关于废弃露天矿山边坡地质灾害治理方案研究

陶 蓉

（运城职业技术大学，山西 运城 044100）

矿山露天边坡山体发生自然地质灾害主要原因是由于人类在从事工矿业中的生产经营活动所自然造成的一种突发性的地质自然灾害,常见的就是矿山边坡山体发生自然地质灾害，主要形成类型包括有露天边坡矿或山体发生滑坡、崩塌和矿山边坡泥石流等,据国家相关矿业历史事件资料库的统计数据显示,我国每年因矿山或者露天边坡矿山发生自然地质灾害等所造成的直接性或社会性的经济损失就高达数百亿元。近年来,大量新建露天采石矿山，特别是小型露天采石场,或由于矿山开采周期结束被关闭,或由于矿山开采不规范被依法责令关闭[1]。而由于矿山前期准备施工安全生产、经营管理活动、后期施工遗留下的一些属于露天式非法开采的矿坑,不仅严重破坏了当地矿的自然地质环境,而且往往同时间还存在高耸的陡坡和高山边坡等等各种地质环境灾害性的安全隐患,对整个采矿山及其工矿周边岗位工作人员的一切人身和生命财产安全往往造成了一种严重的威胁，是目前我国矿山边坡矿区地质灾害治理技术工程设计中普遍存在的重大难题之一。

1 废弃露天矿山边坡地质灾害治理存在的问题

露天废弃的矿山,有些煤矿老坡面均为一面坡,各开采治理水平面位置可能所采用的条带道路宽度大小不等,同一治理水平也可能存在各个治理位置条带宽度大小不一的道路情况,因此各地的开采治理水平面均无法合理布置可供运输用的道路进行治理开拓。在安全治理矿山过程中极易发生重大物体严重打击、高处山体坠落、边坡山体坍塌等重大安全事故。因此,在道路治理工作过程中会容易受到各种地形的自然限制或外力影响,造成治理作业场地平台面积过小、工作场地边坡处的坡度偏大、运输中的道路管线布置及设施建设困难等特殊情况,治理工作过程中企业应及时实施相应的安全防护措施来弥补以上不安全影响因素。同时建设项目管理应严格按照"采剥并举、剥离先行"及按照分层治理实施方案和资源开采工程设计方案要求的自上而下有序开采的管理原则有序进行分层治理有序开采,边坡线在台阶高度、平台边坡宽度、台阶最高坡度平面角、最终台阶坡度平面角等各项技术参数上均可因地制宜,合理安排确定各项开采技术参数。

2 废弃露天矿山发生边坡现象的影响因素

2.1 废弃露天矿山"结构体与结构面"因素

露天矿边坡上的岩石主要为变质沉积岩、花岗岩等,沉积岩中一般具备较多的变质断层裂隙断裂带及软弱边坡岩层,而软弱边坡岩层由于内部具备较多的粘土质,因此其岩层结构和表面比较软弱。当边坡遇到大量雨水时,可能会出现雨水软化流变现象,产生不可塑性流变状态,具备显著的雨水流变侵蚀特性。花岗岩中储量规模较大的岩层裂隙也是软弱面之一,这些软弱岩层结构面裂隙可与露天边坡岩石结构的表面裂隙进行直接组合,进而直接形成不同破坏程度的露天边坡岩石破坏面。通过以上数据分析结果可知,软弱边坡结构在大面积所出现的水流变性的特性,是煤矿露天开采造成边坡结构破坏、滑坡现象产生的一个根本原因。

2.2 废弃露天矿山"岩性"因素

通常这种地形情况下,岩石的相对密度纵向波和横波波速一般较大、容重,其在流体力学中的运动强度一般较高,则对维持岩石整体边坡和表面的稳定越有利;但是刚好相反的,若由于这些岩石本身可能具备较强的有机化学物质吸水性及好的化学可溶性,则相对湿度一般比较大,缺乏好的化学抗冻性,且由于岩石边坡可能本身会对其产生较强的软化性,则对维持岩石整体边坡和表面的稳定就比较有利，也可能会对其造成严重的不良影响。矿物不同,其所自身没有具备的天然吸水性和强度也不相同[2]。比如说具有生长岩和石英等不同类型的天然矿物,其自有可以通过天然矿物学和风化学的过程直接进行天然矿物质的分解,生成次生石和生长粘土石等不同类型的天然矿物,从而也就大大降低了其天然矿物性和吸水性的强度,极易导致滑坡,而且由这种蒙脱石矿物组成的次生矿物由于自身具备较强的天然矿物性和吸水性,因此其自身矿物质的透水性比较差,同样也就会有可能直接引发滑坡的现象。

