煤矿防范山体滑坡、垮塌、泥石流等自然灾害治理措施

煤矿防范山体滑坡、垮塌、泥石流等自然灾害治理措施
煤矿防范山体滑坡、垮塌、泥石流等自然灾害治理措施

煤矿防范山体滑坡、垮塌、泥石流等自然灾害治理措施
整治滑坡的方法,归结起来可以分为三类：
一是消除或减轻水对诱导滑坡的影响；二是改变滑坡外形、增加滑坡的抗滑力；三是改变滑带土石性质,阻滞滑坡体的滑动.所有这些措施,都需要具体情况具体分析,有针对性地使用,才能收到“药到病除”的好效果.例如,对于由地下水作用引起的滑坡,在事先弄清地下水补给来源、方式、方向、位置和数量的基础上,主要采用截水盲沟、盲洞、仰斜钻孔等工程加以排除；对于因江河冲刷引起的滑坡,应着重修筑河岸防护工程；对于因挖方修建铁路、公路,破坏了山体平衡,采用抗滑挡墙、抗滑桩等支撑措施来恢复平衡,效果比较显著,对于因地表渗水或自然沟水补给而引起的滑坡体滑动,则宜采取地面铺砌防渗、地表排水及沟床铺砌等措施；对于因滑动带土质不良而引起的滑动,可考虑采用灌浆、焙烧等改良土质的办法,也可以采用疏干工程来减少水的作用；对于大滑坡或滑坡体连续分布的区段,如果处理起来在技术上还不过关,经济上不合算,可以考虑使工程建筑设施避开滑坡的影响范围；对于中小型滑坡,工程建筑要避工它们正在活动的前部,如果条件允许的话,也可以将小型滑坡全部清除.
各地防治滑坡的实践表明,凡是采用排除地下水措施的,都收到了效果,凡是采用支挡工程措施的,只要设计无误,而且支挡工程埋基于滑床之下的足够深度,一般也取得了迅速稳定滑坡的效果；凡是单纯采用减重措施的,都不能最终稳定滑坡,减重措施必须与支挡或排水措施相结合才能见到成效.总之,在防治滑坡时,必须牢记因地制宜,综合治理,力求根治,不留后患.防治工程一般有以下几种基本方法：
（一）排水工程
1、排除地表水：滑坡的发生和发展,与地表水的危害有密切关系.所以,设置排水系统来排除地表水,对治理各类滑坡都是适用的,对治理某些浅层滑坡,效果尤其显著.常用的地表排水方法,是在滑坡可能发展的边界5 米以外,设置一条或数条环形截水沟,用以拦截普遍引自斜坡上部流向斜坡的水流.通常,沟深和沟底宽度都不小于0.6 米.为了防止水流的下渗,在滑坡体上也应充分利用自然沟谷,布置成树枝状排水系统,使水流得以汇集旁引.如地表条件许可,在滑坡边缘还可修筑明沟,直接向滑坡两侧稳定地段排水.如果滑坡体内有湿地和泉水露头,则需修筑渗沟与明沟相配合的引水工程；地在表水下渗为滑坡主要原因的地段,还可修筑不同的隔渗工程.当地表出现裂缝或滑坡体松散易于地表水下渗时,都要及时进行平整夯实,以防地表水渗入.另外,在滑坡地区进行绿化,尤其是种植阔叶树木,也是配合地表排水、促使滑坡稳定的一项有效措施.
