离子型稀土矿山边坡稳定性分析及防护研究

黎立明

摘要：近年来，为满足开发需求，风化壳淋积型稀土矿床作为稀土资源的主要保护对象，具有较大的开采规模。相反地，原地浸出在矿石开采中起着主导作用，但在采用原地浸出技术的稀土矿山中山体边坡存在着滑移等地质灾害。其原因是矿区周期性注水降水，严重影响山体含水率、抗剪强度指标等，结构变化，植被破坏，边坡失稳。导致边坡、崩塌等地质灾害。稀土矿山边坡灾害频发，对工人、矿区及周围环境造成了巨大影响，一些矿山仍在生产中，由于该地区已发生的边坡和边坡灾害具有一定的危险性，因此对稀土矿山边坡的稳定性进行分析，设计和模拟有效的边坡防护措施具有重要意义。

关键词：离子型;稀土矿;边坡稳定性

一、研究开发趋势

近年来，随着原地浸出采矿技术的兴起，稀土矿的开采效率提高，稀土矿的开采程度加剧，给稀土矿带来了一系列问题。受各种稀土类矿山开采技术的影响，矿山坡地的岩土性质的变化导致坡地的稳定性变化，使矿山滑坡等灾害风险更加严重。当务之急是提出有效的坡地保护。我国对稀土矿山坡地稳定性分析和坡地保护的研究越来越多。

二、研究内容

本课题的研究内容以广西省标准稀土矿为研究对象，综合考虑地形、地质构造、水文条件、岩体性质、矿山人工活动等影响因素。等研究区域进行现场地质调查，获取土体调查数据，提取样本进行土体试验，进行稀土类矿物浸出前后。稀土类矿山坡地岩体含水率、龙中等物理力学性质;同时对坡地土体进行了水泥性能试验、微观结构试验和粒度试验，分析了矿石渗漏和降雨对岩体性质的影响。探区内物质条件构成复杂，受外界环境影响，获得地质资料和实验资料后，对坡地的稳定性进行分析研究，确定坡地的稳定性。在稀土矿坡地稳定性分析过程中，利用有限元分析软件建立坡地本构模型，对坡地各阶段进行数值模拟和稳定性分析。计算安全系数判断倾斜面的稳定性。结合研究区坡地不稳定的基理、保护工程费用、生态环境保护等多种因素，提出了研究区坡地保护方法。利用MIDAS软件对研究区坡地保护方法进行模拟分析，确定其安全性、有效性和优缺点。

三、土壤测试及性能分析

对广西省稀土类矿山在矿石浸出和降雨條件下滑动的特点进行了野外地质调查。为了确认矿石浸出不稳定的前后倾斜面的性质变化，2021年7月30日至8月1日在广西省的一个稀土矿中采集了倾斜面断面样本。山坡滑稳横截面角上端，高307mm山坡顶垂直方向共有6个土壤。坡顶至垂直距离分别为0.4m、2.42m、8.6m、9.10m、15.37m、17.53m，表层红土含少量草屑，粒径较小。对于石英颗粒，白色粉土中中等粒径石英颗粒，白色山地土壤中中等粒径的石英颗粒。根据判断，土体位置位于表层、表层及全风化层、全风化层、全风化层、全风化及抗风化层边界处。除了奇异的岩层，还要将土壤带回实验室，并在该条件下测定和分析土壤特性。

四、边坡设计

4.1稀土矿山边坡防护现状

一般护坡措施主要分为工程措施和生物措施，其中护坡工程措施分为防护结构防护和坡面防护两类。常见的护坡结构有防滑土墙、带锚杆的护坡墙、抗滑桩等，这种护坡结构具有护坡和加固边坡的双重功能。由于工程措施的影响，边坡防护的景观效果有所下降。随着时间的推移，混凝土表面和水泥碎屑中的石棉可能会风化、老化甚至破坏。后期维护费用较高，如我国常用的重力式挡土墙，由于结构自重和挡土墙底部与基础之间的摩擦，其施工成本较高。抗倾覆和土压力，保持工程结构和斜坡土的稳定性。由于工程量大、重量大，施工中开挖土方量大、造价高，坡面防护一般为水泥碎石护壁、喷射混凝土、锚喷护坡等。锚喷网防护边坡、锚带防护、锚索防护、这些措施适用于具有一定稳定性的斜面，主要用于防止斜面岩石风化剥落和少量岩石坠落。生物措施主要利用植物群落的强健边坡来维持土壤功能，但随着植物的生长繁殖，减少边坡失稳和侵蚀的作用越来越重要，能够恢复工程建设所破坏的生态环境。近年来，植物-工程-植物复合生态护坡体系已成为护坡的主要手段。其工作原理是在边坡开挖后种植植物或配合工程措施，通过植物根系锚固对坡面进行保护和加固。边坡生态防护结构既能满足边坡表层稳定性的要求，又能恢复受损的自然生态环境。目前，我国生态护坡类型主要有人工草种护坡、液态喷醋护坡、土工复合材料种植机、植物生态混凝土护坡、旅客植被护坡、平铺草皮、生态袋护坡、石墙、生态石笼护坡等。由于离子稀土矿山坡地环境的复杂性和坡地保护和保护措施的复杂性，传统的坡地保护技术存在以下缺陷：

钢筋混凝土防滑土墙、轴体生态土墙等坡地保护结构的混凝土和轴体工程量较大。土墙一般采用纸浆砌成碎石，施工工序多，施工设备高，坡地保护形式如下。它有利于坡地的稳定，但解决不了稀土矿水土流失问题。锚索、锚杆、混凝土框架坡地保护需要大型施工机械，稀土类矿山往往交通不便。尤其是山区设备、材料运输工作量大，需要进行锚杆、混凝土框架和坡地保护施工。如果施工精度不足，框架下面的土体容易变形，被雨水冲走，增加周边损失。如果不处理坡面，雨水仍然会冲走土壤，不利于坡地的稳定。如果工程的建设费用很高，稀土类离子矿的矿体全风化层和上部残波层在自然状态下会受到影响，其内部资源丰富，具有良好的透水性。由于是含水层，所以矿体底部处于半风化。非风化奇岩水分含量低，透水性差，可以看作是函数层。现有坡地保护结构稀土类矿山表层土壤的性质没有充分考虑。即具有较强的透水性和较低的保守性，不利于植物的生长。如果降雨时不及时排水，容易造成水土流失和滑坡。

五、结束语

本文以广西稀土矿为研究对象，对研究区进行野外地质调查，获得地质资料。采样土壤质量试验数据测定了稀土矿坡度浸润前后土体的含水量和含水量。通过地质调查和实验测试分析，确定了粒子的体积密度、粒子直径等物理化学和力学参数。同时对坡地土进行泥浆性能试验。通过试验、显微构造试验和入岛试验，分析了魔光浸出和降雨入土对岩土性质的影响，从工程价格、保护效果、设计操作可能性和环境保护等方面提出了稀土类矿山项目，分析了山坡的防护方法及其防护效果。

参考文献：

[1]熊如宗. 离子型稀土矿山边坡稳定性分析及防护研究[D].江西理工大学，2018.

[2]钟连祥. 离子型稀土矿山生态护坡机理研究[D].江西理工大学，2019.

[3]王文涛. 离子型稀土矿山边坡稳定性分析与位移预测模型研究[D].江西理工大学，2021.