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矿山高陡边坡崩塌灾害演化的成因及预防措施论文

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  关键词:矿山;高陡边坡;崩塌灾害;演化成因;预防措施

  矿山高陡边坡崩塌灾害是当前矿山安全面临的严重问题之一。预防矿山高陡边坡崩塌灾害具有重要意义,不仅能保护矿工的生命安全,还能维护矿山的可持续发展和环境的健康。只有加强预防措施,才能有效降低矿山高陡边坡崩塌灾害的发生率,实现矿山安全生产的可持续发展。

矿山高陡边坡崩塌灾害演化的成因及预防措施论文

  1矿山高陡边坡崩塌灾害的背景和重要性

  矿山是开采矿产资源的地方,为了获得更多的矿石和矿砂,通常需要在矿山中建立高陡边坡。然而,这些高陡边坡往往存在着一定的风险,容易发生崩塌灾害。这种灾害一旦发生,不仅会给矿山生产造成严重影响,还会对人员的生命安全和周围环境造成威胁。矿山高陡边坡崩塌灾害的重要性体现在以下几个方面。

  首先,人员安全。矿山是一个复杂的工作环境,工人们需要在高陡边坡上进行作业。如果这些边坡不稳定,一旦发生崩塌,就会对从业人员的生命安全构成威胁。因此,预防和控制矿山高陡边坡崩塌灾害对于保障从业人员的安全至关重要。

  其次,生产稳定。矿山是矿产资源的重要来源,对于国家经济发展、工业生产和能源供应具有重要意义。然而,高陡边坡的崩塌会严重干扰矿山正常的生产运营,造成生产停滞,甚至导致矿山的长期关闭。因此,预防矿山高陡边坡崩塌灾害可以确保矿山的持续稳定运营。

  最后,环境保护。矿山周围的环境通常受到崩塌事件的严重影响。崩塌引起的土壤侵蚀和石块堆积不仅会破坏土地生态系统,还可能导致水土流失和水质污染。此外,崩塌还可能引发山体滑坡和泥石流等次生灾害,对附近居民和自然环境造成更大的破坏。通过预防高陡边坡崩塌灾害,可以减少对环境的破坏,保护生态系统的完整性。

  2成因分析

  2.1地质条件

  矿山高陡边坡崩塌灾害是由多种因素共同作用形成的,其中地质条件是导致崩塌的重要原因之一。下面将对地质构造变形和岩层脆弱破碎两个方面进行分析。首先,地质构造变形是导致矿山高陡边坡崩塌的一个重要因素。地壳中的构造活动会导致断裂和褶皱的形成,进而影响矿山边坡的稳定性。例如,地震活动会引起断裂的滑动和岩层的错动,增加了矿山高陡边坡发生崩塌的风险。地壳运动还可能导致地表隆起或下陷,进一步加剧边坡的不稳定性。其次,岩层脆弱破碎也是矿山高陡边坡崩塌的一个重要原因。在矿山中,岩层的物理性质和力学性质会对边坡的稳定性产生影响。一些岩石具有较高的脆性,容易发生破碎和剥落,从而导致边坡失稳。在岩层中存在的节理、裂隙等缺陷也会增加矿山高陡边坡崩塌的风险。这些缺陷会导致岩石的强度减小,使得边坡更容易发生破坏。

  2.2坡体结构

  边坡的结构特征在矿山高陡边坡崩塌灾害的演化过程中起着重要作用。边坡的坡度和高度决定了边坡承受力的大小和失稳的风险,而边坡材料的性质则直接影响边坡的抗剪强度和变形特性。具体阐述如下。首先,边坡的坡度和高度是导致矿山高陡边坡崩塌的重要因素之一。坡度指的是边坡的倾斜程度,高度则代表了边坡的垂直距离。当坡度过大或高度过高时,会增加边坡的失稳风险。坡度过大会使得边坡承受的重力和外力增大,同时增加水土流失和滑坡的可能性。高度过高则会增加边坡的自重,使得边坡受力不平衡,容易发生崩塌。其次,边坡材料的性质也是矿山高陡边坡崩塌的一个重要影响因素。边坡材料包括岩石、土壤等,它们的物理性质和力学特性会对边坡的稳定性产生重要影响,如岩石的强度、韧性和可塑性等特性决定了边坡的抗剪强度和变形特点,而土壤的粒径组成、含水量和固结性质等则会影响边坡的稠密程度和抗滑性能。如果边坡材料的强度较低或可塑性较大,就容易发生破坏和变形,从而导致崩塌事故的发生。

