[发明专利]一种电化学加固露天矿边坡顺倾软弱夹层的方法

说明书

本发明一种电化学加固露天矿边坡顺倾软弱夹层的方法，阳极、阴极交替间隔设置在软弱夹层内部；所有阳极、所有阴极分别依次通过导线串联后与直流电源连接，所有阳极的外端部通过溶液输送管与装有电解质溶液的溶液仓连通；溶液仓中的电解质溶液通过溶液输送管输送至阳极金属管的内部，并从阳极表面的钻孔溢出进入软弱夹层内部，直流电源对阳极供电之后会使阳极与电解质溶液发生化学反应，形成金属化合物和水化阳离子，金属化合物对软弱夹层的土体起到胶结固化作用，阳极和阴极的电势差驱动软弱夹层内部的水向阴极移动，并通过钻孔进入阴极金属管内部，利用重力自流从阴极金属管下端自由流出，排出软弱夹层外部，软弱夹层加固效果好。

技术领域

本发明涉及一种加固软弱夹层的方法，具体涉及一种电化学加固露天矿边坡顺倾软弱夹层的方法。

背景技术

在加固黏土岩及含有大量黏土矿物的岩层时，常常会因为其黏性大渗透性差、强度低等特点影响常规加固效果。边坡的常规加固方式诸如锚索加固适用于大倾角岩层的倾倒式破坏，对于存在缓倾斜夹层的边坡加固效果相对较差。而且，边坡加固工程需要耗费大量的人力、物力和财力；对于露天矿来说，投入较大的经济成本来加固边坡对于矿山整体经济效益是非常不利的。另一方面，由于露天矿边坡不是永久型边坡，随着采矿工程的不断发展，边坡结构和服务期限存在着显著的周期性特征，传统的边坡加固措施所能起到的防护期较为短暂，造成加固工程的效果难以充分发挥，这是从工程加固角度造成的浪费。因此，对于露天矿边坡来说，目前采取的边坡防护措施主要是通过调整采矿工程方案来改变边坡结构和稳定性，这种方法是以损失大量的资源或者牺牲较大的经济效益为代价的。目前，注浆加固是最合适于露天矿顺倾边坡指定范围加固的方法，但是该方法适用于岩体强度好但裂隙发育的岩层，对渗透性差的软弱岩层则很难实现有效加固。而且对于发生水-岩作用后软化的岩层，采用注浆加固措施需要先解决岩体的排水问题。因此，要实现对露天矿顺倾边坡软弱夹层的注浆加固，迫切需提供一种增强渗透性且有效排除水分的注浆方法。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种电化学加固露天矿边坡顺倾软弱夹层的方法，渗透性强、排水分性好，加固效果好。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电化学加固露天矿边坡顺倾软弱夹层的方法，露天矿边坡由下至上分为下部硬岩层、软弱夹层和上部硬岩层，还包括电化学加固装置，电化学加固装置包括直流电源、阳极、阴极和溶液仓；

阳极、阴极为管壁上开设有若干钻孔的金属管，阳极、阴极交替间隔设置在软弱夹层内部；所有阳极通过导线依次串联后与直流电源连接，所有阴极通过导线依次串联后与直流电源连接，所有阳极的外端部通过溶液输送管与装有电解质溶液的溶液仓连通；

当软弱夹层厚度不大于1m时，在软弱夹层中设置单行电极，当软弱夹层厚度大于1m 时，在弱夹层中设置多行电极；

溶液仓中的电解质溶液通过溶液输送管输送至阳极金属管的内部，并从阳极表面的钻孔溢出进入软弱夹层内部，直流电源对阳极供电之后会使阳极与电解质溶液发生化学反应，形成金属化合物和水化阳离子，金属化合物对软弱夹层的土体起到胶结固化作用，阳极和阴极的电势差驱动软弱夹层内部的水向阴极移动，并通过钻孔进入阴极金属管内部，利用重力自流从阴极金属管下端自由流出，排出软弱夹层外部。

进一步的，所述直流电源与阳极之间设置电流表。

进一步的，所述阳极与溶液仓之间设置高压泵。

进一步的，所述阳极和阴极相互平行，设置间距为1m。

进一步的，所述阳极和阴极设置的倾角与软弱夹层倾角一致。

进一步的，所述阳极直径为15～35mm，管壁均匀开设若干个直径为3mm的钻孔。

进一步的，所述阴极直径为50～100mm，管壁均匀开设若干个直径为5～10mm的钻孔，钻孔中心距离为150mm。