我國非煤礦山高邊坡安全監(jiān)控技術(shù)現(xiàn)狀與展望課件

1、我國非煤礦山高邊坡安全監(jiān)控技術(shù)現(xiàn)狀與展望房 定 旺2009年7月內(nèi)容提要問題的提出非煤礦山高邊坡定義我國非煤礦山邊坡特點 非煤礦山邊坡滑坡及其造成的損失 非煤露天礦山高邊坡安全監(jiān)控技術(shù)現(xiàn)狀高邊坡安全監(jiān)測技術(shù)非煤露天礦山高邊坡安全監(jiān)控技術(shù)展望問題的提出這里的非煤礦山邊坡包括采礦場邊坡與排土場邊坡。它們是露天礦山的兩個重大危險源。非煤礦山邊坡穩(wěn)定與否，直接制約著礦山的安全，是影響礦山經(jīng)濟效益的最關(guān)鍵因素之一。隨著礦山開采不斷深入，采場邊坡不斷延深，排土場堆置高度不斷加高，邊坡安全問題日益突出。因此，加強非煤礦山采礦場邊坡與排土場的滑坡預(yù)防越來越成為我國礦山安全監(jiān)測的重點之一。 一、非煤礦山高邊坡定

2、義 表1 不同部門巖石工程高邊坡類型及特點一般高邊坡高度范圍邊坡及邊坡工程特點水電系統(tǒng)人工：100-700m自然：100-1000m邊坡高度大，地質(zhì)結(jié)構(gòu)及環(huán)境條件復(fù)雜，工程對邊坡質(zhì)量要求高，常需要保證永久穩(wěn)定。礦山系統(tǒng)人工：100-800m邊坡高度大，地質(zhì)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,工程對邊坡質(zhì)量有一定要求, 但通?？紤]極限設(shè)計。鐵道系統(tǒng)人工：50-150m自然：100-300m邊坡高度一般較大，地質(zhì)結(jié)構(gòu)及環(huán)境條件復(fù)雜，對邊坡質(zhì)量要求高，但通常要求線路快速通過。公路系統(tǒng)人工：30-80m自然：30-150m邊坡高度一般較小,地質(zhì)結(jié)構(gòu)及環(huán)境條件相對簡單,對邊坡質(zhì)量要求較高。城建系統(tǒng)人工：15-50m自然：15-

3、100邊坡高度小,地質(zhì)結(jié)構(gòu)及環(huán)境條件相對簡單,對邊坡質(zhì)量要求高。一、非煤礦山高邊坡定義表2 是有色金屬礦山排土場設(shè)計規(guī)范對排土場等別的劃分標(biāo)準。一般來講，對于排棄料主要以土為主的的排土場，堆置高度40m即為高邊坡，對于排棄料主要以巖石為主的的排土場，堆置高度80m即為高邊坡。等別單個排土場總?cè)萘縑（104m3）堆置高度H(m)一V1000H150二500V1000100H150三100V50050H100四V100H50表2 排土場設(shè)計等別二、非煤礦山邊坡特點 邊坡高 根據(jù)調(diào)查，采場邊坡現(xiàn)狀邊坡高度約29.3小于100m， 現(xiàn)狀邊坡高度55.2在100300m之間，現(xiàn)狀邊坡高度15.5大于30

4、0m。我國大中型非煤露天礦山邊坡設(shè)計最終邊坡的高度，一般為100300m，有的高達800多米，目前現(xiàn)狀邊坡高度大于100m的邊坡占66.7，設(shè)計邊坡高度大于100m的邊坡占90.7。1、采場邊坡特點 現(xiàn)狀邊坡高度分布 設(shè)計邊坡高度分布 邊坡陡 由于礦山系統(tǒng)追求經(jīng)濟效益最優(yōu)化，礦山邊坡工程采用極限設(shè)計，尤其是近年來，因礦石價格飛漲，一些礦山對掛幫礦石回收，更加加陡了邊坡角度。1、采場邊坡特點二、非煤礦山邊坡特點 二、非煤礦山邊坡特點邊坡工程地質(zhì)復(fù)雜由于是資源開采，礦山邊坡位置可選性小，常常使得邊坡工程包含的巖石種類多、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，各空間部位的地質(zhì)條件差異大，巖體完整性差。 1、采場邊坡特點二、

