矿山滑坡地质灾害治理工程技术研究.pdf

世界有色金属2023年8月下196矿山滑坡地质灾害治理工程技术研究赵明星（沈阳建材地质工程勘察院有限公司，辽宁 沈阳 1 1 0 0 0 4）摘 要：滑坡最为矿山地质灾害中十分常见的一种形式，对工作人员生命财产安全和矿产资源开采工作的开展具有十分严重的影响，为进一步提高矿山滑坡智力水平，本为以实际工程案例为研究对象，深入分析矿山滑坡地质灾害治理工程技术，所得结论如下：系统性论述了矿山边坡治理应遵循的主要原则以及现阶段较为常见且具有较好效果的矿山滑坡地质灾害治理方法；以实际工程为研究对象，深入分析了“削坡/清坡；主、被动防护网支护；锚杆格构梁锚固”的综合治理方案中削坡/清坡、锚杆格构梁锚固等技术节点的关键内容。本文研究内容对于提高矿山滑坡地质灾害治理水平，促进矿产企业持续、健康发展具有一定借鉴作用。关键词：矿山工程；滑坡治理；地质灾害治理；治理技术中图分类号：P 6 4 2.2 2 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 2-5 0 6 5（2 0 2 3）1 6-0 1 9 6-3Research on engineering technology for geological disaster management of mine landslidesZHAOMing-Xing(S h e n y a n g B u i l d i n g Ma t e r i a l s G e o l o g i c a l E n g i n e e r i n g S u r v e y I n s t i t u t e C o.,L t d,S h e n y a n g 1 1 0 0 0 4,C h i n a)Abstract:I n o r d e r t o f u r t h e r i mp r o v e t h e i n t e l l i g e n c e l e v e l o f mi n e l a n d s l i d e,t h i s i s t o t a k e t h e a c t u a l e n g i n e e r i n g c a s e a s t h e r e s e a r c h o b j e c t,i n-d e p t h a n a l y s i s o f t h e e n g i n e e r i n g t e c h n o l o g y o f mi n e l a n d s l i d 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,a n d t h e c o n c l u s i o n s a r e a s f o l l o w s:T h e ma i n p r i n c i p l e s t h a t s h o u l d b e f o l l o w e d i n mi n e s l o p e t r e a t me n t a n d t h e mo r e c o mmo n a n d g o o d e f f e c t o f mi n e l a n d s l i d 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 me t h o d s a t t h i s s t a g e a r e s y s t e ma t i c a l l y d i s c u s s e d;T a k i n g a c t u a l e n g i n e e r i n g a s t h e r e s e a r c h o b j e c t,i n-d e p t h a n a l y s i s o f s l o p e c u t t i n g/s l o p e c l e a r i n g;A c t i v e a n d p a s s i v e p r o t e c t i o n n e t w o r k s u p p o r t;A n c h o r i n g o f b o l t l a t t i c e b e a ms i s t h e k e y c o n t e