矿山边坡地质灾害工程治理技术应用探析.pdf

世界有色金属2023年8月上148矿山边坡地质灾害工程治理技术应用探析胡景峰，李叶刚（江西省地质局第五地质大队江西省新达地质灾害防治有限公司，江西 新余 3 3 8 0 0 0）摘 要：在矿山开采过程中，常发生边坡地质灾害，对矿山开采造成严重影响，因此必须采取有效措施治理矿山边坡地质灾害。在进行边坡地质灾害工程治理时，需综合考虑当前灾害状况，运用先进的治理技术。由于边坡地质灾害具有突发性，因此在治理工程中应注重监测工作，以提高治理效果。本文针对研究矿山边坡地质灾害工程治理技术，分析了其特点、分类和应用范围，并提出了相应的治理措施，旨在为矿山边坡地质灾害工程治理提供参考，促进我国矿山开采行业的稳定发展。关键词：矿山；边坡；地质灾害治理中图分类号：P 6 9 4 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 2-5 0 6 5（2 0 2 3）1 5-0 1 4 8-3Exploration and application of engineering treatment technology for geological hazards in mining slopesHUJing-feng,LIYe-gang(J i a n g x i X i n d a G e o l o g i c a l D i s a s t e r P r e v e n t i o n a n d C o n t r o l C o.,L t d.,F i f t h G e o l o g i c a l B r i g a d e o f J i a n g x i P r o v i n c i a l G e o l o g i c a l B u r e a u,X i n y u 3 3 8 0 0 0,C h i n a)Abstract:I n t h e p r o c e s s o f mi n i n g,g e o l o g i c a l d i s a s t e r s o n s l o p e s o f t e n o c c u r,w h i c h s e r i o u s l y a f f e c t mi n i n g o p e r a t i o n s.T h e r e f o r e,e f f e c t i v e me a s u r e s mu s t b e t a k e n t o ma n a g e g e o l o g i c a l d i s a s t e r s o n mi n e s l o p e s.Wh e n c a r r y i n g o u t e n g i n e e r i n g t r e a t me n t o f s l o p e g e o l o g i c a l h a z a r d s,i t i s n e c e s s a r y t o c o mp r e h e n s i v e l y c o n s i d e r t h e s p e c i f i c s i t u a t i o n o f t h e c u r r e n t s l o p e g e o l o g i c a l h a z a r d s a n d u s e a d v a n c e d t r e a t me n t t e c h n o l o g i e s t o c a r r y o u t c o r r e s p o n d i n g t r e a t me n t w o r k.D u e t o t h e s u d d e n n a t u r e o f s l o p e g e o l o g i c a l d i s a s t e r s,i t i s n e c e s s a r y t o p a y a t t e n t i o n t o s t r e n g t h e n i n g t h e mo n i t o r i n g w o r k w h e n c a r