  2.3水文地质

  在矿山开采和运营过程中,由于地下水蓄水层的受压破裂、开采引起的地下水释放以及天然降水等,都会导致矿山边坡周围地下水位上升。当水位上升到一定高度时,会对边坡产生较大的水力压力,进而增加边坡的稳定性风险。此外,长时间的水位上升也会导致边坡材料的饱和度增加,减弱边坡的抗剪强度,从而使边坡更容易发生失稳和崩塌。因此,在矿山开采和运营中,需要合理控制地下水位的变化,采取排水措施,减少水位对边坡的不利影响。另外,水文作用力也是矿山高陡边坡崩塌的一个重要因素。水文作用力包括重力作用、渗流作用和冲刷作用等。当降雨量增加或边坡附近存在水源时,会导致水流对边坡产生冲击和侵蚀作用。这些冲刷和侵蚀作用会削弱边坡的稳定性,尤其在长时间的作用下,会导致边坡材料的流失和溶解,从而引发崩塌。另外,水流的渗透作用也会改变边坡材料的孔隙水压力分布,增加边坡材料的饱和度,进一步降低边坡的稳定性。因此,在矿山施工和运营中,需要采取有效的防护措施,减少水文作用力对边坡的影响。

  2.4工程活动

  在矿山开采过程中,进行爆破、挖掘、支护等工程活动会对边坡稳定性产生直接或间接的影响,从而增加了边坡崩塌的风险。首先,爆破活动是矿山开采过程中常用的一种工程技术,可以快速破碎岩石以便于采矿。然而,爆破活动会产生强大的震动和冲击波,这些力量会对边坡产生不可忽视的影响。当爆破活动频繁进行或者爆破参数控制不当时,会导致边坡岩体破裂和松动,进而引发崩塌。其次,挖掘活动也是矿山开采中常见的工程活动。在开采过程中,大量的土石方挖掘会改变边坡原有的平衡状态,引起边坡变形和滑坡。特别是在高陡边坡上进行挖掘时,往往会对边坡稳定性产生更大的影响。挖掘活动的规模、深度和施工方法都需要科学合理的设计和施工,以减少对边坡的破坏。此外,支护活动也对矿山高陡边坡的稳定性产生影响。在边坡工程中,常常需要采用支护结构,如锚杆、喷射混凝土、钢筋网等,以增加边坡的抗滑能力和抗震能力。然而,如果支护结构设计不合理、施工不规范或者维护不及时,会导致支护结构的失效和边坡的破坏。

  3预防措施

  3.1加固边坡结构

  植被可以有效地提高边坡的稳定性,其主要作用体现在以下几个方面:一是抑制水土流失,植被能够通过根系和茎叶的作用,增加土壤的抗冲蚀能力,减少雨水对边坡的冲刷,防止土壤流失。二是吸收降雨,植物通过根系吸收和蓄存水分,减轻了边坡上的水分压力,降低了边坡的滑坡和崩塌风险。稳定土壤:植物的根系能够牢固地扎根于土壤中,形成一个网状结构,增强了土壤的抗剪强度和抗滑稳定性。三是在进行植被覆盖时,应选择适应当地气候和土壤条件的植物品种,确保其能够顺利生长并形成稳定的根系系统。同时,需要定期对植被进行养护和管理,保持其健康生长状态。

  凿岩爆破是一种常见的边坡加固方法,其基本原理是通过爆破破坏局部岩体,减轻岩体自重和受力集中,提高边坡整体的稳定性。具体步骤如下。

  (1)岩体勘察。首先对边坡岩体进行勘察,了解其类型、结构和强度特征,确定凿岩爆破方案。

  (2)设计爆破方案。根据岩体勘察结果,设计合理的凿岩爆破方案,包括爆破孔的布置、爆破药剂的选择和装填方式等。

  (3)进行爆破作业。按照设计方案,进行凿岩爆破作业,将局部岩体破碎或削减,减轻边坡的受力状态。

  (4)加固处理。在爆破后,根据实际情况进行岩体加固处理,可以采用喷锚、松散区域补强等方式,提高边坡的整体稳定性。

  需要注意的是,在进行凿岩爆破作业时,应当严格遵守安全操作规程,确保施工过程中的人员和设备安全。此外,凿岩爆破也应符合环境保护要求,避免对周围生态环境造成不良影响。

  3.2稳定地质环境

  地质构造变形是导致高陡边坡失稳的主要因素之一,因此在矿山开采过程中,应重视并采取相应措施处理地质构造变形问题。具体措施如下:一是地质勘察,在矿山规划和开采前,进行详细的地质勘察,了解地层结构、断裂带、构造变形等情况,确定潜在的地质灾害风险。二是地质监测,在矿山开采过程中,建立地质监测系统,对地质构造变形进行实时监测,及早发现异常情况。三是结构加固,对于已经存在地质构造变形的边坡,可以采取结构加固措施,如地下支护、预应力锚杆等,提高边坡的稳定性。

  岩层加固处理,岩层的强度和稳定性对边坡的稳定起着重要作用,因此采取岩层加固处理措施是预防高陡边坡崩塌的关键步骤。具体措施如下。

  (1)注浆加固。在岩层中注入高强度固化材料,增加岩层的粘聚力和抗剪强度,提高岩体的整体稳定性。

  (2)锚固加固。在岩层中设置锚杆,并通过锚杆与岩层之间的相互作用,改善岩层的受力状态,提高岩体的抗滑性能。

  (3)预应力加固。通过施加预应力,提高岩体的承载能力和抗变形能力,增强岩层的整体稳定性。

  需要注意的是,在进行地质构造变形处理和岩层加固处理时,应根据具体情况制定详细的方案,并严格按照规范和操作流程实施。此外,加强地质探测和监测工作,及时掌握边坡的变形情况,确保提前发现并采取应对措施。