n t o f t e c h n i c a l n o d e s s u c h a s s l o p e c u t t i n g/s l o p e c l e a r i n g a n d a n c h o r i n g o f b o l t l a t t i c e b e a ms.T h e r e s e a r c h c o n t e n t o f t h i s p a p e r h a s a c e r t a i n r e f e r e n c e r o l e i n i mp r o v i n g t h e ma n a g e me n t l e v e l o f g e o l o g i c a l d i s a s t e r s i n mi n e l a n d s l i d e s a n d p r o mo t i n g t h e s u s t a i n a b l e a n d h e a l t h y d e v e l o p me n t o f mi n e r a l e n t e r p r i s e s.Keywords:mi n e e n g i n e e r i n g;l a n d s l i d e t r e a t me n t;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;g o v e r n a n c e t e c h n i q u e s收稿日期：2 0 2 3-0 6作者简介：赵明星，男，生于1 9 9 3 年，汉族，辽宁铁岭人，本科，助理工程师，研究方向：水工环地质。矿产资源作为社会发展和工业进步的重要前提，在我国发展道路中起着十分重要的作用。近年来，随着社会经济和科学技术的飞速发展，对矿产资源的需求量逐步增加，矿产资源开采数量也随着增长1。资源需求量的增长使得矿山开采技术的发展进入了全新的阶段，此举在促进行业发展的同时也为行业带来了新的挑战，尤其矿山开采过程的安全问题。在矿山开采工作中安全生产依旧是整个行业的核心内容2。在实际生产过程中，矿产开采工作改变了原有地质状态，岩土体在其自身应力释放作用和降雨等影响下，极易发生滑坡、崩塌等地质灾害，严重影响人民群众的生命财产安全3。基于此，为进一步提高矿山滑坡治理水平，本文以实际工程为研究对象，深入分析滑坡治理技术要点，以期为后续相关工作的开展提供借鉴。1 工程概况某边坡为露天采场主要采岩石料供建筑用，目前采石场已经关停多年，植被茂密，地形起伏较大，总体上北、北东侧高南低，地块北侧原采石场开挖形成的人工边坡高陡，坡体裸露，楔行体、临空面分布密集，属岩质边坡，边坡延伸长约600m，高约40m120m不等，坡度45 75，坡脚距离地块规划用地红线约5m40m。局部可见受开挖爆破形成的不利结构面和危岩体等，边坡存在滑坡危害，急需开展治理工作。2 工程地质条件2.1 工程地质条件本区域内构造形迹发育，主要有褶皱和断裂。但根据勘探揭露，场地内未发现明显不良地质构造。总体而言，场地区域地质稳定性较好。勘察边坡场地原始地貌属剥蚀残丘地貌。现场地为荒地，植被较茂密，坡脚采石场的开挖，形成了高约50m120m的人工边坡。根据钻探揭露，场地内揭露地层为人工填土（Qml），基岩为晚白垩系列石马组花岗岩（K2sh）。各土层特征分述如下：人工填土（Qml）灰黄色，灰色，主要由基岩碎块及残积土堆填而成，主要为中、微风化花岗岩，碎块含量约59%，块径大多10-20cm，结构松散。现场重型动力触探试验校正后N值介于10.5击16.0击。厚度介于4.20m15.20m，平均11.45m。微 风 化 花 岗 岩（K2sh）青 灰 色，粗 粒 结 构，块 状构 造，主 要 矿 物 成 分 为 长 石、石 英 及 云 母。在 钻 探 控制 深 度 内，场 地 内 各 钻 孔 均 有 揭 露，揭 露 厚 度 介 于6.70m8.10m，平均7.50m。测得其饱和单轴抗压强度值介于51.2MPa81.1MPa，平均值为65.1Mpa，属坚硬岩。2023年8月下 世界有色金属 1972.2 水文地质条件工程区地表水系发育，呈树枝状，山区以水库水渠、山间河流为主，侵蚀作用强烈，区内河流一般为雨源型河流，径流量随雨量多少而变化。地下水类型主要为上覆第四系孔隙性潜水及岩体构造裂隙水；孔隙水及岩体裂隙水，水量贫乏。