r y i n g o u t s l o p e g e o l o g i c a l d i s a s t e r e n g i n e e r i n g t r e a t me n t,i n o r d e r t o i mp r o v e t h e e f f e c t i v e n e s s o f s l o p e g e o l o g i c a l d i s a s t e r e n g i n e e r i n g t r e a t me n t.T h i s a r t i c l e ma i n l y a n a l y z e s t h e c h a r a c t e r i s t i c s,c l a s s i f i c a t i o n,a n d a p p l i c a t i o n s c o p e o f g e o l o g i c a l h a z a r d e n g i n e e r i n g t r e a t me n t t e c h n o l o g y f o r mi n i n g s l o p e s,a n d p r o p o s e s r e l e v a n t t r e a t me n t me a s u r e s.T h e a i m i s t o p r o v i d e c e r t a i n r e f e r e n c e a n d r e f e r e n c e f o r c a r r y i n g o u t g e o l o g i c a l h a z a r d e n g i n e e r i n g t r e a t me n t w o r k f o r mi n i n g s l o p e s,t h e r e b y p r o mo t i n g t h e s t a b l e d e v e l o p me n t o f C h i n a s mi n i n g i n d u s t r y.Keywords:mi n i n g;S l o p e;G e o l o g i c a l d i s a s t e r ma n a g e me n t收稿日期：2 0 2 3-0 5作者简介：胡景峰，男，生于1 9 9 1 年，江西新余人，硕士研究生，水工环地质工程师，研究方向：地质灾害勘查与治理设计、边坡勘查设计，基坑设计等岩土设计。随着我国经济的发展，对矿产资源的需求越来越大。在矿山开采过程中，由于采矿工艺的限制，容易引发矿山边坡破坏。边坡是由天然和人为因素共同形成的斜坡，是最基础也是最常见的工程地质形态。在自然冲刷和施工压力的作用下，边坡的结构变得非常脆弱，导致各种地质灾害。尤其在我国，由于矿体地质的特殊性，发生边坡地质灾害较为普遍，形成了一系列的地质灾害链。因此，为实现对开采出的矿山的有效治理，需要根据具体情况，并结合我国的地质环境和边坡地质灾害的成因，制定相应的治理方案，确保边坡地质灾害得到有效治理。1 矿山边坡地质灾害相关内容的概述1.1 滑坡形成的原因（1）矿体的物理性质。矿体的物理特性对边坡的稳定性影响重大。当矿体岩石强度较低时，在受到外界压力或负荷时容易发生破坏，导致边坡崩塌；当矿体岩石韧性较低时，在受到外界压力或挤压时容易发生破坏和崩塌；而当矿体岩石稳定性较低时，易导致边坡滑动和崩塌1。（2）矿体内部结构面的发育特征。矿体形成时，常会在其内部发育出多个构造面。地质条件的变化会影响矿体的完整性，这在我国的许多山地地区都存在相似情况。理论上说，这类构造面的剪切强度不能超过滑坡极限，当发生滑动时会引发滑坡问题。相比于边坡上的剪切应力大，其他软质构造表面上看起来并不明显，但其本身的剪切强度却没有边坡上的那么大2。1.2 矿山边坡特点（1）边坡的类型。边坡主要可以分为土壤边坡和岩质边坡两大类：土质边坡：这种边坡多出现在软弱、粘性或砂质的边坡上。土壤边坡的形成通常是由于大量降雨引发的山崩。根据土壤性质的不同，土壤边坡可以进一步分为黄土崩塌、粘滞滑坡和堆积层崩塌等类型3。岩质边坡：岩质边坡是一种沿构造面分布，断裂破碎带分布，节理裂隙发育，塑性较大的泥质地层。