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1、我国非煤矿山高边坡安全监控技术现状与展望,房 定 旺 2009年7月,内容提要,问题的提出 非煤矿山高边坡定义 我国非煤矿山边坡特点 非煤矿山边坡滑坡及其造成的损失 非煤露天矿山高边坡安全监控技术现状 高边坡安全监测技术 非煤露天矿山高边坡安全监控技术展望,问题的提出,这里的非煤矿山边坡包括采矿场边坡与排土场边坡。它们是露天矿山的两个重大危险源。非煤矿山边坡稳定与否，直接制约着矿山的安全，是影响矿山经济效益的最关键因素之一。随着矿山开采不断深入，采场边坡不断延深，排土场堆置高度不断加高，边坡安全问题日益突出。因此，加强非煤矿山采矿场边坡与排土场的滑坡预防越来越成为我国矿山安全监测的重点之一。,
2、一、非煤矿山高边坡定义,表1 不同部门岩石工程高边坡类型及特点,一、非煤矿山高边坡定义,表2 是有色金属矿山排土场设计规范对排土场等别的划分标准。一般来讲，对于排弃料主要以土为主的的排土场，堆置高度40m即为高边坡，对于排弃料主要以岩石为主的的排土场，堆置高度80m即为高边坡。,表2 排土场设计等别,二、非煤矿山边坡特点,边坡高 根据调查，采场边坡现状边坡高度约29.3小于100m， 现状边坡高度55.2在100300m之间，现状边坡高度15.5大于300m。 我国大中型非煤露天矿山边坡设计最终边坡的高度，一般为100300m，有的高达800多米，目前现状边坡高度大于100m的边坡占66.7，
3、设计边坡高度大于100m的边坡占90.7。,1、采场边坡特点,现状边坡高度分布 设计边坡高度分布,边坡陡 由于矿山系统追求经济效益最优化，矿山边坡工程采用极限设计，尤其是近年来，因矿石价格飞涨，一些矿山对挂帮矿石回收，更加加陡了边坡角度。,1、采场边坡特点,二、非煤矿山边坡特点,二、非煤矿山边坡特点,边坡工程地质复杂 由于是资源开采，矿山边坡位置可选性小，常常使得边坡工程包含的岩石种类多、地质构造复杂，各空间部位的地质条件差异大，岩体完整性差。,1、采场边坡特点,二、非煤矿山边坡特点,影响边坡稳定性因素多 由于矿山开采历时长，影响岩体稳定性的外部动态不确定因素多，比如生产爆破、暴雨、冰雪等。,
4、1、采场边坡特点,二、非煤矿山边坡特点,边坡灾害严重 根据我们对全国非煤露天矿山调查与详细研究分析，在我国21个典型的非煤露天矿山大中型边坡中，出现过变形、破坏的占42.7%，接近半数，处于险级边坡占19，处于病级边坡占71，正常边坡仅占占10。,1、采场边坡特点,二、非煤矿山边坡特点,容量大 我国现有一定规模的排土场2000座以上，每年剥离排放岩土量超过6亿t，占地超过1800公顷，为名副其实的废石排放第一大国。露天矿排土场所容纳的岩土量大而集中，一些高阶段堆置的排土场容量少则几百万m3，多则几千万m3以至上亿m3。,2、排土场边坡特点,二、非煤矿山边坡特点,堆置高度高 由于矿山工业的迅速发
5、展与征地之间的矛盾，使得矿山排土强调运距短、少占土地，在露天开采境界外就近排土，从而导致多数单台阶作业、高台阶排土，排土场堆置高度从原来50-60m普遍上升到100-200m。 地基处理重视不足 多数矿山排土场地基没有按照要求进行处理，地基表层软土构成了排土场滑坡的部分滑动面，为排土场滑坡留下了安全隐患。,2、排土场边坡特点,二、非煤矿山边坡特点,坡脚乱采乱挖严重 在排土场坡脚乱采乱挖、翻拣矿石现象普遍存在，由此引发的事故屡见不鲜。,2、排土场边坡特点,2006年1月19日太钢尖山铁矿排土场乱采乱挖现场,三、非煤矿山边坡滑坡及其造成的损失,随着我国露天矿开采规模扩大、采场不断延深，国内大多数大
