矿山开采及地质灾害防治技术探讨

摘要：四川盐业地质钻井大队内蒙宜化矿山项目部露天矿山开采主要内容有：采区采装方案制定及实施、采面平整、道路维修维护、安全设施设置及维护、采面及布孔验孔、边坡浮石清理、边坡监测、边坡稳定防治等工作。鉴于露天开采主要风险隐患是边坡的稳定，本文针对露天开采及边坡稳定防治措施工作进行技术探讨。

关键词：露天矿山；开采；边坡稳定；防治措施

1总论

1.1概述

内蒙古宜化化工有限公司石灰石矿山分厂位于乌海市海南区北西约3km，内蒙古西水创业股份有限公司北东2.5km处，行政区划属内蒙古自治区乌海市海南区。矿区极值地理坐标为：东经：106°48′23″～106°48′57″；北纬：39°27′13″～39°28′01″。开采矿种为制碱用灰岩，开采方式为露天开采。采矿权范围由7个拐点圈定，各拐点坐标如表1。矿区面积0.5822km2，生产规模150万t/a，开采深度由1310m至1120m标高。

1.2矿山交通位置

矿山位于乌海市海南区北西约3km。包兰铁路、110国道经过乌海市区，及海（勃湾）———拉（僧庙）铁路、公路线从矿区附近经年8月编制的《内蒙古乌海市哈图克沟电石灰岩勘探地质报告》，整个矿区范围内提交电石灰岩储量矿石量2554.89万t，水泥灰岩储量矿石量4125.1万t。

2矿山开采

2.1建设规模

矿区采矿许可证核定矿山露天开采生产规模为150万t/a。本次项目为改建项目，露天开采境界范围扩大，生产规模不做调整。矿山生产规模与采矿证核定生产规模一致。

2.2矿山现状

矿区现为一生产矿山，拥有安全生产许可证。目前矿区范围内Ⅳ号勘探线以南形成有一露天采场。采坑总体近南北走向形态，地表境界长约780m，宽约360～470m，底部境界长约320m，宽约120m。采坑最低台阶1130m水平刚形成初始作业面。采场西北侧边坡最高，最大高度105m，布置有1230m、1220m、1210m、1190m、1180m、1170m、1160m、1150m和1140m共9个台阶。采场东南侧边坡相对较低，最高台阶标高1200m，边坡垂高70m。留设安全平台宽度3～4m，清扫平台和运输平台宽度约8～9m。经现场考察，矿区现采场最终边帮形成台阶完整明显，平台留设合理规范，采坑整体状态较好，采坑个别地段台阶坡面角较大，局部台阶顶部存在有松散岩石需及时清理。采场内外部道路现已形成。出入沟口位于采坑南侧，入坑道路自1190m水平开始向坑内布设，运输线路已延伸至1130m水平，路面宽度6m，现有各台阶均有道路相连通。采坑外部至工业场地的连接道路也已形成，路面宽度6m。另外，矿山已施工一条运输道路至现采坑北侧区域，道路末端标高1300m，线路自现采坑出入沟口附近开始，沿南侧和西侧采坑上部境界边缘，一直到达Ⅴ号勘探线以北区域，线路总长2.2km，路面宽度8m，该线路已为下一步北区基建做好准备。矿山现钻孔采用潜孔钻机，爆破为多排孔毫秒延时爆破，液压挖掘机铲装、10t自卸汽车运输。为防止矿区北侧汇水对开采带来影响，矿区现采坑北侧境界范围外设有截洪坝一座和排水明渠一条，坝体顶部平台标高1237m，坝底泄洪口标高约1225m，泄洪口与泄洪明渠连通，明渠在境界沿勘探线方向向东延伸至低洼处，明渠长约220m。本项目为改建项目，矿山现有坑内坑外运输道路以及开采机械设备等可进行利用。

2.3开采方式

根据矿床赋存条件、地形地貌特点和开采技术条件，以及矿山实际情况，开采方案采取由上至下、分台阶进行开采。

2.4开采境界的圈定原则

根据矿体类型和矿山开采技术条件等，本次露天开采境界确定的主要原则为：（1）以地质报告和矿区范围为依据；（2）所圈定的露天采矿场边坡具有稳定性，以保证矿山安全生产；（3）充分利用资源，尽可能把较多的矿石圈定在露天开采境界内，以发挥露天开采的优越性。

