露天采場(chǎng)的邊坡長(zhǎng)期經(jīng)受著風(fēng)化作用和雨水侵蝕,同時(shí)還經(jīng)受著采礦爆破振動(dòng)及礦巖運(yùn)動(dòng)等各方面的影響,因此,在露天開(kāi)采過(guò)程中,邊坡極易滑落形成邊坡災(zāi)害,主要表現(xiàn)為邊坡失穩(wěn)形成大面積滑坡。邊坡失穩(wěn)可能引發(fā)重大生產(chǎn)安全事故,對(duì)作業(yè)人員的生命安全造成巨大危害,所以,保持邊坡穩(wěn)定是北京威克冶金有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱“威克公司”)安全生產(chǎn)的主要管理目標(biāo)。
邊坡滑落的主要原因
采場(chǎng)邊坡滑落的主要原因有地質(zhì)條件方面的,也有設(shè)計(jì)、作業(yè)等因素的影響。露天采場(chǎng)所處位置工程地質(zhì)條件差,巖石封固性差、結(jié)構(gòu)不完整,存在地質(zhì)構(gòu)造弱面(如巖體的結(jié)構(gòu)面、節(jié)理、裂隙等),巖石不穩(wěn)固就非常容易造成滑坡。
地表水滲入和地下水活動(dòng),對(duì)邊坡巖體的穩(wěn)定性也有很大影響。水對(duì)巖石的作用與巖石的結(jié)構(gòu)特征有很大關(guān)系,主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面:一是水的物理化學(xué)作用,往往改變巖石的物質(zhì)成分或結(jié)構(gòu);二是水的力學(xué)效應(yīng),使巖石發(fā)生變形或滑動(dòng)。這兩種作用相互結(jié)合,對(duì)巖石的受力過(guò)程產(chǎn)生復(fù)雜的影響,使邊坡巖石摩擦系數(shù)降低。節(jié)理裂隙發(fā)育不穩(wěn)固的巖石,更容易為地表水滲入和地下水活動(dòng)提供便利條件,在雨季便容易造成邊坡滑坡。
露天采場(chǎng)設(shè)計(jì)的邊坡角過(guò)大或?qū)嶋H邊坡角大于設(shè)計(jì)邊坡角,以及開(kāi)采過(guò)程中的超挖等原因,也容易造成邊坡滑坡。此外,露天開(kāi)采的爆破震動(dòng)對(duì)邊坡的穩(wěn)定性也會(huì)產(chǎn)生一定影響。邊坡巖體在爆破震動(dòng)的瞬間,受到向四周擴(kuò)散的爆破沖擊波的沖擊作用,當(dāng)壓縮波到達(dá)邊坡自由面后,開(kāi)始產(chǎn)生拉伸波,使巖體受到拉伸作用,可能使巖體原裂隙張開(kāi)、擴(kuò)展或產(chǎn)生新的裂隙,導(dǎo)致巖體發(fā)生變形或遭到破壞。
邊坡災(zāi)害的主要表現(xiàn)形式
邊坡災(zāi)害的主要表現(xiàn)形式有坍塌和滑坡。由于邊坡過(guò)高、過(guò)陡,邊坡角的巖體受壓破壞或人工開(kāi)采破壞形成傘巖(是工作面掌子頭與圍巖已經(jīng)分離,但還沒(méi)有掉落且未做支護(hù)的巖石,具有較大的危險(xiǎn)性,可能隨時(shí)掉落),上部巖體原有的應(yīng)力平衡被打破,在次生應(yīng)力的作用下,使其根部折斷或壓碎而突然脫離基巖,造成坍塌。底角破壞的范圍越大,坍塌的體積和范圍就越大,造成的危害也就越嚴(yán)重。
滑坡是指邊坡上的巖體沿著某一滑動(dòng)面向下滑移。該滑動(dòng)面通常是由各種地質(zhì)構(gòu)造形成的弱面,以及不穩(wěn)定的軟巖夾層和遇水膨脹的軟巖面形成的弱面。極不穩(wěn)定的軟巖夾層和遇水膨脹的軟巖面可能會(huì)沿弱面產(chǎn)生大面積滑落。當(dāng)結(jié)構(gòu)面的傾向、走向與邊坡一致,傾角小于邊坡的傾角,滑體兩側(cè)有自由面或其他結(jié)構(gòu)面下部被采空時(shí),就容易發(fā)生巖層滑落現(xiàn)象。