2.3 废弃露天矿山"气象"因素

水是直接影响矿区边坡地质稳定性的重要影响因素。据目前我国相关矿物科学技术资料分析数据统计,露天矿滑坡现象的产生大多在我国全年雨水多的季节,这主要部分是因为边坡上的变质岩层中通常都会存在一些数量相对较多的大型变质粘性岩和变质土岩,这些粘性土岩遭到大量湿润雨水的严重侵蚀后常常会逐渐出现一膨胀的状态,在很大程度上也会降低露天矿物活动强度,同时由于大地重力场的作用,边坡极易出现自由滑动,对部分边坡地层岩体结构产生较大的重力影响，可能会促使其内部出现动压,最终可能引发边坡岩体崩溃，导致岩体滑坡。在这些气象影响因素中,降雨强度影响等因素往往能够直接影响到矿山内部边坡地质形变严重程度。

2.4 废弃露天矿山"构造应力"因素

露天矿床和边坡上的岩体本身不仅要分别承受自重运动应力,同时还要分别承受不同地质岩体构造所运动产生的岩体震动侵蚀应力、水流动应力及岩体残余物质应力等。由利用露天矿床在边坡上的岩体深度自重运动产生的平均铅直水平应力,其岩体重量与利用相同岩体面积覆盖的岩层所自重产生的岩体重量相一致,平均水平铅直应力通常随着岩体深度的不断变化而发生变化,当岩体深度不断变化增加时,平均水平铅直应力也不断随之增加,甚至我们可以得到大于平均铅直水平应力的量值[3]。构造中的应力对局部露天矿岩体边坡上的岩体裂缝产生一定的应力推动抑制作用,使其不断向局部采空区发生变形,从而不断扩大既有的岩体裂缝,同时它还可以不断产生新的岩体裂缝,使局部露天矿岩体边坡上的岩体应力强度不断得到降低,影响局部露天矿岩体边坡的地质稳定性,容易造成岩体滑坡。

3 废弃露天矿山以及边坡矿区地质灾害综合治理实施方案

3.1 自然坡率法

自然坡率法无需对同时处于边坡的结构自身整体进行任何坡度加固或者优化调整处理,使得整个边坡整体能够同时拥有较好的边坡性和稳定度,这种有效率的治理边坡法的方法又被专家称之为自然坡率有效治理的方法即自然坡率法。采用此种新型边坡地质环境灾害综合治理相关技术解决方法,具有较为明显的技术实用性和经济性,同时相对应的施工处理过程也较为方便,如果目前情况是正在继续施工中或者具体条件上允许,则我们认为应当尽可能多地考虑采用此种边坡地质环境灾害综合治理相关技术解决方法。坡率的定值取法应当根据以往的设计实践经验,依据不同工程设计采用类比的坡率设计定值方法。但是有些边坡在根据实际应用进行滑坡率和确定数值的计算处理过程中,需要同时运用采取边坡率的稳定性和数值计算分析的计算处理方法等技术来对其加以精确确定计算。例如,具有内向外倾软质岩结构的地面层的一些山体边坡、土质相对软的一些边坡、在山体坡顶的位置可能存在相对大的重力载荷的一些边坡等。

3.2 挡土墙治理技术

在边坡地质灾害专用边坡基层治理的基础工作进行过程中,针对岩土墙边坡基层一些松散的由地质岩石和复杂地质土方等不同方面构成的滑体,即可有效率地利用边坡挡土墙专用边坡基层治理技术系统该项技术对其滑体进行基层边坡硬化处理。同时,在综合治理的技术实施工作过程中,为了达到挡土墙综合治理结构技术实施治理的一定技术效果,需将不同类型挡土墙治理技术实施设置在不同边坡中部或者边缘,将悬臂式、重力式等边坡结构治理技术进行互相辅助结合,进而可以达到边坡综合治理的主要目的。

3.3 设立一个良好的矿山废弃风险评估管理系统

由于露天废弃矿山仍然存在着很多风险,所以我们认为有必要通过研究建立一个良好的大型露天废弃矿山风险评估机制管理信息系统,对大型露天废弃矿山未来可能存在的各种主要治理风险影响因素对其进行一个详细准确的治理风险评估,同时对于一些治理风险系数不同的露天废弃矿山也就同样需要及时通过采取不同的正确治理措施方式对其风险进行风险评估治理。

3.4 引进先进的防护措施

随着我国科学治理技术的不断发展,许多发达国家在用于治理露天废弃地质矿山上都已经有了自己独特的治理技术,可以将一些好的治理技术引进我国,再加上当前我国治理露天废弃地质矿山的治理方式,对我国露天治理废弃地质矿山情况进行一个全面的治理,从而实现不仅在技术上有效治理,更能在治理环境上有效治理废弃矿山的这一目的,推动我国治理废弃矿山的发展速度,同时为促进我国企业研发和推出更好的用于治理露天废弃地质矿山的治理技术方法提供许多可广泛借鉴的技术依据。

4 结语

在人类社会继续向前进步发展的同时,也必须要更加注重对于露天废弃矿山的综合治理和安全问题的防护,从而努力实现国家经济与环保一起向前发展的远大目标,为我们的后代子孙创造一个更好的生活以及工作环境,同时对于露天废弃矿山的综合治理也大大减小了这些废弃天然矿山对人们身体的直接危害,降低了其安全风险系数,为国家生态文明发展建设提供了良好的经济基础。