露天煤矿滑坡灾变机理及控制的对策研究

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  【摘要】文章对边坡工程的地质条件进行了分析,由此确定了滑坡的影响因素和主要类型,并且对边坡滑坡的灾变极力进行了进一步的分析。并且根据现场试验和数值方法证实了方案具有一定的可靠性。
  【关键词】露天煤矿;滑坡;灾变机理;控制对策
  1、前言
  露天煤矿随着采场的不断加深,边坡所暴露的维持时间、面积和高度也在逐渐的增加,从而增加了露天煤矿发生滑坡事故的可能。这在一定程度上不仅扰乱了矿山在安全生产方面的正常秩序,而且也造成了巨大的经济损失,严重的威胁到员工的生命安全。所以,对露天煤矿边坡工程的稳定性进行有效的分析,做出科学的预测,积极有效的采取措施与对策,是亟待解决和日益突出的技术难题。
  2、影响露天煤矿滑坡灾变机理的主要因素
  煤矿的滑坡灾变机理形成的条件主要包括水文地质、地貌特征、地质构造和层岩性等。它的诱发因素主要包括地震、水位的升降、河岸冲刷和大气降雨等自然原因,同时还包括了爆破作业、破坏植被、生活和工农业用水的渗透、采空塌陷、坡顶加载和开挖坡脚等人为原因。根据对工程地质的调查研究,其中,影响露天煤矿灾变机理的主要因素是地震动、开挖破坏、岩性和水等。
  (1)震动的影响。露天煤矿的运输通道一般都是设置在坡体上,而卡车的速度相对较快,车载重大。动静荷载在经过相互叠加之后严重影响了坡体的作用力。
  (2)边坡临空的影响。露天煤矿在进行开挖之后,形成了临空面,很容易破坏边坡的地形和原始引力平衡。经过重力的作用,坡体出现变形,导致裂缝的出现,地表水的渗入降低了岩土强度,形成了互动面。
  (3)岩性条件的影响。煤矿煤层的顶底板岩层,各个矿区的地质条件、煤层赋存状况、开采工艺等不尽相同,而且由于软弱层的因素的影响,强度较低;岩层的层间距不同、内摩擦力不同,级配很差;受地质构造的影响,构造面强度非常低。
  (4)水的影响。边坡岩体受第四系水冻结、渗流、潜蚀和软化的影响,大大的降低了边坡的稳定性。
  3、滑坡机理的有效分析
  露天开采的翻盖层(一般为第四系)多数属于松散体,在水的作用力下,出现后缘错落,刚开始主要是沿着第四系的底界面逐渐的向前滑移,前缘和中部通过主滑段的推理作用,从坡脚的强风化位置剪出并破坏泥砾岩。滑坡的机理主要是受水和岩性的影响,在采坑坡顶没有完全疏干的情况下,导致第四系水几乎全部流入坑内,使整合面泥岩的强度不断降低。经过第四系水的渗流作用和软化作用,白垩系泥岩沉降界面和边坡会沿第四系砂层出现滑动,使前缘的运输便道遭到破坏。滑动的主要演变模式包括:切坡重新的分配和坡脚的应力,边坡在白垩系泥岩沉积的界面出现滑动时,造成坡顶拉裂,由此逐渐的形成了坡内的剪切面,在各种诱发因素的作用力下,滑动面出现剧烈滑动导致灾害发生。
  4、露天煤矿滑坡灾变的控制对策
  4.1疏排降水
  针对水对露天煤矿灾变机理所造成的影响,进行疏排降水,主要目的是把煤矿附近和滑坡体内的地下水疏干,有效的降低水位,使岩体内的内聚力和摩擦角有效提高。
  疏干水还包括:
  (1)地表水的治理原则:相对于不在滑坡体内的地表水,可以用拦截旁引的方式治理;而相对于在滑坡体里面的地表水,则可以引用防渗和尽快排出去的方式治理。
  (2)地下水的治理原则:治理地下水可以采用排水的方式,使地下水的水位有效降低,减轻或者是消除地下水对滑体所造成的物理化学的相对破坏作用。同时也减轻水对滑体所产生的动水压力、托浮力和静水压力。
  4.2锚索加固
  根据对露天煤矿灾变的机理分析,在加固这方面对单个边坡滑坡,可以有效的使高压的劈裂注浆技术和预应力锚索框架梁的控制技术结合起来对边坡加固,两种技术的相结合,不但根据高压劈裂注浆的方式使锚固力有效提高,同时还使预应力锚索框架梁所具备的优势充分的得到体现,使软弱的岩土体的张拉力能够较好的实施。此外,根據锚索可以施加一定的预应力,使正应力在滑面上有效的增大,同时对滑面周围的岩体施加压力形成压密带,使边坡的抗滑能力得以增加,同时也使滑面的抗剪强度得到增大,有效的使边坡的稳定系数不断的提高,不仅可以稳定边坡,还可以起到很好的加固作用与效果。
  4.3削坡卸载
  对滑体的上部作用力进行削坡,且滑体的后部坡面和表面上存在的滑坡裂痕处理好夯填,使边坡的稳定性得到一定的增强,并且在一定程度上减轻接触面所承受的下滑力。在运输的过程中,应该尽量减轻车载的重量,有效的减轻动静荷载在相互叠加的情况下对坡体所产生的作用力。
  4.4远程监测
  为了有效、实时的掌握边坡岩体的锚索等一些加固结构所处的工作状态和内部的应力变化,必须运用一些新的技术设备对边坡的岩体进行远程监测。
  在布置监测点的时候应注意一下基本原则:
  (1)及时并且准确的监测好边坡内应力在发生变化的情况下的敏感位置;
  (2)沿着边坡的重点以及走向监测裂缝在继续形成的情况下的剖面周围的位置,同时还要兼顾到其他的区域;
  (3)在垂直的边坡上,设置监测点的时候要把边坡的走向尽量的形成剖面,以便于对同一个剖面的内坡体在不同的标高处所产生的应力变化规律进行有效的分析。
  5、结束语
  露天煤矿灾变机理已经越来越受到人们的关注,本文通过对露天煤矿灾变机理的分析以及探讨,确定了地震动、开挖破坏、岩性和水作用对滑坡的影响,根据影响滑坡的因素,提出了相应的控制对策。
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