浅谈变频调速技术在矿山绞车中的应用

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摘要：随着煤矿现代化的发展，国家对矿山设备运行的安全性要求越来越高，建设本质安全性矿山已成为煤矿生产建设的核心。然而目前矿山企业的现状是矿山技术人员匮乏、工人技术素质极低、设备科技含量低，这极大地制约了矿山企业的发展。文章对变频调速技术在矿山绞车中的应用进行了探讨。

关键词：矿山绞车；变频调速技术；矿山设备；煤矿生产；本质安全性矿山 文献标识码：A

中图分类号：TD534 文章编号：1009-2374（2016）11-0141-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.11.069

地质灾害有地震、滑坡、泥石流、雪崩等，滑坡作为地质灾害之一，一旦发生，会危及人民的生命和财产安全。半滑坡有复活滑动现象，若进一步发展将成为泥石流灾害，严重威胁沿沟谷一带的村民生命安全、财产安全，影响了周边群众的情绪，影响了他们正常的生产、生活，同时给坡下通往乡所在地的主要公路也留下了隐患，并造成较广泛的社会影响。

1 滑坡基本特征

滑坡于半村北西侧不足10m，标高为860～910m。

1.1 形态特征

滑坡主滑方向北东25°，滑坡隐患体长为95m，宽为80～120m，其中前缘宽为120m，后缘呈弧形，一般约为80m，面积为9500m2，冠、趾标高分别为910m和860m，垂直高差为50m。根据勘查报告滑坡体平均厚度为5.33m，滑坡隐患体总体积约为5.06万m2。

1.2 变形特征

1.2.1 坡体裂缝：裂缝呈弧形展布，东西最长为80m，宽为0.5～0.8m，向两侧尖灭，深达2m以上，缝底有陷落黏性土堆填。滑体陷落后，留下的滑坡断壁面高约为0.5m，新鲜、无杂草生长。

1.2.2 滑坡台阶：由于滑坡体蠕动的不均匀性，在坡体内已形成众多环状拉裂缝，总体走向80°，其中主要有2条，其外侧坡体均产生不同程度的下错，在剖面上形成2个陷落台阶，台阶后壁倾向北东25°，倾角较陡，一般在40°左右，台阶最大高差为1.0m。

1.2.3 醉汉林：因受滑体蠕动影响，坡体上树木大多向后（南面）倾斜，呈现出特有的醉汉林特征。

1.2.4 前缘：见有线状湿地和泉水点分布，其位置与滑坡剪出口基本吻合。

1.2.5 滑坡周界剪切裂缝：主要分布在滑坡体北西靠近前缘剪出口部位，其地形已呈鼓丘状，剪切裂缝呈放射状扇形展布，延伸较长，产状一般呈陡立状，走向与主滑方向相近。

1.3 滑带土和滑床特征

半滑坡隐患体滑带土为粉质黏土，滑床岩性为全～强风化凝灰岩，属软质岩类，全～强风化层厚度一般为数米至十余米，最厚处达16.1m。其下部为中等风化层。

1.3.1 残坡积层――②号层。粉质黏土：灰黄色，可塑状，湿度饱和，中压缩性，由粉粒、黏粒组成，含碎石、砾等。

1.3.2 全风化基岩――③号层。已风化成土状，紫灰色，硬塑状，湿度饱和，中压缩性，由粉、黏粒组成，常夹强风化基岩碎块，原岩结构可辨，干钻可钻进，厚度为0.5～14.7m。

1.3.3 强风化基岩――④号层。紫灰色，坚硬状，岩芯较破碎，呈碎块状，用手可捏碎或折断，风化裂隙发育，干钻困难，该层全场分布，厚度为0.4～1.4m。

1.3.4 中等风化基岩――⑤号层。紫灰～灰绿色，坚硬状，凝灰结构，厚层状构造。该层2剖面以西一带，岩石较完整，呈灰绿色，裂隙不发育，而2剖面以东则相反，该层全场分布。

2 防治方法

根据勘查结果，滑坡活动的内因在于陡斜坡下存在滑动带，其抗剪强度低，浅表部残坡积物厚度大、结构松散，当出现较大幅度降水时，雨水的大量下渗引起边坡基质吸力、抗剪强度的下降，边坡重度增大，从而使边坡的稳定性大大降低，可能导致坡体下滑。由于前缘紧邻半村，滑坡一旦剧烈活动，必将对村民和建筑物形成威胁，造成损害，并带来较严重的社会影响。

2.1 本滑坡地表水迳流

本滑坡地表水迳流是导致滑坡的关键因素，排水不能根本解决其危害，因此排水工程应作为治理方案的辅助工程，主要工程形式有坡顶截水沟或坡中设枝形沟。

2.2 减载削坡

减载削坡可以彻底消除滑坡危害，但本滑坡规模大，清除滑坡物质，同时又是在滑坡中开挖新的临空面，不利于滑坡稳定。此外，滑坡前缘下部即为乡间主要公路和村庄，无法倾倒减载削坡产生的大量碎石土，同时由于该工程山高路远，大型车辆无法通行，因此大型挖掘机也难以进场施工。