6、中型露天矿山相继转入深凹露天开采，边坡高度从过去100-300m增加到300-500m，有的设计高达800m，形成典型的高陡边坡矿山，尤其是有些露天矿山开始转入地下开采，这使我国非煤矿山开采面临着前所未有的困难和挑战，边坡的变形破坏几乎遍及各露天矿山，造成滑坡灾害及事故频频发生。 例如,三、非煤矿山边坡滑坡及其造成的损失,2006年5月27日，安徽省无为县安泰石灰石矿产生4万m3的小型滑坡，即造成6人死亡，一人重伤。,2006年5月27日安泰石灰石矿滑坡,三、非煤矿山边坡滑坡及其造成的损失,1982年6月8日 攀钢石灰石矿采场西部产生了国内外罕见的大滑坡，滑坡体总量达1100万吨，直接损失达2
7、000多万元，间接损失上亿元，影响生产近一年。,攀钢石灰石矿滑坡后2005年地貌,三、非煤矿山边坡滑坡及其造成的损失,四川金顶所属的峨眉水泥厂石灰岩矿2002年3月15日发生的滑坡，造成了8人死亡，直接损失超过2千万元。,四川金顶石灰石矿滑坡地貌,三、非煤矿山边坡滑坡及其造成的损失,攀钢朱家包包铁矿南帮边坡2003年9月29日较大楔形滑体，高110，宽100，截断了乡村公路，严重威胁到采场运输出入口，造成直接经济损失4000多万元。,攀钢朱家包包铁矿南帮滑坡地貌,三、非煤矿山边坡滑坡及其造成的损失,2003年6月7月山东大业金矿下盘边坡发生滑坡，长60m，高120m，致使部分民房拆迁，采矿被迫
8、停止。,山东大业金矿下盘边坡滑坡地貌,三、非煤矿山边坡滑坡及其造成的损失,新桥硫铁矿露天矿边坡下盘2006年1月滑坡，经济损失1千多万元，严重威胁采场安全生产。,安徽新桥硫铁矿下盘边坡滑坡地貌,三、非煤矿山边坡滑坡及其造成的损失,近30年来，先后发生大规模矿山排土场滑坡泥石流灾害的露天矿山有：尖山铁矿、海南铁矿、潘洛铁矿、泸沽铁矿、铁坑铁矿、云浮硫铁矿、永平铜矿、昆阳磷矿、东川矿务局、四川石绵矿、德兴铜矿和攀钢兰尖铁矿、攀枝花白马铁矿、安徽新桥硫铁矿等。 例如,三、非煤矿山边坡滑坡及其造成的损失,江西永平铜矿西北部排土场两年内在0.3Km2的面积上排弃的土石方达16万m3，由于山坡陡废石边坡高
9、达160m，1978年6月份连续降雨23小时大雨，爆发了一场泥石流，导致干砌块石坝溃决，危害下游农田167亩，污染面积达800亩。,江西永平铜矿排土场滑坡泥石流地貌,三、非煤矿山边坡滑坡及其造成的损失,新桥硫铁矿四房排土场1993年1月滑坡，形成400万m3泥石流，严重威胁下游水库。,安徽新桥硫铁矿四房排土场滑坡泥石流地貌,三、非煤矿山边坡滑坡及其造成的损失,2007年10月攀枝花白马铁矿号排土场发生滑坡形成2.4km的泥石流，迫使该排土场废弃无法使用。造成直接损失2千多万元。,白马铁矿号排土场发生滑坡形成泥石流,三、非煤矿山边坡滑坡及其造成的损失,2008年8月1日凌晨0时15分，位于山西省
10、太原市娄烦县的太原钢铁(集团)有限公司矿业分公司尖山铁矿发生特别重大排土场垮塌事故，造成43人死亡，2人失踪，直接经济损失3080.23万元。,太钢尖山铁矿排土场滑坡地貌,四、非煤露天矿山高边坡安全监控技术现状,根据调查统计，我国大多数非煤露天矿山大中型边坡进行过一定的边坡勘察、研究，但其中进行过较为系统边坡稳定性研究的不足40%；进行过变形、地下水监测的非煤露天矿山大中型边坡，目前大多数监测设施保护不力，遭到破坏，没有起到应有的作用。 就大中型非煤露天矿山而言，进行过边坡安全评价的仅占44%，而绝大多数的小型非煤露天矿山边坡基本未开展过边坡研究评价和监测工作。新建矿山的安全评价工作仅作为整个
11、矿山安全评价的一个章节，评价深度不足，没有像尾矿库安全评价那样，将矿山边坡安全评价作为独立的专项评价来做。,四、非煤露天矿山高边坡安全监控技术现状,金属非金属露天矿山大中型边坡工作和破坏情况统计,我国非煤露天矿山采场边坡工程研究，按工作的侧重点可分两个阶段：,从六十年代开始首先在大冶铁矿开展边坡稳定性试验研究，到九十年代中期，边坡研究工作侧重于提高边坡角，节省投资和注重效益阶段。 九十年代中期以后，特别是进入二十一世纪，侧重于以人为本，注重边坡安全的阶段。开始出现了边坡研究与设计相结合的新局面，为取得较好的社会和环境效益创造了条件。,四、非煤露天矿山高边坡安全监控技术现状,我国非煤露天矿山排土
