡植被破坏,基岩长期裸露于地表,且长期遭受风化作用影响,降低边坡岩土体强度,开采过程中易形成危岩、掉块地质灾害,严重时可能出现崩塌等地质灾害。
(2)矿山开采过程中会破坏岩体的完整性,导致次生节理裂隙发育,影响坡体稳定性;尤其是区内矿体中所夹片麻岩及碎裂岩等,其风化后结构松散,遇水易软化,当开采过程中的修路、放坡等矿业活动破坏了原有斜坡稳定状态,在自重或外动力作用下,有可能产生位移,出现山体开裂,严重时形成滑坡。
(3)未来矿区开采过程中若不按边坡设计留设台阶、控制边坡角度,在暴雨、台风、地震等自然灾害及人类边坡挖角等不良工程活动影响下,存在边坡失稳,产生崩塌地质灾害的风险;同时开采边坡高度过大,易出现掉块和崩塌。
(4)矿区开采过程中剥离岩土,若不及时清运和精心管护,在遇特大暴雨时,有发生小型泥石流(或水石流)及小规模滑坡地质灾害的风险。

处理措施:
根据边坡稳定性分析,设计终了边坡的稳定性满足规范要求。但矿山开采过程中台阶边坡局部可能出现岩块崩落,坡面岩体风化,开采应力解除后台阶坡面岩体在节理作用下形成局部楔形体产生滑移等现象,影响矿山安全运行。边坡治理工程坚持以预防为主、防治结合的原则,总体方案主要为松散岩体表面清理为主,局部不稳定区域采用坡脚支挡、主动和被动防护网加固及拦挡、锚杆+挂网喷混凝土支护、锚索等综合防护工程。边坡安全防护措施如下:
(一)松散岩体表面清理
采掘和扩帮过程中产生的浮石和预留台阶对边坡加固治理工程的顺利实施具有很大的影响,因此必须对采场各分区坡面现有不稳定滑塌堆积体采取人工浮石清理和长臂钩机相结合的措施进行清除,以保证治理工程的顺利实施,保障治理效果。
具体实施方案如下:
1、清理内容为破碎松动岩体和危岩体,对局部陡倾坡段进行适当削方及强风化层挖除,坡面清理厚度一般以0.5m左右为宜,坡面清理不得有较大的突起和凹陷。
2、清理施工应采用自上而下的顺序,分区跳段的方式进行,每段施工长度一般应为15m。任何部位均不得采用自下而上的开挖方式施工。
3、滑坡塌方和坡面破碎松动岩体可采用人工或小型机械进行清理,不得使用爆破方法开挖。
4、对已清理的切坡,应尽量减少暴露时间,按设计要求及时进行支护加固。
5、清坡坡面尽量平滑,坡度不得超过设计要求,坡面上的大型孤石应予以清除。
(二)落石防护(主动和被动防护网)
上方岩体势能较大,块石一旦崩落,具备势能转化为动能的条件,地质灾害危险性严重,是影响露采边坡稳定性最重要的内在因素之一。根据生产过程中逐步形成的边坡情况,可采用主动防护网对边坡进行最终加固,同时为确保下方平台作业的安全,还可采用被动防护网拦截边坡上的零星岩块崩落滚动。
(三)锚杆+挂网喷混凝土支护
对于矿山边坡上部第四系覆盖层、碎裂岩体及风化岩体发育广泛的区域,随着岩体暴露时间增加,风化程度也随之增加,应根据边坡当时的现场实际情况采取锚杆+挂网喷混凝土的方式进行相应的处理,一方面防止剖面岩体进一步风化,又可同时加固破碎区域的岩石。
(四)坡脚支挡
根据现场揭露地质条件和地形条件,部分台阶坡脚可采用支挡措施。
以坡脚重力式挡土墙为主,重力式挡土墙较其它形式挡土墙有结构简单、施工简易和经济实用等特点,在工程中常被采用支挡结构。这种挡土墙能够抵抗侧向压力,用来支撑天然边坡或人工边坡,保持岩体稳定的建筑物。
挡土墙的尺寸设计应该根据具体工况而定,但设计时应包括以下几个方面:滑动安全系数,抗倾覆安全系数,地基承载力验算,墙身强度验算,土坡整体稳定验算。
(五)锚索支护
对局部存在的滑面埋深较大的不稳定岩质边坡,可采用预应力锚索进行支护。

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