我国作为矿业大国,矿山开采引发岩体大变形灾害始终高居不下,如露天矿滑坡、金属矿岩爆、煤矿塌方和冲击等,造成大量的生命财产损失,严重制约矿产资源的安全高效开发。辽宁省本溪钢铁(集团)南芬露天铁矿是亚洲最大的单体露天矿山。1999年以来,受特殊地形和长期矿山开采的综合影响,采场下盘边坡形成了多处较大规模的滑体,压矿近千万吨,十年来不能开采,给企业造成了重大损失,并且严重威胁着采场下盘运输车辆及采矿人员的安全生产。
研究表明,大多岩体灾害都是由小变形发展到非线性大变形,进而导致灾害发生。现有工程性控制钢铁材料为具有泊松比效应的材料(Poisson Ratio材料,简称PR材料),即受拉时发生颈缩变形而破断的小变形材料。因其不适应致灾岩体的大变形特性而破断和功能失效,从而导致灾害发生。所以,研究能够忍受岩体大变形的控制材料、技术和方法,对于岩体大变形灾害控制至关重要。2010年开始,在国家自然基金重大项目和本钢集团南芬露天铁矿重点项目的支持下,中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室主任、何满潮院士带领科研团队在南芬露天铁矿开展了巨型NPR缆索材料的研发和现场静力拉伸试验,并在采场下盘露采滑坡大变形灾害牛顿力监控工程进行了系统应用,突破了一系列技术难题。
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(2012年,何满潮院士在南芬露天铁矿指导工作,照片来源:陶志刚)
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(2014年,国际专家团在南芬露天铁矿考察牛顿力监测技术,照片来源:陶志刚)
2010-2016年期间,在何满潮院士的指导下,陶志刚副教授驻场并建立了60余个南芬露天铁矿滑坡牛顿力远程智能监测点,截止2020年,成功临滑预警10次滑坡灾害,临滑预警时间4~15小时,挽救了百余人生命和数以亿计的财产损失,使矿山开采具有可控性,为滑体的安全生产提供技术支持和决策依据。
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(南芬露天铁矿滑坡牛顿力监测点分布,照片来源:张海江)
为了进一步提高边坡滑塌应急救援能力,需明确采场边坡发生事故时,相关单位及人员的应急救援程序和应履行的职责。一旦事故发生,能够快速启动预案,实施应急响应,提高抢险救援效率,最大限度降低灾害的损失。2020年9月25日下午13:30,本钢南芬露天矿在矿采场举行边坡滑体地质灾害应急演练。本次演练由生产矿长张子斌主持,出席的领导:本钢集团安监部部长吴忠刚,南芬露天矿矿长付国龙、党委书记谭海生、生产矿长张子斌、设备矿长王连喜,本溪市公安局溪钢分局南芬露天矿治安派出所以及来自露天矿的相关科室及作业区等单位人员参加此次演练。
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本次实战演练通过模拟:露天矿-深部国重实验室边坡联合监测中心的滑坡体远程智能监测预警预报系统显示牛顿力监测数据出现突降临滑征兆,地表位移监测数据变化偏高,预计4-15小时后会产生边坡滑塌灾害。
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边坡联合监测中心建议:露天矿立即启动《边坡应急专项预案》。据此,露天矿应急指挥中心本着就近、就快原则:立即通知设备及人员迅速撤离边坡滑塌危险区域。
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预计发生边坡滑塌事故险情,总指挥付国龙指示:生产指挥中心立即安排该区域人员、设备撤离,封闭574、322通道,禁止一切车辆和人员通过该区域并树立警戒标识。
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此后,总指挥付国龙下达命令:立即启动露天矿《边坡应急专项预案》,张子斌为应急演练副总指挥,负责现场应急演练工作。
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现场按应急演练方案有序开展,下午13:50,模拟事故演练现场设备、人员全部撤离,道路两侧已树立警戒标识并卡货封闭。
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(车辆有序撤离,照片来源:董强)
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(组织卡货封闭,照片来源:董强)
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(启动全员保障,照片来源:董强)
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(道路卡货封闭区域内发生滑坡,照片来源:董强)
现场封闭区域内模拟边坡滑塌后,依据边坡监测中心滑坡牛顿力监测数据:监测数据稳定及现场勘查复核确认可以解除警报。副总指挥张子斌向总指挥汇报现场可以解除警报。
总指挥付国龙宣布:各应急响应小组负责人回到矿办研判滑体后期治理工作,取消应急响应,本次应急演练结束。
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(本钢安监部部长吴忠刚对演练进行点评,照片来源:董强)
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(本钢露天矿矿长付国龙对演练进行总结,照片来源:董强)
本次实战演练过程中,各单位及人员各司其职、反应迅速。通过本次边坡滑塌处理应急预案实战演练,进一步提高矿山应对突发边坡滑体地质灾害的快速反应能力和救援抢险能力,确保一旦发出滑坡灾害牛顿力临滑预警,能够有序、快捷地做好避险撤离等各项准备工作,迅速撤离灾害现场,最大限度降低边坡滑体地质灾害造成的生命财产损失,切实维护好职工群众的生命财产安全。