5、非煤礦山邊坡特點影響邊坡穩(wěn)定性因素多由于礦山開采歷時長，影響巖體穩(wěn)定性的外部動態(tài)不確定因素多，比如生產(chǎn)爆破、暴雨、冰雪等。1、采場邊坡特點二、非煤礦山邊坡特點邊坡災(zāi)害嚴重根據(jù)我們對全國非煤露天礦山調(diào)查與詳細研究分析，在我國21個典型的非煤露天礦山大中型邊坡中，出現(xiàn)過變形、破壞的占42.7%，接近半數(shù)，處于險級邊坡占19，處于病級邊坡占71，正常邊坡僅占占10。1、采場邊坡特點二、非煤礦山邊坡特點容量大我國現(xiàn)有一定規(guī)模的排土場2000座以上，每年剝離排放巖土量超過6億t，占地超過1800公頃，為名副其實的廢石排放第一大國。露天礦排土場所容納的巖土量大而集中，一些高階段堆置的排土場容量少則幾百萬m

6、3，多則幾千萬m3以至上億m3。2、排土場邊坡特點二、非煤礦山邊坡特點堆置高度高由于礦山工業(yè)的迅速發(fā)展與征地之間的矛盾，使得礦山排土強調(diào)運距短、少占土地，在露天開采境界外就近排土，從而導(dǎo)致多數(shù)單臺階作業(yè)、高臺階排土，排土場堆置高度從原來50-60m普遍上升到100-200m。地基處理重視不足多數(shù)礦山排土場地基沒有按照要求進行處理，地基表層軟土構(gòu)成了排土場滑坡的部分滑動面，為排土場滑坡留下了安全隱患。2、排土場邊坡特點二、非煤礦山邊坡特點坡腳亂采亂挖嚴重在排土場坡腳亂采亂挖、翻揀礦石現(xiàn)象普遍存在，由此引發(fā)的事故屢見不鮮。2、排土場邊坡特點2006年1月19日太鋼尖山鐵礦排土場亂采亂挖現(xiàn)場三、非煤

7、礦山邊坡滑坡及其造成的損失隨著我國露天礦開采規(guī)模擴大、采場不斷延深，國內(nèi)大多數(shù)大中型露天礦山相繼轉(zhuǎn)入深凹露天開采，邊坡高度從過去100-300m增加到300-500m，有的設(shè)計高達800m，形成典型的高陡邊坡礦山，尤其是有些露天礦山開始轉(zhuǎn)入地下開采，這使我國非煤礦山開采面臨著前所未有的困難和挑戰(zhàn)，邊坡的變形破壞幾乎遍及各露天礦山，造成滑坡災(zāi)害及事故頻頻發(fā)生。例如三、非煤礦山邊坡滑坡及其造成的損失2006年5月27日，安徽省無為縣安泰石灰石礦產(chǎn)生4萬m3的小型滑坡，即造成6人死亡，一人重傷。2006年5月27日安泰石灰石礦滑坡三、非煤礦山邊坡滑坡及其造成的損失1982年6月8日 攀鋼石灰石礦采場

8、西部產(chǎn)生了國內(nèi)外罕見的大滑坡，滑坡體總量達1100萬噸，直接損失達2000多萬元，間接損失上億元，影響生產(chǎn)近一年。攀鋼石灰石礦滑坡后2005年地貌三、非煤礦山邊坡滑坡及其造成的損失四川金頂所屬的峨眉水泥廠石灰?guī)r礦2002年3月15日發(fā)生的滑坡，造成了8人死亡，直接損失超過2千萬元。四川金頂石灰石礦滑坡地貌三、非煤礦山邊坡滑坡及其造成的損失攀鋼朱家包包鐵礦南幫邊坡2003年9月29日較大楔形滑體，高110，寬100，截斷了鄉(xiāng)村公路，嚴重威脅到采場運輸出入口，造成直接經(jīng)濟損失4000多萬元。攀鋼朱家包包鐵礦南幫滑坡地貌三、非煤礦山邊坡滑坡及其造成的損失2003年6月7月山東大業(yè)金礦下盤邊坡發(fā)生滑坡

9、，長60m，高120m，致使部分民房拆遷，采礦被迫停止。山東大業(yè)金礦下盤邊坡滑坡地貌三、非煤礦山邊坡滑坡及其造成的損失新橋硫鐵礦露天礦邊坡下盤2006年1月滑坡，經(jīng)濟損失1千多萬元，嚴重威脅采場安全生產(chǎn)。安徽新橋硫鐵礦下盤邊坡滑坡地貌 三、非煤礦山邊坡滑坡及其造成的損失近30年來，先后發(fā)生大規(guī)模礦山排土場滑坡泥石流災(zāi)害的露天礦山有：尖山鐵礦、海南鐵礦、潘洛鐵礦、瀘沽鐵礦、鐵坑鐵礦、云浮硫鐵礦、永平銅礦、昆陽磷礦、東川礦務(wù)局、四川石綿礦、德興銅礦和攀鋼蘭尖鐵礦、攀枝花白馬鐵礦、安徽新橋硫鐵礦等。例如三、非煤礦山邊坡滑坡及其造成的損失江西永平銅礦西北部排土場兩年內(nèi)在0.3Km2的面積上排棄的土石方