2、排除地下水：地下水通常是诱发滑坡的主要因素,排除有害的地下水、尤其是滑带水,成为治理滑坡的一项有效措施.滑坡地下排水系统包括截水盲沟、支撑盲沟、盲洞、仰斜钻孔、渗管、渗井、垂直钻孔以及砂井与平孔相结合、渗井与盲洞相结合等工程设施.其中的深盲沟和盲洞,由于造价较高、施工困难,效果又不太稳定,一般很少采用.截水盲沟设置于滑坡可能发展范围5 米以外的稳定地段,与地下水流向垂直,一般作环状或折线形布置,目的在于拦截和普旁引滑坡范围以外的地下水.这种盲沟由集水和排水两部分组成,断面尺寸由施工条件决定,沟底宽度一般不小于1 米.盲沟的基底要埋入补给滑带水的最低一层含水层之下的不透水层内.为了维修和清淤的方便,在截水盲沟的转折点和直线地段每隔30-50 米,都要设置检查井.支撑盲沟.是一种兼具排水和支撑作用的工程设施.地于滑动面埋藏不深,滑坡体有大量积水,或地下水分布层次较多、难于在上部截除的滑坡,可考虑采用修建盲沟的办法来进行治理.支撑盲沟布置在平行于滑坡滑动方向有地下水露头处,从滑坡脚部向上修筑.有时在上部分岔成支沟,支沟方向与滑动方向成30°-45°交角.支撑盲沟的宽度根据抗滑需要、沟深和便于施工的原则来确定.一般采用2-4 米.盲沟基底应砌筑在滑动面以下0.5 米的稳定地层中,修成2-4%的排水纵坡.如果滑坡推力较大,可考虑采用支撑盲沟与抗滑挡墙结合的结构形式,这种联合形式的防治效果更好.仰斜孔群.是一种用近于水平的钻孔把地下水引出,从而达到疏干滑坡体、使滑坡稳定的措施.仰斜排水孔的位置,可按滑体地下水分布情况,布置在汇水面积较大的滑面凹部.孔的仰斜角度应按滑动面倾角以及稳定的地下水面位置而定,一般采用10°-15°.孔径的大小由施工机具和孔壁加固材料决定,可以从几十毫米到一百毫米以上.如果仰斜排水孔作为长期的排水通道使用,那么孔壁就需要用镀锌铜滤管、塑料滤管或竹管加固,也可用风压吹砂填塞钻孔.当含水土层（如黄土）渗透性差时,可采用砂井——仰斜排水孔联合排水措施,以砂井聚集滑坡体内的地下水,用斜孔穿连砂井并把水排出.在这种排水措施中,原则上斜孔应打在滑动面以下.砂井的井底以及砂井与斜孔的交接点,也要低于滑动面.砂井中的充填料应保证孔隙水可以自由流入砂井,而砂井又不会被细粒砂土所淤积.垂直孔群.是一种用钻孔群穿透滑动面,把滑坡体内储藏的地下水转移到下伏强透水层,从而将水排泄走的一种工程措施.每一种工程措施都有一定的适用条件,垂直孔群的适用条件是：滑坡体土石的裂隙度高、透水能力强、在滑动面下部存在的排泄能力强的透水层.垂直孔群一般是在地下水集中地区和供水部位,采用成排排列的方式进行布置.每排孔群的方向应垂直于地下水的流向.排与排的间距约为孔与孔间距的1.5 至5 倍.排水钻孔的孔径,要求每孔的设计最大出水量应大于钻孔实际涌水量.为了达到钻孔排水的目的,每个钻孔都必须打入滑动面以下的强透水层中,并且要求在每孔钻进终了时,都要安设过滤管,在过滤管外天充填砂砾过滤层.对于不设过滤管的钻也,应该全部充填砂砾.在孔口应设置略高于地面的防水层.防止水对坡脚的冲刷.在自然界中,由于斜坡的前缘受到河流冲刷而诱发滑坡的情况,是一种很普遍的现象.因此,应努力防止水对坡脚前缘的冲刷、淘蚀.一般说为,治理的办法是在滑坡上游严重受冲地段,修筑促使主流偏向对岸的丁坝.在滑坡前缘用抛石、铺设石笼、钢筋混凝土块及片石护坡,使滑坡坡脚的土体免受河水冲刷,从而达到稳定滑坡的作用.如果滑坡位于河曲处,河道又有改变的条件,也可采用改河方案,以使滑坡前缘免受河水冲刷.一些沟谷由于水流的冲刷,使沟床不断加深与展宽,沟坡的岩土失去稳定而产生滑坡,对这种滑坡的治理,可在它的下游地段修筑堤坝,以防继续下蚀,并利用淤积的固体物质稳定滑坡的坡脚.水库岸边的滑坡也常因坡舌部分遭受冲刷而促使滑坡不断发展,其治理办法是：蓄水前可在滑坡前缘的上游地段修筑丁坝,使库水夹带的泥沙能够淤积于滑坡前缘,起支撑滑坡的作用；水库蓄水之后,在主导风向作用下,波浪对岸边的冲刷有将岸边泥沙带至水库的作用,当滑坡处于这样的地段时,应在滑坡脚部填以平缓的斜坡,在斜坡上修一个有足够厚度的反滤层,再在滤层上砌石护坡,以取得稳定滑坡的作用.
