礦山開采及地質災害防治技術探討

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摘要：四川鹽業地質鉆井大隊內蒙宜化礦山項目部露天礦山開采主要內容有：采區采裝方案制定及實施、采面平整、道路維修維護、安全設施設置及維護、采面及布孔驗孔、邊坡浮石清理、邊坡監測、邊坡穩定防治等工作。鑒于露天開采主要風險隱患是邊坡的穩定，本文針對露天開采及邊坡穩定防治措施工作進行技術探討。

關鍵詞：露天礦山；開采；邊坡穩定；防治措施

1總論

1.1概述

內蒙古宜化化工有限公司石灰石礦山分廠位于烏海市海南區北西約3km，內蒙古西水創業股份有限公司北東2.5km處，行政區劃屬內蒙古自治區烏海市海南區。礦區極值地理坐標為：東經：106°48′23″～106°48′57″；北緯：39°27′13″～39°28′01″。開采礦種為制堿用灰巖，開采方式為露天開采。采礦權范圍由7個拐點圈定，各拐點坐標如表1。礦區面積0.5822km2，生產規模150萬t/a，開采深度由1310m至1120m標高。

1.2礦山交通位置

礦山位于烏海市海南區北西約3km。包蘭鐵路、110國道經過烏海市區，及海（勃灣）———拉（僧廟）鐵路、公路線從礦區附近經年8月編制的《內蒙古烏海市哈圖克溝電石灰巖勘探地質報告》，整個礦區范圍內提交電石灰巖儲量礦石量2554.89萬t，水泥灰巖儲量礦石量4125.1萬t。

2礦山開采

2.1建設規模

礦區采礦許可證核定礦山露天開采生產規模為150萬t/a。本次項目為改建項目，露天開采境界范圍擴大，生產規模不做調整。礦山生產規模與采礦證核定生產規模一致。

2.2礦山現狀

礦區現為一生產礦山，擁有安全生產許可證。目前礦區范圍內Ⅳ號勘探線以南形成有一露天采場。采坑總體近南北走向形態，地表境界長約780m，寬約360～470m，底部境界長約320m，寬約120m。采坑最低臺階1130m水平剛形成初始作業面。采場西北側邊坡最高，最大高度105m，布置有1230m、1220m、1210m、1190m、1180m、1170m、1160m、1150m和1140m共9個臺階。采場東南側邊坡相對較低，最高臺階標高1200m，邊坡垂高70m。留設安全平臺寬度3～4m，清掃平臺和運輸平臺寬度約8～9m。經現場考察，礦區現采場最終邊幫形成臺階完整明顯，平臺留設合理規范，采坑整體狀態較好，采坑個別地段臺階坡面角較大，局部臺階頂部存在有松散巖石需及時清理。采場內外部道路現已形成。出入溝口位于采坑南側，入坑道路自1190m水平開始向坑內布設，運輸線路已延伸至1130m水平，路面寬度6m，現有各臺階均有道路相連通。采坑外部至工業場地的連接道路也已形成，路面寬度6m。另外，礦山已施工一條運輸道路至現采坑北側區域，道路末端標高1300m，線路自現采坑出入溝口附近開始，沿南側和西側采坑上部境界邊緣，一直到達Ⅴ號勘探線以北區域，線路總長2.2km，路面寬度8m，該線路已為下一步北區基建做好準備。礦山現鉆孔采用潛孔鉆機，爆破為多排孔毫秒延時爆破，液壓挖掘機鏟裝、10t自卸汽車運輸。為防止礦區北側匯水對開采帶來影響，礦區現采坑北側境界范圍外設有截洪壩一座和排水明渠一條，壩體頂部平臺標高1237m，壩底泄洪口標高約1225m，泄洪口與泄洪明渠連通，明渠在境界外圍沿勘探線方向向東延伸至低洼處，明渠長約220m。本項目為改建項目，礦山現有坑內坑外運輸道路以及開采機械設備等可進行利用。

2.3開采方式

根據礦床賦存條件、地形地貌特點和開采技術條件，以及礦山實際情況，開采方案采取由上至下、分臺階進行開采。

2.4開采境界的圈定原則

根據礦體類型和礦山開采技術條件等，本次露天開采境界確定的主要原則為：（1）以地質報告和礦區范圍為依據；（2）所圈定的露天采礦場邊坡具有穩定性，以保證礦山安全生產；（3）充分利用資源，盡可能把較多的礦石圈定在露天開采境界內，以發揮露天開采的優越性。