10、達16萬m3，由于山坡陡廢石邊坡高達160m，1978年6月份連續(xù)降雨23小時大雨，爆發(fā)了一場泥石流，導(dǎo)致干砌塊石壩潰決，危害下游農(nóng)田167畝，污染面積達800畝。 江西永平銅礦排土場滑坡泥石流地貌三、非煤礦山邊坡滑坡及其造成的損失新橋硫鐵礦四房排土場1993年1月滑坡，形成400萬m3泥石流，嚴重威脅下游水庫。安徽新橋硫鐵礦四房排土場滑坡泥石流地貌 三、非煤礦山邊坡滑坡及其造成的損失2007年10月攀枝花白馬鐵礦號排土場發(fā)生滑坡形成2.4km的泥石流，迫使該排土場廢棄無法使用。造成直接損失2千多萬元。白馬鐵礦號排土場發(fā)生滑坡形成泥石流三、非煤礦山邊坡滑坡及其造成的損失2008年8月1日凌晨0

11、時15分，位于山西省太原市婁煩縣的太原鋼鐵(集團)有限公司礦業(yè)分公司尖山鐵礦發(fā)生特別重大排土場垮塌事故，造成43人死亡，2人失蹤，直接經(jīng)濟損失3080.23萬元。太鋼尖山鐵礦排土場滑坡地貌四、非煤露天礦山高邊坡安全監(jiān)控技術(shù)現(xiàn)狀根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，我國大多數(shù)非煤露天礦山大中型邊坡進行過一定的邊坡勘察、研究，但其中進行過較為系統(tǒng)邊坡穩(wěn)定性研究的不足40%；進行過變形、地下水監(jiān)測的非煤露天礦山大中型邊坡，目前大多數(shù)監(jiān)測設(shè)施保護不力，遭到破壞，沒有起到應(yīng)有的作用。就大中型非煤露天礦山而言，進行過邊坡安全評價的僅占44%，而絕大多數(shù)的小型非煤露天礦山邊坡基本未開展過邊坡研究評價和監(jiān)測工作。新建礦山的安全評價工

12、作僅作為整個礦山安全評價的一個章節(jié)，評價深度不足，沒有像尾礦庫安全評價那樣，將礦山邊坡安全評價作為獨立的專項評價來做。 四、非煤露天礦山高邊坡安全監(jiān)控技術(shù)現(xiàn)狀金屬非金屬露天礦山大中型邊坡工作和破壞情況統(tǒng)計68.80%64.10%42.20%45.30%0.00%20.00%40.00%60.00%80.00%進行過邊坡勘察、研究的礦山進行過邊坡變形、地下水監(jiān)測的礦山出現(xiàn)過邊坡變形、破壞的礦山進行過邊坡安全專項評價的礦山我國非煤露天礦山采場邊坡工程研究，按工作的側(cè)重點可分兩個階段：從六十年代開始首先在大冶鐵礦開展邊坡穩(wěn)定性試驗研究，到九十年代中期，邊坡研究工作側(cè)重于提高邊坡角，節(jié)省投資和注重效益

13、階段。九十年代中期以后，特別是進入二十一世紀，側(cè)重于以人為本，注重邊坡安全的階段。開始出現(xiàn)了邊坡研究與設(shè)計相結(jié)合的新局面，為取得較好的社會和環(huán)境效益創(chuàng)造了條件。四、非煤露天礦山高邊坡安全監(jiān)控技術(shù)現(xiàn)狀我國非煤露天礦山排土場技術(shù)進展：“七五”“八五”期間，冶金部馬鞍山礦山研究院對排土場穩(wěn)定性、排土場滑坡、泥石流治理、排土場監(jiān)測進行連續(xù)十年的攻關(guān)，取得了若干成果。2005年5月1日金屬非金屬礦山排土場安全生產(chǎn)規(guī)則正式實施。2007年10月1日有色金屬礦山排土場設(shè)計規(guī)范正式實施。四、非煤露天礦山高邊坡安全監(jiān)控技術(shù)現(xiàn)狀五、高邊坡安全監(jiān)測技術(shù)我國邊坡安全監(jiān)測工作始于50年代，80年代初開始引進和研制了部分