  3.3监测预警系统

  边坡位移监测是指通过监测边坡的位移情况来了解边坡的稳定性,并及时预警边坡崩塌的可能性。常见的边坡位移监测方法包括测量位移标志物的位置变化和使用遥感技术进行边坡监测。例如,可以在边坡上设置位移标志物,通过定期测量标志物的位置变化来判断边坡是否存在位移现象。另外,可以利用遥感技术如卫星遥感和无人机航测获取边坡的影像数据,通过对比不同时间的影像数据来分析边坡的位移情况。

  水位变化监测是指通过监测矿山附近水位的变化情况来判断边坡稳定性。水位变化是影响边坡稳定的重要因素之一,当附近水位发生剧烈变化时,可能导致边坡松动、滑动等不稳定情况。因此,对水位的监测非常重要。可以利用水位计、水位传感器等设备实时监测水位的变化,并将监测数据传输到监测中心进行分析和判断。同时,还可以通过对水位变化趋势的分析,预测可能发生的边坡崩塌灾害,并及时采取相应的应急措施。

  监测预警系统在预防矿山高陡边坡崩塌灾害中起到了至关重要的作用。通过边坡位移监测和水位变化监测,可以及时发现边坡的不稳定现象,为矿山管理者提供及时准确的预警信息,从而采取相应的防护措施,避免灾害发生。此外,监测预警系统还可以对边坡的稳定性进行长期跟踪和分析,为矿山规划和开采提供重要的参考依据。然而,监测预警系统的建设和运行需要综合考虑多个因素。首先,应选择合适的监测设备和技术,确保监测数据的准确性和可靠性。其次,需要建立完善的数据传输和分析系统,及时将监测数据传输到监测中心进行处理和分析。同时,还需要建立监测预警系统的应急响应机制,明确各个部门的职责和协作方式,以便在灾害发生时能够及时响应和采取应急措施。

  3.4安全培训与管理

  增强从业人员的安全意识是预防矿山高陡边坡崩塌灾害的基础。矿山工作环境复杂,存在着各种潜在的安全风险。因此,从业人员应该具备正确的安全意识,能够识别潜在的危险,并采取相应的防护措施。为此,矿山管理者应该定期组织安全培训,向从业人员传授相关的安全知识和技能,包括如何正确使用防护设备、如何应对紧急情况等。此外,矿山管理者还应该建立安全奖惩制度,激励从业人员积极参与安全管理和监督,并且及时纠正和处罚不安全行为。

  其次,技能培训和应急演练也是预防矿山高陡边坡崩塌灾害的重要措施。矿山从业人员需要具备一定的技术和操作技能,才能够安全地进行工作。因此,矿山管理者应该组织定期的技能培训,包括矿山工作的基本知识、操作技能等。此外,矿山还应该定期进行应急演练,模拟各种紧急情况,让从业人员熟悉应对方法和程序,提高应对紧急情况的能力。通过技能培训和应急演练,能够提高从业人员的应变能力,减少事故的发生。

  除了安全培训和管理,矿山管理者还应该建立健全的安全管理体系和应急响应机制。安全管理体系包括安全制度、安全规章制度等,旨在规范从业人员的行为,确保矿山的安全运行。应急响应机制包括应急预案、应急演练等,旨在应对紧急情况,减少事故的发生。通过建立健全的安全管理体系和应急响应机制,能够提高矿山的应急能力,减少事故的危害。

  3.5合理布置开采工作面

  合理选择开采工作面的位置是预防矿山高陡边坡崩塌灾害的关键。开采工作面的位置应避免位于高陡边坡附近,尽量选择较为平坦、稳定的地段。在选择开采工作面的位置时,需要进行详细的地质勘察和工程地质调查,充分了解地质情况和地形特点。通过科学分析和评估,选择合适的位置进行开采,减少边坡崩塌的风险。其次,开采工作面的方向应与边坡的走向垂直或近似垂直,避免与边坡平行或近似平行。这样可以减少边坡因开采压力和震动而发生崩塌的可能性。此外,还应根据边坡的稳定性评价结果,合理选择开采工作面的长度和宽度,避免超过边坡的承载能力范围。

  4结语

  综上所述,矿山高陡边坡崩塌灾害的成因复杂多样,包括地质条件、水文条件、工程活动等多个因素的综合作用。为了预防此类灾害的发生,需要采取一系列的预防措施,如加固边坡结构、稳定地质环境、监测预警系统合理布置开采工作面、定期维护和检修、加强监测预警等。只有全面考虑各种因素,并采取相应的措施,才能有效预防和减少矿山高陡边坡崩塌灾害的发生,确保矿山的安全生产。

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