CN115354678B - 一种矿山高陡边坡危岩处理方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿山高陡边坡危岩处理方法及其装置，主要是利用高压气囊在泄气状态下能伸进危岩体与基岩间的裂隙，在充气状态下使裂隙扩大，重复高压气囊泄气和充气的步骤不断伸进裂隙不断使裂隙扩大，直至危岩体脱离基岩自由掉落。这种方法成本很低，装置能耗也极低，可重复多次利用，不会对周围环境产生影响，不会对边坡基岩产生二次扰动损伤，主动而有效地维护了边坡安全。

Description

一种矿山高陡边坡危岩处理方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种矿山高陡边坡危岩处理方法及其装置。

背景技术

随着我国露天矿山大型化、规模化发展及相应开采技术设备的整体提升，露天矿山服务年限增长，边坡高度不断提高，边坡角度不断变陡，矿山边坡安全问题日益严峻。在矿山经年累月的日常生产过程中，部分边坡岩体受原生结构面弱化、爆破扰动、机械开挖、风化侵蚀等作用逐渐产生裂隙，演化成边坡危岩体，严重危及到了矿山的生产安全。由于露天矿山边坡台阶狭小无法容纳大型设备，人工处理边坡危岩又存在较大安全风险。目前边坡危岩的处理办法主要分为主动加固或被动防护。主动加固方式一般为通过在危岩上施工钻孔穿过危岩打入基岩一定深度再通过锚杆混凝土进行加固，被动防护方式一般为在危岩体外围挂上柔性支护网，或者危岩体下方砌筑挡墙。此两种方式都涉及到了大量的工程施工，成本较高，边坡台阶狭小，大型设备进出不便。因此如何以一种便利且低成本的方法来主动解决矿山高陡边坡危岩对矿山生产安全造成的危害是目前亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上面描述的问题，本发明的一个目的是提供一种便利且能够有效降低成本，主动维护矿山生产安全的矿山高陡边坡危岩处理方法，该方法包括如下步骤：

(1)准备高压气囊以及能向该高压气囊充气的高压气泵；

(2)将所述高压气囊伸入危岩体与基岩之间形成的裂隙最窄处中；

(3)通过高压气泵向高压气囊内充气，使高压气囊沿危岩体与基岩相接的裂隙处膨胀，通过张拉作用扩大裂隙；

(4)当高压气囊达到形变极限时将高压气囊泄压恢复原状，继续将高压气囊伸入裂隙最窄处；

(5)重复步骤(3)和步骤(4)直至危岩体脱离基岩自由掉落。

本发明的第二个目的是提供一种能实现本发明上述方法的充气气囊装置，该装置包括高压气囊和高压气泵，高压气囊在充气状态膨胀时呈楔状，用于胀大危岩体与基岩之间的裂隙，高压气囊中具有塑料平板用于高压气囊在泄气状态下的基本定型并能伸入危岩体与基岩之间的裂隙最窄处。

所述高压气囊在充气状态膨胀时的楔角为30°。

所述高压气囊连接有加压管和泄压管，所述高压气泵通过该加压管和泄压管对高压气囊充气或排气。

所述高压气囊连接有操作杆，通过操作杆将囊体放入危岩体与基岩之间的裂隙中。所述操作杆为铰接折叠式。所述操作杆为碳纤维操作杆。

所述高压气囊具有顶面、底面、端面和两侧面，其中底面为夹层，所述塑料平板位于底面的夹层中。

所述高压气囊的顶面、端面采用多层橡胶制成，用于气囊在充气情况下具有足够的抗压性能。所述高压气囊的顶面和端面采用3-5层6mm-10mm橡胶制成，两侧面采用2层橡胶制成。

本发明采用高压气囊通过静态膨胀做功，由张拉作用扩大危岩裂隙，设备能耗极低，可重复多次利用，不会对周围环境产生影响，不会对边坡基岩产生二次扰动损伤，有效维护了边坡安全，符合绿色矿山发展理念。

参照附图来阅读示例性实施方式，会使本发明的其它特征和有益效果彰显得更清晰。

附图说明

图1为本发明方法使用的装置结构示意图。

图2为针对图2的俯视图。

图3是高压气囊的结构示意图。

图4本发明方法实施示意图。

图中：操作杆架1、高压气泵2、操作杆3、加压管4、泄压管5、边坡裂隙6、高压气囊7、顶面71、端面72、两侧面73、底面74、塑料平板741、危岩体8、进气口9、铰接卡口10、放气口11。

具体实施方式

为了使本发明实施例中的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的具体技术方案进行清楚、完整的描述。显然所例举的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例。基于这些实施例，本技术领域的技术人员在没有做出创造性劳动基础上所得到的实施例都属于本发明的保护范围。

发明人发明的这种矿山高陡边坡危岩处理方法，是在不需要使用大型设备、无需其他辅助工程施工，也无需作业人员进入危险区域作业就能完成的消除矿山高陡边坡危岩的方法。

该方法是采用高压气囊通过静态膨胀做功，由张拉作用扩大危岩裂隙，从危岩裂隙处柔性撬动可能脱落而暂未脱落的危岩，高压气囊为柔性材料，可作用于多种形态的危岩裂隙，适用性广。这种方法成本很低，装置能耗也极低，可重复多次利用，不会对周围环境产生影响，不会对边坡基岩产生二次扰动损伤，主动而有效地维护了边坡安全，符合绿色矿山发展理念。