14、監(jiān)測儀器，90年代邊坡監(jiān)測技術(shù)已從研究階段轉(zhuǎn)入了生產(chǎn)實用階段。、我國高邊坡安全監(jiān)控技術(shù)發(fā)展過程 五、高邊坡安全監(jiān)測技術(shù)表面觀測法深部觀測法2、邊坡監(jiān)測方法五、高邊坡安全監(jiān)測技術(shù)表面觀測法觀測對象：坡體表面位移。其中精密大地測量技術(shù)最為成熟、精度最高，是目前廣泛使用的最有效的監(jiān)測方法。大地測量法的技術(shù)進步儀器與測量技術(shù)：經(jīng)緯儀、水準儀、測距儀電子經(jīng)緯儀、全站式速測儀測量機器人坡體變形觀測的誤差：毫米級實現(xiàn)了實時動態(tài)觀測新技術(shù)的發(fā)展： GPS測量技術(shù)由于觀測精度的不斷提高，目前逐步進入實用階段，有較廣闊的發(fā)展前景。其他如近景攝影測量和INSAR干涉雷達測量等，在近年也取得了明顯的進步。3、表面觀測

15、法五、高邊坡安全監(jiān)測技術(shù)深部觀測資料規(guī)律性較好，易于實現(xiàn)自動化，故深部觀測法發(fā)展較快，目前成為邊坡監(jiān)測中的主要手段。深部觀測法觀測對象：坡體內(nèi)部變形分布觀測精度：0.010.1mm深部觀測法監(jiān)測方法與手段的多樣性，便于監(jiān)測成果的相互印證與綜合分析，如變形觀測常用的儀器有：多點位移計、傾斜儀、測縫計、沉降儀、收斂計等，另可對影響坡體變形的相關(guān)因子和環(huán)境因素進行觀測，如水位、滲壓、應(yīng)力變化、降雨、地溫、地聲、振動等，便于分析坡體變形的原因。研制了監(jiān)控支護結(jié)構(gòu)運行狀態(tài)的儀器，如錨索應(yīng)力計、錨桿測力計、土壓力盒等，可與設(shè)計計算對比分析。4、深部觀測法六、非煤露天礦山高邊坡安全監(jiān)控技術(shù)展望將有越來越到的

16、礦山需要進行邊坡穩(wěn)定性研究，新的勘察技術(shù)、新的分析手段將廣泛運用到邊坡研究中，研究工作將會不斷深入，邊坡穩(wěn)定性研究與采場邊坡設(shè)計將得到緊密結(jié)合。排土場設(shè)計規(guī)范將得到有效實施，排土場邊坡研究將得到廣泛推廣，排土場穩(wěn)定性研究與排土場設(shè)計將得到密切結(jié)合。六、非煤露天礦山高邊坡安全監(jiān)控技術(shù)展望隨著非煤礦山邊坡危險不斷加深，將有越來越多的礦山需要建立健全邊坡監(jiān)測系統(tǒng)，日常生產(chǎn)、邊坡維護將更多依靠監(jiān)測數(shù)據(jù)進行指導(dǎo)，采用先進的監(jiān)測手段、實現(xiàn)自動化監(jiān)測、應(yīng)用監(jiān)測信息處理系統(tǒng)及時準確地整編監(jiān)測成果、實現(xiàn)生產(chǎn)過程邊坡穩(wěn)定性實時監(jiān)控是今后邊坡安全監(jiān)控必然的發(fā)展方向。六、非煤露天礦山高邊坡安全監(jiān)控技術(shù)展望邊坡監(jiān)測成果將會更多地應(yīng)用到礦山修改設(shè)計、生產(chǎn)施工、滑坡預(yù)測預(yù)報、邊坡治理等各項工作中，不僅做到防災(zāi)減災(zāi)、安全監(jiān)控，同時也節(jié)約了礦山總的安全生產(chǎn)成本，使得礦山效益最大化。六、非煤露天礦山高邊坡安全監(jiān)控技術(shù)展望金屬非金屬礦山排土場安全生產(chǎn)規(guī)則金屬非金屬礦山安全規(guī)程有關(guān)安全規(guī)定將得到全面落實，采場邊坡與排土場穩(wěn)定性研究工作將日益受到重視。因邊坡安全工程專業(yè)性強，采場邊坡安全評價與排土場安全評價將會獨立于整個礦山安全評價。在企業(yè)申領(lǐng)和換發(fā)非煤礦礦山安全生產(chǎn)許可證中，將更加注重采場邊坡的安全與排土場的安全。謝謝！