2.5最終邊坡角的選擇

最終邊坡角應根據巖石性質、地質構造和水文地質條件，并考慮安全穩定因素及布置運輸系統的要求來確定。礦區礦巖穩定性好，最終邊坡最大高度170m，根據《采礦設計手冊》最終幫坡角的選擇計算以及邊坡穩定分析軟件分析計算，并結合類似礦山資料，確定采場最終幫坡角不大于44°。

2.6最終邊坡要素

終了臺階高度：10m；生產臺階高度：10m；臺階坡面角：上盤60°，下盤50°；安全平臺寬度：4m；清掃、運輸平臺寬度：8m；表土及風化層坡面角：45°。

3采礦作業安全措施

3.1邊坡穩定防治措施

3.1.1邊坡穩定性分析

露天采場邊坡是一個人工開挖所形成的邊坡，影響其穩定性的因素很多，諸如：巖石的物理力學性質、巖體的結構構造、構造應力、水文地質情況以及爆破震動等。根據地質資料知：礦區礦體底板為石灰巖，呈厚層、中厚層夾薄層，多呈緩傾斜單斜層產出。礦層及底板圍巖較為完整，堅硬，裂隙不發育，礦床總體工程地質條件良好，總體有益于采場最終邊幫的穩定。此外，在開采過程中邊坡防水未到位、受爆破地震波影響等可能引起邊坡坍塌等事故。本礦形成的邊坡類型為梯形組合式臺階。開采終了結束以后，礦區四周均形成了終了邊坡，采場西北部邊坡高度最大，高度170m，其邊坡角度42°，境界內最大邊坡角44°，參考國內同類型礦山邊坡角取值其較為合理。總體來講，本礦采場邊坡為結構簡單的穩定型邊坡，露天邊坡是穩定的，本礦山邊坡不會產生整體滑坡。

3.1.2邊坡穩定預防安全措施

設計境界圈定中，將最終邊坡角控制在最大范圍以內。對采場可能發生的地質災害應作以下防范及安全措施。采用自上而下的臺階開采，在最終邊坡設安全平臺清掃平臺寬，采取采剝并舉，剝離先行的原則；在開采過程中，定期檢查邊坡，清理邊坡上的危石、浮石，對危險地帶應及時采取維護措施。應定期對最終臺階進行檢查，不穩定地段在暴雨過后及時檢查，發現異常要及時處理，報告有關主管部門；在最終邊坡的安全、清掃平臺上設置排水溝，將大氣降水及滲透裂隙水匯集后集中排出，防止雨水、裂隙水等對邊坡的沖刷，起到保護邊坡穩定的作用。

3.2采礦作業安全措施

3.2.1采礦方法的安全可靠性分析

設計開采臺階高度10m，臺階坡面角上盤60°，下盤50°，最小工作平臺寬度25m，同時開采水平數1～2個。采礦順序為自上而下分層開采，操作人員在平臺上作業，是保證采、裝、運等設備和人員安全作業的基本需要，是采礦作業安全的主控因素。礦體裂隙較發育，工作平臺寬度不夠或坡面角太陡，易引發臺階坡面下滑和塌陷，影響采礦作業的安全。采礦工作面的設備，如挖掘機、汽車均為重型設備，各種機械設備在生產運行過程中可能對人體產生碰撞、擠壓、卷入等事故發生，各機動設備也可能發生碰撞、傾翻事故等。

3.2.2采礦作業預防安全措施

在開采過程中，要隨時檢查工作臺階的穩定情況，清理坡面上的松動巖石，對危險地帶應及時采取維護措施，防止采場邊坡上松動巖石危害采礦工作的安全；采礦作業必須按設計提出的采掘要素執行，嚴禁坡底超挖和坡頂欠挖的情況出現；作業人員嚴禁在采礦場坡底逗留；夜間作業時，保證采礦場照明設施完好，并有足夠的照明亮度。

4結論

通過平時對采場的安全檢查及隱患整治，在近兩年時間內的開采，內蒙宜化石灰石礦山分廠未發生一起等級以上安全事故，說明我部對于露天礦山開采的風險防治措施特別是邊坡穩定防治措施是有效的。這為以后類似項目提供了寶貴的現場施工管理經驗。

作者:劉吉 王強 單位:四川鹽業地質鉆井大隊