地下水除接受大气降水补给外，同时也接受附近河流侧向补给。勘察边坡场地内地表水主要由大气降水补给。边坡背后为自然山体，汇水面积较广，雨季时形成的洪水冲刷侵蚀坡体上方土体，并伴有下渗浸泡现象，具径流量较大、时间短、流速大等特点。根据钻孔揭露，场地地下水主要为基岩裂隙水，含水介质为基岩风化裂隙、构造裂隙，呈网络状和脉状，地下水的分布不均匀。由于地下水的连通性有限，加上岩体裂隙充泥，因此，场地内岩土体渗透性较弱，富水性较差。基岩裂隙水主要接受大气降雨补给，地下水径流条件好，区内地形高差较大，地下水总体上由北向南迳流。2.3 边坡稳定性评价根据对现状边坡的野外地质调查、定性及半定量分析，场地坡面堆积大量碎石，结构松散，坡高约80m，坡度约45 50，坡率约为1 11 0.87，参照 建筑边坡工程技术规范（GB50330-2002），判定边坡为稳定性较差不稳定。坡面现状分布较厚松散状碎石，现状边坡处于稳定性较差不稳定状态，在连续雨水影响下，坡面土体的稳定性会进一步降低，存在局部崩塌及滑坡的极大可能。根据钻探揭露和钻孔简易水文地质观测，场地地下水含水介质为弱透水层，场地地下水相对贫乏，其主要的补给来源为大气降水，受气候影响而呈动态变化。根据本次勘察揭露各地层的组成成分和结构特征，在雨季尤其是在连续降雨条件下，地下水位迅速上升，导致岩土体处于饱和状态，容重增大，抗剪强度降低，在土体自重和地下水作用下，场地的人工边坡有产生滑坡的可能性，地下水对边坡稳定性有不利影响。3 常见矿山滑坡治理手段分析3.1 治理原则（1）防治工程应遵循“安全、可靠、长效、美观、环保”的总原则。（2）防治工程实施后，保护主体工程在有效使用期内安全有效运行，保证边坡在各种不利荷载组合条件不产生新的变形破坏或滑移。（3）防治工程要因地制宜，抓住控制边坡稳定性的主要因素，确定适宜的防治方案，尽量节省工程费用。（4）在现有的技术条件下，防治工程应做到技术成熟、施工易行、安全可靠和经济合理。（5）治理工程施工应尽量减少对环境的破坏和对周边居民的影响。3.2 设置锚杆锚杆由于其自身结构特点，能够深入完整岩体中，并通过注浆工艺所形成的锚固体为滑坡位置提供锚固力，使边坡能够形成整体，以达到加固滑坡体的作用。锚杆的最大作用是使得边坡土体、滑坡体等形成完整整体，加强其结构完整性，以达到防治滑坡的作用，在实际工程中根据需求可分为预应力锚杆和非预应力锚杆，其中预应力锚杆是在施工期间在锚杆中施加预应力以抵抗滑动体滑动，非预应力锚杆是通过锚杆末端锚固体与滑坡表面梁体相结合，形成稳固结构以达到防治滑坡的作用4。此外锚杆技术还可结合组合梁技术，即针对相对薄弱岩体位置，将其作为梁结构，通过锚杆技术对其进行加固，以增大岩体相互间作用力，增大岩块间摩擦力以及挠度，达到提高整体抗弯强度，减少变形、弯曲几率的作用。3.3 回填护坡技术针对较小范围矿山边坡，尤其坡度和高度均较小的矿山边坡，其回填工作量较小，回填治理成本较低且对矿产资源开采不会产生较大影响的条件下，往往采用回填护坡技术。回填护坡技术是针对问题边坡采用级配碎石进行回填，以达到提高边坡稳定性的目的5。回填护坡中级配碎石的透水性是材料选择的重要指标，滑坡灾害的产生往往与地下水条件有着较强的关联性，回填护坡若不能满足排水需求，地下水和降雨等作用会反侵入边坡土体，同时会抬升边坡结构的地下水位线，可能导致滑坡灾害发生。在回填护坡技术的施工过程中，为保证整体结构稳定性，在填筑前应对现状边坡表面碎石以及植被杂物等进行清理，填筑过程中应按照相关规范要求分层填筑并碾压夯实，确保回填物质结构满足稳定性要求。3.4 排水施工技术降雨作用是矿山滑坡的一个重要诱发因素，对滑坡体进行治理过程中，有效的设置排水体系，让水体顺利排离滑坡体是十分重要的一个过程6。排水体的设置应保证在降雨过程中能够顺利将滑坡体及周边表面积水顺利快速排除，防止径流的形成。在矿山滑坡的治理过程中，排水体的设置必须提高硬化水平，合理应用现浇混凝土技术，按照相关规范要求设置排水体的尺寸及位置。4 滑坡治理工程技术4.1 削坡、清坡工程根据现状斜坡体的分布位置和坡脚用地场地规划设计标高，拟开挖边坡坡脚线按项目用地红线向外扩2.5m作为今后边坡的坡底线。根据地层分布情况，边坡削坡坡率分别为1 1.2、1 1.3、1 0.4的原则分级削坡，分级削坡高度原则上控制在约20m，削坡间坡率的变化应采取弧化过渡，严禁出现突兀状坡面。土方开挖技术要求：土方工程开挖轮廓位置和开挖断面应符合设计图的规定。