下面结合附图对本发明方法及充气气囊装置作详细说明。

图1和图2示出了本发明方法需要使用的充气气囊装置，该装置需要有高压气泵2、加压管4、泄压管5、高压气囊7及操作杆3，其中加压管4、泄压管5通过高压气囊上的进气口9、排气口11与高压气囊7连通，使高压气泵2能对高压气囊7充气或排气，高压气泵2选用40MPa具有吹吸双功能，使高压气泵2能向高压气囊7中充高压气，也能将高压气囊7中的气体吸空，使之恢复到原状，以便再次将高压气囊7伸入到裂缝中。高压气囊7在泄气状态下基本呈平板状，在充气膨胀状态下呈楔状，楔角30°是比较好的选择，当然也不排除采用其它角度。

操作杆3通过铰接卡口10与高压气囊7固定，操作杆3由人操作控制，可以定向将高压气囊7伸入裂隙。操作杆3采用碳纤维折叠式，便于人工操作时的定向，操作完毕可以将操作杆收纳于操作杆架1中。

图3反应了高压气囊7的结构，该高压气囊在充气状态下呈楔状，包括顶面71、端面72、两侧面73、底面74连接而成，其中：

顶面71和端面72采用矩形多层橡胶制成，一般采用3-5层6mm-10mm橡胶，以保证其有足够的抗压性能。高压气囊上的进气口9、排气口11、铰接卡口10均设置在端面。

两侧面73一般采用2-3层6mm-10mm橡胶。

底面74是夹层，由上下表面粘合的单层橡胶构成，塑料平板741置于底面74的夹层中，塑料平板741采用柔性塑料平板，使高压气囊在泄气状态下对其起基本定型作用，同时便于高压气囊伸入不同形态的裂隙，与裂隙面紧密贴合。

图4示意了本发明方法的实施按照如下步骤进行：

(1)建立安全警戒范围，疏散危岩体垮落影响范围内的人员及设备；

(2)将高压气泵2、加压管4、泄压管5及高压气囊7组装好，将高压气囊7与可折叠的碳纤维操作杆3连接，形成本发明方法需要使用的充气气囊装置，将该装置放置在安全范围内；

(3)操作人员通过操作杆3将高压气囊7伸入危岩体8与基岩相接的裂隙最窄处；

(4)通过高压气泵2向高压气囊7内部充压，使其沿危岩体8与基岩相接的裂隙处膨胀，通过张拉作用扩大裂隙；

(5)当高压气囊7达到形变极限时，停止对高压气囊7的充气，并使高压泵上的排气单向阀打开，通过泄压管5将高压气囊7泄压恢复原状，再次将高压气囊伸入裂隙最窄处；

(6)重复(4)、(5)步骤直至危岩体8脱离基岩自由掉落。

按照以上方法，逐个将已经出现危岩体与基岩有裂隙的地方进行处理，达到主动解决并避免矿山高陡边坡危岩对矿山生产安全造成的危害。

Claims (9)

1.一种坡矿山高陡边危岩处理方法，该方法包括如下步骤：

（1）准备高压气囊以及能向该高压气囊充气的高压气泵；

（2）将所述高压气囊伸入危岩体与基岩之间形成的裂隙最窄处中；

（3）通过高压气泵向高压气囊内充气，使高压气囊沿危岩体与基岩相接的裂隙处膨胀，通过张拉作用扩大裂隙；

（4）当高压气囊达到形变极限时将高压气囊泄压恢复原状，继续将高压气囊伸入裂隙最窄处；

（5）重复步骤（3）和步骤（4）直至危岩体脱离基岩自由掉落；

所述步骤（3）中高压气囊在充气状态膨胀时呈楔状，用于胀大危岩体与基岩之间的裂隙，高压气囊中具有塑料平板用于高压气囊在泄气状态下的基本定型并能伸入危岩体与基岩之间的裂隙最窄处。

2.根据权利要求1所述坡矿山高陡边危岩处理方法，其特征在于高压气囊在充气状态膨胀时的楔角为30°。

3.根据权利要求1所述坡矿山高陡边危岩处理方法，其特征在于所述高压气囊连接有加压管和泄压管，所述高压气泵通过该加压管和泄压管对高压气囊充气或排气。

4.根据权利要求1所述坡矿山高陡边危岩处理方法，其特征在于所述高压气囊连接有操作杆，通过操作杆将囊体放入危岩体与基岩之间的裂隙中。

5.根据权利要求4所述坡矿山高陡边危岩处理方法，其特征在于所述操作杆为铰接折叠式。

6.根据权利要求5所述坡矿山高陡边危岩处理方法，其特征在于所述操作杆为碳纤维操作杆。

7.根据权利要求1所述坡矿山高陡边危岩处理方法，其特征在于所述高压气囊具有顶面、底面、端面和两侧面，其中底面为夹层，所述塑料平板位于底面的夹层中。

8.根据权利要求7所述坡矿山高陡边危岩处理方法，其特征在于所述高压气囊的顶面、端面采用多层橡胶制成，用于气囊在充气情况下具有足够的抗压性能。

9.根据权利要求8所述坡矿山高陡边危岩处理方法，其特征在于所述高压气囊的顶面和端面采用3-5层6mm-10mm橡胶制成，两侧面采用2层橡胶制成。