12、场技术进展：,“七五”“八五”期间，冶金部马鞍山矿山研究院对排土场稳定性、排土场滑坡、泥石流治理、排土场监测进行连续十年的攻关，取得了若干成果。 2005年5月1日金属非金属矿山排土场安全生产规则正式实施。 2007年10月1日有色金属矿山排土场设计规范正式实施。,四、非煤露天矿山高边坡安全监控技术现状,五、高边坡安全监测技术,我国边坡安全监测工作始于50年代，80年代初开始引进和研制了部分监测仪器，90年代边坡监测技术已从研究阶段转入了生产实用阶段。,、我国高边坡安全监控技术发展过程,五、高边坡安全监测技术,表面观测法 深部观测法,2、边坡监测方法,五、高边坡安全监测技术,表面观测法观测对象
13、：坡体表面位移。其中精密大地测量技术最为成熟、精度最高，是目前广泛使用的最有效的监测方法。 大地测量法的技术进步 仪器与测量技术：经纬仪、水准仪、测距仪电子经纬仪、全站式速测仪测量机器人 坡体变形观测的误差：毫米级 实现了实时动态观测 新技术的发展： GPS测量技术由于观测精度的不断提高，目前逐步进入实用阶段，有较广阔的发展前景。其他如近景摄影测量和INSAR干涉雷达测量等，在近年也取得了明显的进步。,3、表面观测法,五、高边坡安全监测技术,深部观测资料规律性较好，易于实现自动化，故深部观测法发展较快，目前成为边坡监测中的主要手段。 深部观测法观测对象：坡体内部变形分布 观测精度：0.010.
14、1mm 深部观测法监测方法与手段的多样性，便于监测成果的相互印证与综合分析，如变形观测常用的仪器有：多点位移计、倾斜仪、测缝计、沉降仪、收敛计等，另可对影响坡体变形的相关因子和环境因素进行观测，如水位、渗压、应力变化、降雨、地温、地声、振动等，便于分析坡体变形的原因。 研制了监控支护结构运行状态的仪器，如锚索应力计、锚杆测力计、土压力盒等，可与设计计算对比分析。,4、深部观测法,六、非煤露天矿山高边坡安全监控技术展望,将有越来越到的矿山需要进行边坡稳定性研究，新的勘察技术、新的分析手段将广泛运用到边坡研究中，研究工作将会不断深入，边坡稳定性研究与采场边坡设计将得到紧密结合。 排土场设计规范将得
15、到有效实施，排土场边坡研究将得到广泛推广，排土场稳定性研究与排土场设计将得到密切结合。,六、非煤露天矿山高边坡安全监控技术展望,随着非煤矿山边坡危险不断加深，将有越来越多的矿山需要建立健全边坡监测系统，日常生产、边坡维护将更多依靠监测数据进行指导，采用先进的监测手段、实现自动化监测、应用监测信息处理系统及时准确地整编监测成果、实现生产过程边坡稳定性实时监控是今后边坡安全监控必然的发展方向。,六、非煤露天矿山高边坡安全监控技术展望,边坡监测成果将会更多地应用到矿山修改设计、生产施工、滑坡预测预报、边坡治理等各项工作中，不仅做到防灾减灾、安全监控，同时也节约了矿山总的安全生产成本，使得矿山效益最大
16、化。,六、非煤露天矿山高边坡安全监控技术展望,金属非金属矿山排土场安全生产规则金属非金属矿山安全规程有关安全规定将得到全面落实，采场边坡与排土场稳定性研究工作将日益受到重视。因边坡安全工程专业性强，采场边坡安全评价与排土场安全评价将会独立于整个矿山安全评价。在企业申领和换发非煤矿矿山安全生产许可证中，将更加注重采场边坡的安全与排土场的安全。,谢谢！,露天采场边坡稳定性研究、边坡优化设计、边坡安全评价、边坡监测、滑坡治理（设计施工总承包） 排土场边坡稳定性研究、排土场安全评价、排土场监测、滑坡与泥石流治理（设计施工总承包） 、排土场设计 尾矿库设计（设计施工总承包） 、安全评价 岩土工程勘察、岩土物理力学试验 软地基处理设计施工总承包 以上设计、咨询、安全评价、岩土工程勘察资质均为甲级 联系人：房定旺 教授级高工、享受国务院政府特殊津贴专家 中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司工程设计院 副总经理 电话：13605557530 地址：安徽省马鞍山市湖北路9号 邮编：243004,竭诚为您服务,