该边坡一般出现在层状或薄层状的沉积岩、层状云母片岩及物理岩区。大多数岩质边坡呈纵向长型，呈现均一或接近梯形。从断面来看，滑移速度在滑面不同部位上不均匀，形成了许多阶梯式的构造。同时，滑壁与沟道的滑移大小也存在差异。岩质边坡可能会发生大规模、大范围的崩塌，对周边环境带来极大的危害4。（2）边坡的基本特点。在大型矿山开采过程中，会形成采空区的坡度，其实际坡度比传统的采空区要大得多，一般可达数百米。由于边坡坡度很大，部分边坡可能与井底呈垂直关系，使岩体暴露在外5。边坡治理是一项耗时长、投资大的工程。由于是自上而下开采，实际开采时间很长，常常超过十几年。在矿山开采中，爆破是一种常见的工艺，挖掘和爆破过程中会产生巨大的声浪；机械运转时也会产生巨大的震动。运载工具的往复运动对岩体稳定性影响较大，直接关系到边坡的稳定性。（3）边坡支护工程的重要性。缓解和控制矿山边坡应力变形状况。矿体的应力和变形是影响矿山安全的重要因2023年8月上 世界有色金属 149素。通过对边坡的支护，可以有效地控制边坡受力和变形。在控制边坡变形时，我们应充分利用边坡支护的功能。边坡的总体变形与其结构特点、应力、变形特点等紧密相关。边坡的破坏模式主要有三种：第一种是发生在边坡上沿着节理面或断裂面的倾覆变形；第二种是低倾角边坡在重力作用下，由于裂隙产生的平移拉裂；第三种是楔体变形，由两个结构面交汇导致楔体发生变形，并沿坡体方向滑移6。降低和避免危岩体坠落概率。在矿山开采过程中，由于边坡的安全状况较差，经常发生落石事故。岩体受到爆破、开挖等外力的影响，容易产生裂隙，这些裂隙被称为危岩体。在矿产开发和采集的过程中容易发生塌方事故，因此，为了避免生产过程中的安全隐患问题，我们不仅需要采取行之有效的管理措施，还需要采取预防措施。在实际施工中，可根据岩体的尺寸大小采取适当的措施7。在危岩体围护中，使用不同种类的软体网片对危岩体进行充分防护。为了避免危岩体发生空间位移，需要对其施加竖向力，防止滑移，并实现控制危岩体、保护施工人员的目标。2 边坡地质灾害治理的现状随着国家经济建设步伐的加快，我国的矿山因其丰富的天然矿产资源备受瞩目。然而，由于人类工程活动的不断增加，该地区的地质环境遭受严重破坏，导致边坡地质灾害频繁发生。目前，矿山边坡地质灾害的防治效果还不尽如人意。面对社会对边坡地质灾害的重视，各部门也都采取了相应的对策。在实际治理中，我们应坚持“一劳永逸，不留后患”的原则8。部分单位或部门也在进行相关技术的创新与探索，主要集中在新技术的引入与应用上。虽然与公众预期略有差距，但仍然取得了一些积极成果。3 金属矿山边坡地质灾害的原因分析（1）地下水冲击。金属矿山边坡地质灾害的一大主要原因是地下水的渗透。由于矿山开采区域通常存在大量的地下水，这些地下水会在碎裂的岩体中长时间流动和冲击，给本来就不稳固的金属矿山岩体施加额外的压力。同时，在水的作用下，岩体容易软化、泥化，减少抗滑阻力，增加下滑力，这些影响都会导致矿山岩体处于不稳定状态。当地下水在岩体中扩散和冲刷时，如果矿山边坡与大气相通，就会存在大气压。岩体中的水压会不断积累，直到高于大气压力，这会导致边坡处的泄压。这种泄压现象可能会增加边坡滑坡灾害的风险。（2）爆破作业影响。爆破施工是矿山开采中常用的一种形式，它可以提高施工效率。通过爆破，可以轻松清除上面的土层和岩石层，使下方的矿体暴露出来。爆破施工通常是在岩石上钻孔，然后在孔洞中放置炸药。为了确保爆破活动的安全性，需要精确计算爆破深度、半径和影响范围。然而，在实际工程中，爆炸产生的冲击波会通过岩土介质传播，而岩土介质本身并不牢固。在冲击波的作用下，岩土介质的结构将发生变化，进而引发地质灾害。（3）岩体内结构发育程度的影响。岩体内的结构发育程度指的是岩石中存在的裂缝、节理、层理、岩体组合等结构特征的程度。首先，岩石中的裂缝和节理是岩体内部的弱点，容易发生滑动和滑坡。如果裂缝和节理发育程度较高，特别是与边坡倾向和坡度一致的裂缝和节理，将削弱边坡的稳定性。其次，岩石中存在的层理和岩体组合也会影响边坡的稳定性。当层理和岩体组合与边坡倾向和坡度不一致时，它们可能会形成剪切面，导致边坡发生滑动和滑坡。同时，岩体内的空洞和溶蚀也会影响边坡的稳定性。如果岩体中存在大型空洞或溶蚀通道，会削弱岩体的整体强度，也会导致边坡发生塌陷和崩塌。