2.3 支挡结构形式

支挡结构形式有抗滑片石垛、抗滑挡墙、锚杆、抗滑桩等。由于本滑坡滑床埋深大，表部岩土结构松散，故无法采用片石垛、锚杆进行治理。但抗滑挡墙受施工条件限制，当滑动面埋深大、滑坡推力较大时，挡墙基础开挖深度大，墙身断面积大，施工难度和投资相应也大，也不可能采用抗滑挡墙治理。

3 滑坡治理方法

3.1 抗滑桩

抗滑桩主要布置在滑坡前段滑动面（滑床）部位，少量布置在滑坡带中上部位。以滑动带之下的全风化和强～中风化基岩为其锚固段，锚固段长度占桩全长的50%左右，考虑部分全风化层厚度超过50%的锚固段长度，但因全风化层为中压缩性的粉质黏土，因此，桩端仍以穿过强风化基岩进入中风化基岩为准。桩顶与地面持平或略低于地面0.2～0.5m。

抗滑桩直径采用φ1500、φ1300两种钢筋混凝土桩。φ1500桩：截面1.766m2，锚固段长度为桩长的50%左右，桩底铰接。桩的截面惯性矩I=0.24m4，桩截面模量W=0.33m3，桩的混凝土（C25）弹性模量E=2.8×104MPa，桩的抗弯钢度EI=0.672×107kN・m2。箍筋间距150mm，纵筋合力点则桩表面距离50mm。φ1300桩：截面1.33m2，锚固段长度为桩长的50%左右，桩底铰接。桩的截面惯性矩I=0.14m4，桩截面模量W=0.22m3，桩的混凝土（C25）弹性模量E=2.80×104MPa，桩的抗弯钢度EI=0.392×107kN・m2。箍筋间距150mm，纵筋合力点则桩表面距离35mm。

考虑桩后剩余抗滑力或被动土压力对桩支承作用。滑坡体重度V取18.3kN/m3，内摩擦角φ取13°。中风化凝灰岩饱和单轴极限抗压强度（R），根据勘查报告资料为11.15MPa（标准值）。地基系数K取60～80MN/m3。

桩孔采用人工开挖成孔，钢模板支模，现浇钢筋混凝土护壁，砼标号C20，厚度黏90～180mm。φ1500桩护壁主筋14Φ12、φ1300桩护壁主筋12Φ12，配φ6箍筋，间距@150mm。

抗滑桩配筋：φ1500桩主筋14Φ25、φ1300桩主筋12Φ25，φ8箍筋，间距@150mm螺旋筋，桩身采用

C25砼。

3.2 浆砌块石挡土墙

3.2.1 滑坡北侧炎坑溪沟滑坡脚部分已失稳、坍塌。为反压坡脚，在炎坑溪旁的滑坡底部砌一道挡土墙。

3.2.2 挡土墙相关参数。挡土墙布置在滑坡前缘处，分段施工，相同走向段墙面保持齐平，墙面坡率为1∶0.3，墙背坡率为1∶0。深度挖至强风化基岩下0.5m，基础内倾坡比为1∶0.2，以加大墙身抗滑稳定性，墙背回填透水性良好的砾砂，厚度不小于0.30m，为有效排除墙背填土中所含孔隙水，设置φ100mmPVC泄水管，@2000mm，按2%坡度外倾预埋。

圬工砌体容重为23kN/m3，墙后填土内摩擦角为35°，墙背与墙后填土摩擦角为17.5°，墙后填土容重为19kN/m3，地基土（以强风化凝灰岩为主）容重为23kN/m3，修正后地基土容许承载力500kPa。

3.3 坡顶截水沟

滑坡区外地表迳流的大气降水流入本滑坡体，因此在滑坡后缘坡顶的南西侧设计截水沟，截水沟有效过水断面：底宽0.4m、上宽1.0m、深度0.4m，采用浆砌块石，M10水泥砂浆，块石厚度0.25m。

3.4 地裂缝回灌水泥浆

滑坡体中的地裂缝经人工清理后，采用纯水泥浆灌填。水泥浆采用32.5R普通硅酸盐水泥，水灰比开始采用1∶1～逐渐调至1∶2配比，注浆压力0.5MPa，采用灰浆泵输送。通过水泥浆充填裂缝（隙），既堵塞导水通道，又促使滑坡体与滑床相对胶结，增加滑动面的抗滑阻力。

4 滑坡稳定性评价与推力计算

根据滑坡剖面图，将滑动面简化为折线形，其稳定系数（Kf）计算式为：

5 预期社会效益

滑坡通过治理，消除了隐患，维护周边群众的正常生产、生活，同时给坡下通往乡所在地的主要公路也消除了隐患。社会效益显现，体现政府关心人民生活，“以人为本”为主要宗旨，使得滑坡附近群众能够安居乐业，山间公路运行安全得到充分保证。

参考文献

[1] 半滑坡勘查报告[R].

[2] 建筑边坡工程技术规范（GB 50330-2002）[S].

[3] 建筑桩基技术规范（JBJ94-94）[S].

[4] 混凝土结构设计规范（GB 50010-2002）[S].

[5] 长江三峡工程库区滑坡防治工程设计与施工技术规则

（试行）[S].

[6] 刘Q.分布式环境下的滑坡稳定性评价系统开发及

集成技术研究[D] .武汉理工大学，2011.

作者简介：麻喜兰（1963-），女，浙江缙云人，浙江省有色金属地质勘查局地质工程师。