邊坡災(zāi)害可能造成采場(chǎng)人員傷亡;機(jī)械、設(shè)備、設(shè)施被破壞;安全平臺(tái)、清掃平臺(tái)、運(yùn)輸平臺(tái)受內(nèi)應(yīng)力擠壓變形等,使采場(chǎng)的生產(chǎn)秩序被打亂。因此,需要采取多種措施維護(hù)露天采場(chǎng)的邊坡穩(wěn)定性。
多種措施維護(hù)邊坡穩(wěn)定
在維護(hù)露天采場(chǎng)的邊坡穩(wěn)定方面,威克公司嚴(yán)格按照國(guó)家規(guī)章制度的要求,采取多種安全技術(shù)和措施。
對(duì)露天采場(chǎng)堅(jiān)持采剝并舉,剝離先行,自上而下的分層分臺(tái)階開(kāi)采方式,規(guī)定臺(tái)階高度10m,并段高度20m,階段坡面角65°;安全平臺(tái)寬度5m,清掃平臺(tái)寬度8m,運(yùn)輸線路寬度13m,工作面最小寬度35m,同時(shí)工作2~3個(gè)水平面。臺(tái)階高度、寬度、邊坡角均符合《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》以及開(kāi)采設(shè)計(jì)的要求。威克公司定期進(jìn)行露天采場(chǎng)邊坡穩(wěn)定性檢測(cè)、分析、處理,通過(guò)邊坡穩(wěn)定性計(jì)算,得出邊坡穩(wěn)定性較好的參數(shù)條件,并在露天采場(chǎng)構(gòu)筑防洪設(shè)施、配備專用的防洪設(shè)備,減少雨季降水對(duì)邊坡穩(wěn)定的影響。
在露天開(kāi)采過(guò)程中,威克公司要求高陡坡必須按設(shè)計(jì)進(jìn)行自上而下臺(tái)階式或分層開(kāi)采。邊坡角度不大于55°,最終邊坡角不超過(guò)60°。分層鑿巖平臺(tái)寬度不小于4m,采石場(chǎng)需要?jiǎng)冸x的,剝離工作面超前于開(kāi)采工作面4m以上。一個(gè)階段采掘結(jié)束后,需及時(shí)清理平臺(tái)上疏松的巖土和坡面上的浮石,并組織有關(guān)部門驗(yàn)收。
威克公司通過(guò)改變邊坡形狀、降低邊坡高度、放緩邊坡角等措施消坡減載,改善了邊坡的穩(wěn)定性。對(duì)有較大脆弱結(jié)構(gòu)面的切割邊坡、構(gòu)成不穩(wěn)定的潛在滑坡體邊坡,威克公司及時(shí)采取邊坡掛網(wǎng)、架設(shè)攔截網(wǎng)、噴漿、錨桿、錨索、筑壩等單一或組合技術(shù)措施,增強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性。
為維護(hù)邊坡的安全穩(wěn)定,威克公司對(duì)最終邊坡的爆破,采取控制爆破技術(shù)的減震措施。目前,預(yù)裂爆破是威克公司控制邊坡爆破所采取的主要方式,目的是為了最大限度地減少開(kāi)采爆破對(duì)邊坡的后沖破壞,降低爆破的地震效應(yīng)。預(yù)裂爆破是在主炮孔爆破前,沿邊坡最終輪廓線先起爆形成一道裂縫,以緩沖、反射開(kāi)采爆破的振動(dòng)波,控制其對(duì)保留巖體的破壞影響。威克公司還通過(guò)控制一次爆破量和最大一段裝藥量、合理選擇爆破參數(shù)、采取不耦合裝藥等措施,減少爆破對(duì)邊坡穩(wěn)定的影響。
在機(jī)械鏟裝時(shí),為保證最終邊坡的穩(wěn)定性,威克公司要求邊坡合并段數(shù)不超過(guò)兩個(gè)。臨近最終邊坡的采掘作業(yè)時(shí),嚴(yán)格按開(kāi)采設(shè)計(jì)確定的寬度預(yù)留安全、運(yùn)輸平臺(tái)。同時(shí),為保持階段的安全坡面角,不允許超挖坡底。
對(duì)于地下水和外來(lái)地上水,威克公司建有完善的排水系統(tǒng),將水引到采場(chǎng)外邊。采場(chǎng)外部設(shè)有截洪溝和排水設(shè)施,邊坡平臺(tái)上有滲流通道,隨時(shí)保證暢通,防止因積水造成邊坡滑坡。
邊坡穩(wěn)定的安全管理