大范围及大量的土方应采用机械开挖，机械开挖时在接近设计线或面时应留有一定的厚度采用精细开挖修整到设计面。完成后的基槽、边坡面应予整修，使其表面平整，以适应垫层摊铺作业、砼浇筑的需要。开挖完成后，应及时组织单元验收基槽和坡面，合格后方能进入下道工序。石方爆破施工技术要求：爆破方法以浅孔爆破为主，辅以深孔爆破各临近设计坡面的控制爆破，即光面爆破和预裂爆破，应对爆破飞石、爆破地震进行严格的控制。根据工程的切坡开挖深度，以坚硬岩2.5m2.5m间排距布孔。对于开挖深度少于5.0m的区域采用浅眼法小台阶进行爆破，超世界有色金属2023年8月下198过5.0m的区域可采用深孔法进行爆破，对于大块石，采用炮眼法进行二次破碎。4.2 锚杆格构锚固对靠近场地的坡体坡脚以上20m40m高范围内在进行削坡/爆破和修整坡面完成后，采用锚杆构支护，锚杆布置采用方型布设，格构梁水平间距2.5m3.0m，垂直间距2.0m3.0m，锚杆类型为M1、M2、M3、M4型；锚杆杆体均采用28三级螺纹钢筋，杆长为M1=6m、M2=9m、M3=12m、M4=16m。锚杆成孔直径不小于130mm，锚杆入射角15。体采用水灰比1：0.45纯水泥浆全长注浆，采用二次注浆工艺。现场实际经典断面锚杆布置方案简图如图1所示。图1典型断面锚杆布置方案简图锚杆节点间采用砼格构梁连接，格构梁截面（宽高）为350400mm。格构梁紧贴现状清坡和削坡完成后的坡面，不刻槽。格构梁底部配3根20纵向钢筋，顶部配3根20纵向钢筋，箍筋为8200，采用C30砼浇筑。锚杆格构施工技术要求：锚杆须采用专用锚杆钻机成孔，双套管跟进施工，锚杆孔径不小于150mm，锚杆抗拔力标准值为7.20KN/m。锚杆方型布置，锚杆(18)采用三级热轧螺纹钢筋，现浇混凝土封闭，且混凝土强度等级不低于C30级，厚度不应小于120mm，锚杆杆件的水泥浆保护层厚度不小于20mm。锚杆注浆采用孔底反浆法，注浆管应插至距孔底200mm处。注浆压力宜为0.5MPa0.8MPa，注浆必须密实饱满，水泥浆凝固后要及时二次孔口补浆，浆液应搅拌均匀，并做到随搅随用，且必须在初凝前用完。锚杆建议孔位和孔深允许偏差50mm，成孔倾斜度允许偏差5%。成孔时孔深应比设计孔深长30cm。锚固注浆体采用纯水泥浆，水灰比为0.450.5，采用425普通硅酸盐水泥，必要时加入一定量早强剂或缓凝剂。锚杆格构如图2所示，锚杆格构采用C25砼，格构梁浇砼前，应进行坡面、基槽及模板修正，使其平度达到规范及砼浇筑的要求，对崩塌区域和部分早期垮塌出现的边坡面陡立和凹陷等情况，可采用延伸现有横梁和竖梁至边坡坡底部位置，以避免格构梁出现腾1石峰,石磊.矿山地质灾害治理工程施工中边坡稳定问题及滑坡治理的策略分析J.中国金属通报,2023(03):192-194.2李玲.矿山滑坡地质灾害治理工程施工探讨J.世界有色金属,2022(19):166-168.3蒋江丹.地质灾害矿山恢复治理工程中脚手架搭设技术探讨J.工程技术研究,2020,5(02):113-114.4任文斌.矿山滑坡地质灾害治理工程施工探讨J.世界有色金属,2018(05):199+201.5伍法权.三峡工程库区影响135m水位蓄水的滑坡地质灾害治理工程及若干技术问题J.岩土工程界,2002(06):15-16.6洪火林,王文金,邹定安等.地质灾害治理工程中的滑坡治理措施研究J.山西冶金,2023,46(01):223-224+227.空等现象，以保证边坡坡面的尽量平直。图2锚杆格构示意图4.3 主被动防护网对 开 挖 削 坡 和 清 坡 修 整 后 的 裸 露 较 完 整 的 岩 质坡体采用主动防护网支护措施，钢绳锚杆布设间距为4500mm4500mm。对高陡岩质边坡区域，该区域岩质边坡坡面较完整，整体稳定性良好，考虑到该区域距离坡脚场地较远，且该区域同时承担了部分土石方的堆填，因此对该区域采取岩场地用地红线区域设置一道被动防护网，以拦截岩质坡面发生的危岩体和不利结构切割体。5 结论为进一步提高矿山滑坡治理水平，本为以实际工程案例为研究对象，深入分析矿山滑坡地质灾害治理工程技术，所得结论如下：（1）系统性论述了矿山边坡治理应遵循的主要原则以及现阶段较为常见且具有较好效果的矿山滑坡地质灾害治理方法；（2）以实际工程为研究对象，深入分析了“削坡/清坡；主、被动防护网支护；锚杆格构梁锚固”的综合治理方案中削坡/清坡、锚杆格构梁锚固等技术节点的关键内容。对后续相关工程的开展具有一定借鉴意义。