（二）支挡工程
由于失支支撑而引起的滑坡,或滑床陡、滑动快的滑坡,采用修筑支档工程的办法,可增加滑坡的重力平衡条件,使滑坡迅速恢复稳定.支撑建筑物的种类很多,有抗滑垛、抗滑桩、抗滑墙、锚固等.这里仅介绍几种主要的支挡工程办法：
1、抗滑片石垛.是一种用垒砌石块的方法来阻止滑坡体下滑、达到稳定滑坡目的的工程措施.对于滑体不大,滑面位置低于坡脚不深的中、小型滑坡,又有足够的场地和廉价的石料时,就可采用这种工程措施.但是,这种措施不适宜用来治理下滑力较大的大、中型滑坡.对于强地震区的滑坡,由于片石垛本身结构松散,这种措施也同样不宜采用.对于适宜采用抗滑垛的中、小型滑坡,片石垛的基础必须埋置于可能形成的滑面以下0.5-1.0 米处,一般都用浆砌片石或混凝土做成厚约0.5 米的整体基础.抗滑片石垛的顶宽一般不小于1 米,垛的高度应高出可能向上产生滑动面的位置,垛的外侧坡度通常为1：0.75-1：1.25.码砌石块时,必须平行于基底分层砌筑,石块间尽可能相互咬紧,为了保证片石垛具有良好的透水性能,在垛后需要置放砂砾滤层.
2、抗滑挡墙.是一种阻挡滑坡体滑动的工程措施,适用于治理因河流冲刷或因人为切割支撑部分而产生的中、小型滑坡,但不适宜治理滑床比较松软、滑面容易向下或向上发展的滑坡.由于滑坡的推力较大,抗滑挡墙比一般的挡土墙要设计得宽大些,具有胸坡缓、外形宽大的特点.为了增加抗滑挡墙的稳定性,在墙后应设一、二米宽的衡重台或卸荷平台,挡墙的胸坡越缓越好,一般用1：0.3-1：0.5,也有1：0.75-1：1 者.抗滑挡墙,一般多设置于滑坡的前缘,基础埋入完整稳定的岩层或土层的一定深度.挡墙背后应设置顺墙的渗沟以排除墙后的地下水,同时在墙上还应设置泄水孔,以防止墙后积水泡软基础.
3、抗滑桩.用来治理滑坡既要保证桩不被剪断、推弯或推倒,也要保证桩间土体不会从桩间滑走或因桩高不够导致土体从桩顶滑出.抗滑桩应设置在滑体中下部,滑动面接近于水平,而且也是滑动层较厚的部位.一定要保证桩身有足够的强度和锚固深度、桩高和桩间距离都要适当.抗滑桩的施工方法主要有打入法、钻孔法和挖孔法三种.对于浅层的粘性土和黄土滑坡,可直接用重锤把木桩、钢轨桩、钢管桩、钢筋混凝土管桩等打入,简单易行；对于中厚层的大型滑坡,则多采用钻孔法和挖孔法施工.
4、锚固.利用穿过软弱结构面、深入至完整岩体内一定深度的钻孔,插入钢筋、钢棒、钢索、预应力钢筋及回填混凝土,借以提高岩体的磨擦阻力、整体性与抗剪强度,这种措施统称为锚固.（1）锚杆喷射混凝土联合支护：简称锚喷结构或锚喷支护,即喷射混凝土与锚杆相结合的一种支护结构,也称喷锚支护.（2）锚杆：是指钻凿岩孔,然后在岩孔中灌入水泥沙浆并插入一根钢筋,当砂浆凝结硬化后钢筋便锚固在围岩中,借助于这种锚固在围岩中钢筋能有效地控制围岩或浅部岩体变形,防止其滑动和坍塌,这种插入岩孔,锚固在围岩中从而使围岩或上部岩体起到支护作用的钢筋称为“锚杆”.锚杆类型很多,有楔缝式锚杆、倒楔式锚杆、普通式砂浆锚杆（并称插筋）,钢丝绳砂浆锚杆,树脂锚杆及预应力锚索等,锚杆的作用是锚杆与岩体锚固后的作用,有四种形式,即悬吊作用,组合作用,加固作用,锚杆的自承拱作用.（3）预应力锚索：由钻孔穿过软弱岩层或滑动面,把一端（锚杆）锚固在坚硬的岩层中（称内锚头）,然后在另一个自由端（称外锚头）进行张拉,从而对岩层施加压力对不稳定岩体进行锚固,这种方法称预应力锚索,简称锚索,国内应用较多,如长江南岸链子崖危岩体治理和会同县中心街滑坡治理中都采用了此种锚索.锚索结构一般由幅度锚头、锚索体和外锚头三部分共同组成.内锚头又称锚固段或锚根,是锚索锚固在岩体内提供预应力的根基,按其结构形式分为机械式和胶结式两大类,胶结式又分为砂浆胶结和树脂胶结两类,砂浆式又分二次灌浆和一次灌浆式.外锚头又称外锚固段,是锚索借以提供张拉吨位和锁定的部位,其种类有锚塞式、螺纹式、钢筋混凝土圆柱体锚墩式、墩头锚式和钢构架式等；锚索体,是连结内外锚头的构件,也是张拉力的承受者,通过对锚索体的张拉来提供预应力,锚索体由高强度钢筋、钢纹线或螺纹钢筋构成.预应力锚索是一种较复杂的锚固工程,需要专门知识与经验,施工监理人员,应具有更丰富理论和经验.