（4）边坡几何稳定性差。边坡几何稳定性差是金属矿山边坡地质灾害的一个常见原因。金属矿山边坡通常由岩石或土壤构成，而这些材料本身可能存在一些固有的脆弱点和不稳定因素。边坡过于陡峭会增加边坡发生滑动和滑坡的风险。特别是在地质条件较差的情况下，边坡容易受到重力和水力的影响，导致坡面破裂和滑动。4 矿山边坡地质灾害工程治理技术（1）混凝土砂浆喷涂技术。混凝土砂浆喷涂技术是在矿山边坡地质灾害工程治理中常用的一种方法。它通过使用喷涂设备将混凝土砂浆喷洒在边坡表面，形成一个坚固的保护层，以增强边坡的稳定性和抗滑能力。在实际应用中，首先需要对边坡进行勘察和分析，确定施工方案和砂浆配合比。然后，将混凝土砂浆制备好，并使用喷涂设备将砂浆喷洒在边坡表面。喷涂时需要注意均匀覆盖整个边坡表面，并确保砂浆与边坡表面的粘结良好。喷涂后，砂浆会逐渐凝固和硬化，形成一个坚固的保护层。同时，混凝土的强度应大于C30，以确保喷射后的结构满足设计要求。控制喷涂厚度的范围可以防止喷涂过浓或过轻造成二次崩塌等不良现象。喷涂过浓可能导致砂浆流动性不佳，难以均匀喷涂，造成喷涂层不均匀或局部过厚；喷涂过轻可能会导致混凝土层不够厚，无法达到补强效果。此外，还需要注意施工过程中的喷射速度和喷射压力的控制，以确保混凝土砂浆的均匀喷涂和紧密粘结。同时，对于特殊情况下的施工，如在垂直或倾斜面上进行喷射，需要采取相应的施工措施，以确保施工质量和安全。（2）预应力锚杆(锚索)技术。预应力锚杆（锚索）是一种常用的岩石加固技术，它可以将较疏松的岩石与锚索相连接，在岩石的两侧施加压力，形成一个连续的压缩带，提高岩石的强度。通过适当设置锚杆（锚索）或与之相连接的方式，预应力锚索可以对邻近的锥形压缩区进行挤压。在预应力的作用下，岩石三向应力得到明显增强，提高了岩石的强度和稳定性。同时，在岩石中应用预应力锚杆（锚索），可以有效地将其与岩石结合起来。预应力锚杆（锚索）通常由高强度钢丝绳或钢筋构成，具有较高的抗拉强度和刚度，能够承受较大的拉力。通过预应力锚杆（锚索）的施工和张拉过程，可以使岩石形成一个稳定的压缩带，提高岩石的整体强度和稳定性。此外，在岩石工程中，预应力锚杆（锚索）的应用非常广泛，可以用于地下工程、岩体坡面加固、隧道支护等。它不仅能提高岩石的强度和稳定性，还能有效防止岩石的破碎和滑动，为工程的安全和可持续发展提供保障。（3）注浆技术。注浆技术是在矿山边坡地质灾害治理工程中常用的方法之一。通过将浆液注入岩土层内部，改善边坡岩土层的整体性能和安全指标，提高岩土层的抗滑能力。在注浆过程中，为了保证注浆质量，减少因注浆质量不达标世界有色金属2023年8月上150而引起的事故，必须合理控制注浆压力、水灰比等参数。通过合理控制注浆压力，确保浆液充分填充裂缝，达到预期的加固效果。同时，合理控制水灰比例可以保证浆液的流动性和粘度，提高注浆效果。在特殊施工过程中，可以采用重浆注浆修复的方法，以保证对岩体的加固和改善能够在短时间内有效实施。然而，在地层构造中，由于地层含水率较高且接近地下水，岩体之间黏性较差，注浆技术在工程上的应用可能会受到一定的限制。在这种情况下，需要结合地质条件和施工要求，选择适当的注浆材料和方法，以确保注浆效果和工程的安全性。（4）挡土墙技术。坡护技术是地质灾害防治中常用的一种方法，适用于各种大、中、小型滑坡的防治。其基本原则是利用墙体结构的强度和受力特性来抵御滑坡和结构岩体的滑动，确保结构的稳定性，降低山体构造的崩塌风险。在实际工程中，采用坡护技术需要注意以下问题。首先，施工单位应合理布置围护结构，确保施工质量符合要求。通过对墙体进行宏观优化，可以有效地避免由于围护结构不合理而导致治理效果不佳，无法达到预期的处理标准。此外，还需要注意选择合适的材料和施工方法，以确保墙体的稳定性和耐久性。施工过程中应注意加强对基础的处理，采取合适的防水措施，以防止水分渗透和土壤侵蚀。（5）抗滑桩技术。抗滑桩技术是矿山边坡地质灾害工程治理中常用的一种方法。它通过在边坡内部钻设钢筋混凝土桩，以增强边坡的抗滑能力和稳定性。抗滑桩技术的应用可以有效地控制和减轻边坡的滑动和滑坡风险。在实际操作中，首先需要根据边坡的具体情况进行勘察和设计，确定抗滑桩的类型、数量和布置方式。然后，通过钻孔设备在边坡内部钻设钢筋混凝土桩，并将其与边坡岩土层牢固连接。抗滑桩的长度和直径会根据边坡的高度、坡度和地质条件等因素进行合理的设置。