礦山滑坡的預防與控製
露天礦在開采過程中,邊坡穩定與否直接製約著礦山的安全,是影響礦山經濟效益的最關鍵因素之一。一般從礦山投產到開采結束,滑坡的影響貫穿始終;所以,對露天邊坡的治理,應一直延續到開采結束,而且其投資巨大。隨著礦山開采深度的逐漸增加,露天礦山邊坡的高度、麵積、維護時間都要相應大幅度增加,不然,邊坡滑落災害將日益突出。因此,邊坡的穩定性越來越成為我國礦山防災的重點之一。
滑坡的類型
一、平麵滑坡
順層滑坡是發生最多的一種滑坡類型。一般為順著層麵的滑動。它又可分為沿單一層麵的滑坡和坐落式平推滑移型滑坡兩類。沿單一層麵的滑坡,一般滑麵傾角大於其內摩擦角,發生規模較大,且坡角切層開挖,往往是形成滑坡的重要人為原因。坐落式平推滑移型滑坡,滑麵具有複合形態,主體滑麵為岩層滑麵,而滑坡後緣為近似的圓弧形,它是沿著構造節理等追蹤發展而形成的,傾角逐漸變陡以致高傾角。主滑麵比較平緩,滑體的滑動變形速度較小。
二、楔體滑坡
楔形體滑坡是最常見的一種滑坡形式。楔形體滑坡的主要特點是,滑動麵及切割麵均為較大的斷層或軟弱結構麵;根據結構麵的數目,又可以分為有兩個結構麵組合形成的楔形體,及由三個結構麵組合形成的滑動楔形體。由兩個結構麵組合形成的滑坡,一般為沿組合線交線方向滑動的雙滑麵滑坡;由三個結構麵組合形成的滑坡,既可能是組合線交線方向滑動的雙滑麵滑坡,又可能是單一結構麵傾向滑動的單滑麵滑坡。當邊坡中有兩種結構麵相互交切成楔形失穩體,即當兩結構麵的組合交線傾向與邊坡傾向相近或相同,且傾角小於邊坡角而大於內摩擦角時,容易發生楔形體滑坡。另外,其規模一般較小。
三、圓弧滑坡
圓弧滑動滑坡,是指其滑動麵是弧形狀的,常見於土質滑坡。這類滑坡一般要經過坡角蠕動變形,滑坡後緣張裂擴張和滑坡中部滑床斷裂貫通三個階段。其前期發展緩慢,中後期發展迅速,滑坡速度很大。散體結構的破碎岩體或軟弱沉降岩邊坡滑坡多屬於此。
四、傾倒滑坡
傾倒變形滑坡一般具有反傾邊坡結構,最初為沿著邊坡岩體中的反傾結構麵產生錯動,邊坡麵形成微細的錯動裂紋,繼而發展為裂縫,隨著岩層層麵的進一步錯動使邊坡麵的裂縫兩側產生相對的差異變形,並使岩層逐漸向外傾斜直至崩塌。當邊坡岩體結構麵傾角很陡時,岩體可能發生傾倒,它的破壞機理與上述三種不同,它是在岩石重力作用下岩塊發生移動而產生的倒塌破壞。這種滑坡往往發生在台階坡麵上,很少導致整個邊坡下滑。
五、複合滑坡
即上述兩種形式組合而形成的滑坡。複合型滑麵滑坡常見於具有較厚的第四係覆蓋層的岩土質邊坡中,第四係覆蓋層的土形成近似圓弧狀滑麵,而下部地質結構麵特別是軟弱結構麵發育。
滑坡的原因
據力學理論,一個物體靜止不動,是其各方向受力均勢的結果。如果其中某一方麵或幾方麵的力發生變化,物體的均勢遭到破壞,就要發生相應的移動,即從原來的位置以不同的方式運動到新的位置,並形成新的均勢,這就是均衡理論或均勢理論。
影響邊坡穩定性的因素有:邊坡岩石力學性質,地質構造的複雜程度,節理、滑麵及斷層有無交錯;地下水位的移動和地麵降雨情況;殘餘構造壓力的存在;采場內爆破移動;采場幾何形狀變化;雨季和解凍期等。
滑坡活動是在各種動力作用下,岩土體發生變形崩落的現象。它的形成可分為三個階段:第一階段為不穩定因素積累階段;第二階段為重力崩墜階段;第三階段為平衡恢複階段。第一階段:岩土體在長期的地質應力作用下,產生節理、裂隙或斷裂,完整性受到破壞,甚至破裂分割成支離破碎的塊體,為滑坡活動奠定了基礎。此階段曆時長短隨岩石性質與結構、構造活動程度、邊坡形狀、外應力強度等而不同。第二階段是滑坡體脫離母岩:沿最大重力梯度方向急劇而猛烈地崩落,然後堆積於坡麓。第三階段是平衡恢複階段,同時又是下一次可能滑坡的準備階段,如此周期變化。
滑坡活動受多種因素影響,主要發生在雨季。而軟硬相間岩層,由於差異風化,堅硬岩體突出,由結構麵切割或重力蠕變,堅硬岩體就會產生崩塌、落石。地質構造發育使完整岩石被分割成割裂體,割裂體在誘發因素下失穩而形成崩場,因此構造越發育,岩體越破碎,越易產生崩塌、落石。人為影響主要是開挖坡腳、改變應力場,使坡體內積存的彈性應變能釋放而造成應力重新分布,岩體產生卸荷裂隙,它們多張開且平行於邊坡麵.並使原有裂隙擴展和張開,由其所切割的岩體,可能失穩而形成崩塌滑坡。
目前露天煤礦、鐵礦、采石場所發生的滑坡,大多數是由於違反開采順序,亂采濫挖而造成的。為了使露天采掘、剝離作業正常進行,采場邊坡岩體應該具有一定的穩定性。當工作台階采掘到最邊界時,便形成最終邊坡。當最終邊坡角過陡時,穩定性差,易滑坡,危及人員和設備的安全,導致停產閉坑;當其過緩時,會降低采礦經濟效益。