2.5最终边坡角的选择

最终边坡角应根据岩石性质、地质构造和水文地质条件，并考虑安全稳定因素及布置运输系统的要求来确定。矿区矿岩稳定性好，最终边坡最大高度170m，根据《采矿设计手册》最终帮坡角的选择计算以及边坡稳定分析软件分析计算，并结合类似矿山资料，确定采场最终帮坡角不大于44°。

2.6最终边坡要素

终了台阶高度：10m；生产台阶高度：10m；台阶坡面角：上盘60°，下盘50°；安全平台宽度：4m；清扫、运输平台宽度：8m；表土及风化层坡面角：45°。

3采矿作业安全措施

3.1边坡稳定防治措施

3.1.1边坡稳定性分析

露天采场边坡是一个人工开挖所形成的边坡，影响其稳定性的因素很多，诸如：岩石的物理力学性质、岩体的结构构造、构造应力、水文地质情况以及爆破震动等。根据地质资料知：矿区矿体底板为石灰岩，呈厚层、中厚层夹薄层，多呈缓倾斜单斜层产出。矿层及底板围岩较为完整，坚硬，裂隙不发育，矿床总体工程地质条件良好，总体有益于采场最终边帮的稳定。此外，在开采过程中边坡防水未到位、受爆破地震波影响等可能引起边坡坍塌等事故。本矿形成的边坡类型为梯形组合式台阶。开采终了结束以后，矿区四周均形成了终了边坡，采场西北部边坡高度最大，高度170m，其边坡角度42°，境界内最大边坡角44°，参考国内同类型矿山边坡角取值其较为合理。总体来讲，本矿采场边坡为结构简单的稳定型边坡，露天边坡是稳定的，本矿山边坡不会产生整体滑坡。

3.1.2边坡稳定预防安全措施

设计境界圈定中，将最终边坡角控制在最大范围以内。对采场可能发生的地质灾害应作以下防范及安全措施。采用自上而下的台阶开采，在最终边坡设安全平台清扫平台宽，采取采剥并举，剥离先行的原则；在开采过程中，定期检查边坡，清理边坡上的危石、浮石，对危险地带应及时采取维护措施。应定期对最终台阶进行检查，不稳定地段在暴雨过后及时检查，发现异常要及时处理，报告有关主管部门；在最终边坡的安全、清扫平台上设置排水沟，将大气降水及渗透裂隙水汇集后集中排出，防止雨水、裂隙水等对边坡的冲刷，起到保护边坡稳定的作用。

3.2采矿作业安全措施

3.2.1采矿方法的安全可靠性分析

设计开采台阶高度10m，台阶坡面角上盘60°，下盘50°，最小工作平台宽度25m，同时开采水平数1～2个。采矿顺序为自上而下分层开采，操作人员在平台上作业，是保证采、装、运等设备和人员安全作业的基本需要，是采矿作业安全的主控因素。矿体裂隙较发育，工作平台宽度不够或坡面角太陡，易引发台阶坡面下滑和塌陷，影响采矿作业的安全。采矿工作面的设备，如挖掘机、汽车均为重型设备，各种机械设备在生产运行过程中可能对人体产生碰撞、挤压、卷入等事故发生，各机动设备也可能发生碰撞、倾翻事故等。

3.2.2采矿作业预防安全措施

在开采过程中，要随时检查工作台阶的稳定情况，清理坡面上的松动岩石，对危险地带应及时采取维护措施，防止采场边坡上松动岩石危害采矿工作的安全；采矿作业必须按设计提出的采掘要素执行，严禁坡底超挖和坡顶欠挖的情况出现；作业人员严禁在采矿场坡底逗留；夜间作业时，保证采矿场照明设施完好，并有足够的照明亮度。

4结论

通过平时对采场的安全检查及隐患整治，在近两年时间内的开采，内蒙宜化石灰石矿山分厂未发生一起等级以上安全事故，说明我部对于露天矿山开采的风险防治措施特别是边坡稳定防治措施是有效的。这为以后类似项目提供了宝贵的现场施工管理经验。

作者:刘吉 王强 单位:四川盐业地质钻井大队