威克公司通過(guò)建立、健全各項(xiàng)采場(chǎng)邊坡安全管理制度和邊坡技術(shù)管理機(jī)制加強(qiáng)露天采場(chǎng)邊坡穩(wěn)定的日常管理,并配備一定人員負(fù)責(zé)邊坡管理工作。
對(duì)露天采場(chǎng)的開(kāi)采,威克公司制定有規(guī)范的《開(kāi)采方案與安全技術(shù)措施》,并嚴(yán)格按照規(guī)范和開(kāi)采方案施工;邊坡的構(gòu)成和結(jié)構(gòu)、各種要素的確定由設(shè)計(jì)部門根據(jù)科研成果統(tǒng)籌確定,待設(shè)計(jì)審批后執(zhí)行。設(shè)計(jì)審定后,威克公司的年、季、月采剝計(jì)劃就完全按照總體設(shè)計(jì)進(jìn)行施工。
威克公司設(shè)立專門的清掃工人和專業(yè)技術(shù)人員對(duì)邊坡進(jìn)行經(jīng)常性的檢查和處理。邊坡穩(wěn)定性的檢查、處理人員工作時(shí)必須佩戴安全帶,而且要由班長(zhǎng)或安全員仔細(xì)檢查安全帶、大繩、撬棍及其他安全設(shè)施、勞動(dòng)防護(hù)用品是否完好、牢固、有效,并做好記錄。檢撬浮石時(shí),作業(yè)人員必須遵循自上至下的原則,嚴(yán)禁到浮石下方檢撬。邊坡上下設(shè)置專門的監(jiān)護(hù)人員后,方可對(duì)邊坡的穩(wěn)定性及片幫、危浮石進(jìn)行全面、有效的處理,防止?jié)L石、塌落對(duì)邊坡下工作的人員和設(shè)備造成傷害,同時(shí)做好記錄。在邊坡檢撬時(shí)若發(fā)現(xiàn)檢撬地段存在危險(xiǎn),作業(yè)人員必須立即通知指揮人員,及時(shí)采取措施組織人員撤離,并在危險(xiǎn)區(qū)域設(shè)置明顯的警示標(biāo)志,并盡快報(bào)告上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)采取進(jìn)一步措施。
威克公司還建立了邊坡日查制度,由專業(yè)人員對(duì)采場(chǎng)邊坡每日進(jìn)行檢查,重點(diǎn)部位重點(diǎn)檢查,并填寫(xiě)好檢查記錄。當(dāng)發(fā)現(xiàn)臺(tái)階平面或坡面有裂隙,可能塌落或有大塊浮石及傘巖懸在上部時(shí),及時(shí)向單位主管領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)并立即處理。此外,威克公司每旬開(kāi)展一次邊坡位移測(cè)量,每月組織邊坡穩(wěn)定性分析會(huì),對(duì)邊坡穩(wěn)定存在的問(wèn)題進(jìn)行整改。
威克公司建立了邊坡巖石移動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng),定期對(duì)邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行觀測(cè)并登記臺(tái)賬。當(dāng)邊坡出現(xiàn)滑坡征兆時(shí),采取加固措施的同時(shí)停止作業(yè),將人員、設(shè)備撤出危險(xiǎn)區(qū)域。對(duì)春季解凍期、夏季降雨期有變形或滑落現(xiàn)象的地段,威克公司設(shè)立專門的觀測(cè)站,進(jìn)行系統(tǒng)的觀測(cè)。
目前,威克公司正與中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)院共同開(kāi)發(fā)建立采場(chǎng)邊坡穩(wěn)定性全自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng),系統(tǒng)建成后將實(shí)現(xiàn)全天候的自動(dòng)監(jiān)測(cè),進(jìn)一步保障了露天采場(chǎng)邊坡的穩(wěn)定性,防止出現(xiàn)坍塌、滑坡等事故。