5、减载
当一个滑坡处于头重脚轻的状况下,而在前方又有一个可靠的抗滑地段时,采取在滑坡体上部减重或脚部加填的办法,使滑坡的外形得以改变,重心得以降低,可以使滑坡的稳定性得到根本的改善.曾经有人计算过,如果将滑动土体积的4%从坡顶转移到坡脚,那么滑坡的稳定性就可增大10%.如果滑坡没有一个可靠的抗滑地段,则减重只能减小滑坡的下滑力,不能达到稳定滑坡的目的.因此,用减重的方法治理滑坡时,常常需要与下部的支挡措施相配合.应当说明的是,用减重的方法治理滑坡并不是对所有滑坡都适用.比方说,对于牵引式滑坡或滑土带具有卸载膨胀性的滑坡,就不宜使用.减重常用于滑面不深、具有上陡下缓、滑坡后壁及两侧有岩层外露或土体稳定不可能继续向上发展的滑坡.对于可以采用减重方法治理的滑坡,应该认真决定减重范围,要根据各段滑坡的稳定程度、稳定滑坡和其它建筑物的要求,进综合考虑.对于一些不向上或向两侧牵引发展的小型滑坡,也可考虑将滑坡体全部清除.在对滑坡体作减重处理时,必须切实注意施工方法,尽量做到先上后下,先高后低,均匀减重,以防止挖土不均匀而造成滑坡的分解和恶化.对于减重后的坡面要进行平整,及时做好排水和防渗.在滑坡前部的抗滑地段,采用加载措施,可以产生稳定滑坡的作用,当条件许可时,应尽可能地利用滑坡上方的减重土石堆于前部抗滑的地段.为了加强堆土的反压作用,可以将堆土修成抗滑土堤,堆土时要分层夯实,外露坡面应干砌片石或种植草木,土堤内侧应修渗沟,土堤和老土之间应修隔渗层.
6、固化
用物理化学方法改善滑坡带土石性质.①焙烧法：焙烧法是利用导洞焙烧滑坡脚部的滑带上,使之形成地下“挡墙”而稳定滑坡的一种措施.利用焙烧法可以治理一些土质滑坡.用煤焙烧砂粘土时,当烧土达到一定温度后,砂粘土会变成象砖块一样,具有相同高的抗剪强度和防水性,同时地下水也可从被烧的土裂缝中流入坑道而排出.用焙烧法治理滑坡,导洞须埋入坡脚滑动面以下0.5-1.0 米处.为了使焙烧的土体成拱形,导洞的平面最好按曲线或折线布置.导洞焙烧的温度,一般土为500-80℃.通常用煤和木柴作燃料,也可以用气体或液体作燃料.焙烧程度应以塑性消失和在水的作用下不致膨胀和泡软为准.②电渗排水：电渗排水是利用电场作用而把地下水排除,达到稳定滑坡的一种方法.这种方法最适用于粒径0.05-0.005 毫米的粉质土的排水,因为粉土中所含的粘土颗粒在脱水情况下就会变硬.施工的过程是：首先将阴极和阳极的金属桩成行地交错打入滑坡体中,然后通电和抽水.一般以铁或铜桩为负极,铝桩为正极.通电后水即发生电渗作用,水分从正极移向由一花管组成的负极,待水分集中到负极花管之后,就用水泵把水抽走.③爆破灌浆法：爆破灌浆法是一种用炸药爆破破坏滑动面,随之把浆液灌入滑带中以置换滑带水并固结滑带上,从而达到使滑坡稳定的一种治理方法.目前这种方法仅用于小型滑坡.施工步骤是：首先用钻孔打穿滑动带,在钻孔中爆破.使滑坡床岩层松动；再将带孔灌浆管打入滑带下0.15 米,在一定的压力下将浆液压入,使其在滑动带中将裂缝充满,形成一个稳定土层,借以增大滑带土的抗滑能力.在我国黄土区的一些滑坡,曾用石灰、水泥和粘土浆液压注裂缝的方法来加固滑带土,取得了一定的成效.需要说明的是,运用物理化学方法改善滑带土石性质借以提高滑坡稳定性的治理方法,目前尚处于试验阶段,在滑坡治理中并未被广泛采用.在实际工作中,排水支挡还是整治滑坡的两项主要措施.