抗滑桩技术的应用具有许多优点。首先，抗滑桩能够提供较大的抗滑力和抗滑阻力，有效地减少边坡的滑动和滑坡风险。其次，钢筋混凝土桩具有较高的强度和刚度，能够增加边坡的整体稳定性和抗滑能力。此外，抗滑桩还能够分散边坡上的应力集中，减轻局部应力的影响，从而降低边坡的变形和破坏。（6）自然坡率法。自然坡率法是一种常见的边坡地质灾害控制手段，其主要目的是通过控制边坡的高度和坡度来实现边坡的稳定和安全。自然坡率法具有施工成本低、控制难度小和施工便利等优点。与重新加固边坡相比，自然斜率法无需大量的修补工作，只需在原有的边坡上保留原有的岩石构造，即可达到稳定的目的。在应用自然坡率方法时，工程团队需要对边坡的高度和坡度进行精确的计算，并确保这两个数值都在可接受的范围内。需要结合具体的矿山边坡地质特征进行合理的设计和计算，以确保边坡的稳定性和安全性。（7）柔性防护网。柔性防护网是一种新型防护结构系统，它是一种由高强度合成纤维材料制成的网状结构，可以在边坡表面进行覆盖和固定。柔性防护网的应用可以有效地增强边坡的稳定性和抗滑能力。它能够形成一个连续的防护层，有效地抵抗边坡上的冲击力和侵蚀作用。同时，柔性防护网还能够分散冲击力，减少边坡表面的局部应力集中，并减轻边坡的变形和破坏。在实际应用中，首先需要对边坡进行准确的定位和清理，确保表面平整。然后，将柔性防护网铺设在边坡表面，并使用钢钉或其他固定装置将其牢固固定。在铺设过程中，需要根据边坡的具体情况和要求进行网片的搭接和连接，以确保整个防护网的连续性和完整性。（8）钢花管注浆法。钢花管注浆法是一种常用的边坡地质灾害治理技术。在实际应用中，首先需要在边坡岩土层中钻设钢花管，确保其深入到需要处理的区域。然后，通过钢花管将浆液注入到岩土层内部。浆液中的材料可以根据具体情况选择，常见的有水泥浆和聚合物浆料等。注入浆液后，浆液会在岩土层内形成固化体，从而改善岩土层的整体性能和安全指标。通过注浆的方式，可以填充岩体中的空隙，增加岩土层的强度和稳定性，有效地改善边坡的抗滑能力。在采用钢花管注浆加固方法的设计阶段，必须对边坡的岩土特性进行详细的分析，并对节理面进行处理。通过充分了解岩土体的特点，可以更好地确定钢花管的布设位置和注浆方案，以确保治理效果和施工质量。（9）生物工程法。生物工程法是一种有效的矿山边坡固化与绿化方法，可以通过利用绿色植被的根系结构来固定矿山边坡。这种方法不仅能有效地增强边坡的稳定性，还具有良好的生态效益。在应用生物工程法时，施工单位可以通过人工铺设草坪的方式将草坪运送至边坡位置，并按照特定的技术规范进行铺设，从而形成具有较高稳定性的草坪覆盖。此外，施工单位还可以采用液压喷播种草技术，将草种、保水剂和水纤维等混合物借助喷播机械喷射到边坡保护区域，以快速实现绿化。这些方法在矿山边坡固化和绿化方面具有广泛的应用场景，并且具有很高的环保价值。通过采用生物工程法，可以有效地增加矿山边坡的稳定性，减少土壤侵蚀和水土流失，并提供良好的生态环境。因此，生物工程法在矿山工程和环境保护中具有重要的作用。5 结语因此，在矿山边坡地质灾害治理工程中，施工人员应着重对边坡地质特征及诱发因素进行分析。积极采取各种技术措施，使边坡地质灾害得到了有效控制。尽可能地提高边坡地质灾害的治理效果，为矿山安全生产工作和边坡地质灾害治理工作的可持续发展打下良好的基础。1王亮亮.边坡支护工程在矿山地质灾害治理施工中的应用J.世界有色,2023(06):226-228.2黄莉.边坡支护工程在矿山地质灾害治理施工中运用分析J.世界有色,2023(03):190-192.3严昌领.矿山边坡地质灾害工程治理技术方法分析J.世界有色,2023(03):202-204.4洪火林,王文金,邹定安等.废弃露天矿山边坡地质灾害治理措施思考J.山西冶金,2022,45(08):176-177.5石玲娣.边坡支护工程在矿山地质灾害治理施工中的应用J.世界有色,2022(19):196-198.6朱泽军.边坡支护工程在矿山地质灾害治理施工中运用分析J.中国通报,2022(06):29-31.7张小跃.矿山地质灾害治理工程施工中边坡稳定问题及滑坡治理方法J.世界有色,2021(11):94-95.8夏训文.边坡支护工程在矿山地质灾害治理施工中的应用研究J.中国通报,2020(12):191-192.