鑫瑞煤礦南山滑坡地質(zhì)災(zāi)害變形監(jiān)測及治理優(yōu)化建議

段鵬飛，呂義清

（1.太原理工大學(xué)，山西太原030024；2.山西省煤炭地質(zhì)資源環(huán)境調(diào)查院，山西太原030006）

鑫瑞煤礦南山滑坡地質(zhì)災(zāi)害變形監(jiān)測及治理優(yōu)化建議

段鵬飛*1，2，呂義清1

（1.太原理工大學(xué)，山西太原030024；2.山西省煤炭地質(zhì)資源環(huán)境調(diào)查院，山西太原030006）

采用對南山滑坡進行高精度變形監(jiān)測的方法，來觀測抗滑樁施工期間滑坡體上監(jiān)測點的位移變化，通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的有效分析，來研究現(xiàn)有的抗滑樁工程能否確?；碌姆€(wěn)定。監(jiān)測結(jié)果表明，在實施抗滑樁工程后，抗滑樁南側(cè)滑坡體達到了穩(wěn)定狀態(tài)，滑坡東部蠕動速度顯著降低，但滑坡中部前緣還有剩余下滑力，滑坡西部蠕動速度沒有降低，滑坡仍處于不穩(wěn)定狀態(tài)。鑒于以上研判，提出了治理南山滑坡的優(yōu)化方案：即在原有抗滑樁軸線上，再向西布設(shè)一排抗滑樁，直至滑坡西部邊界；同時在滑坡前緣再布設(shè)一排抗滑樁，解決剩余下滑力的問題。另外，在抗滑樁頂部設(shè)置擋墻，避免第四系地層和軟弱巖層從抗滑樁中間蠕動，并做好滑坡體的截排水工程。

南山滑坡；地質(zhì)災(zāi)害；變形監(jiān)測；優(yōu)化

在山西的許多煤礦，由于采煤以及工程建設(shè)活動引發(fā)了一系列地質(zhì)災(zāi)害問題，比如普遍存在的地面塌陷、地裂縫地質(zhì)災(zāi)害，另外崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害也較為發(fā)育，存在不穩(wěn)定斜坡地質(zhì)災(zāi)害隱患，煤矸石沿溝谷的大量堆存，又形成了泥石流的物源。這些地質(zhì)災(zāi)害及隱患的存在，嚴重威脅著礦山正常的生產(chǎn)生活和周圍群眾的生命財產(chǎn)安全。近年來山西省政府也制定了相應(yīng)的配套政策引導(dǎo)礦山企業(yè)積極治理地質(zhì)災(zāi)害。比如山西省發(fā)改委每年都會拿出一部分資金來支持國有煤礦采煤沉陷區(qū)地質(zhì)災(zāi)害綜合治理項目。許多煤礦企業(yè)為保障正常的生產(chǎn)生活，也積極地對其井田范圍內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害進行治理，山西離柳焦煤集團鑫瑞煤礦治理南山滑坡地質(zhì)災(zāi)害就是其中的一例。

山西離柳鑫瑞煤業(yè)有限公司由原山西新民二礦煤焦有限公司、原臨縣新民焦煤有限公司和原山西臨縣宇航煤業(yè)有限公司兼并重組整合而成，山西新民二礦煤焦有限公司為單獨保留生產(chǎn)礦井。南山滑坡位于原山西新民二礦煤焦有限公司工業(yè)場地一帶，為一老滑坡，形成于1949年前后，滑坡厚度2.5～28.0m，平均厚度約16m，滑坡體橫寬約300m，縱長約340m，滑體平均厚度按16m計，滑坡體體積為1.63×106m3，屬于順層推動式、蠕動性大型滑坡。

1 南山滑坡的特征和形成機制

1.1 滑坡的特征

（1）滑坡體：滑坡體地層由第四系黃土、第三系礫巖以及二疊系下石盒子組砂巖、泥巖組成。鋁土質(zhì)頁巖遇到水后軟化，該層是滑坡潛在的滑動面。另外，在現(xiàn)場踏勘過程中，發(fā)現(xiàn)滑體表面有大量碟形洼地和黃土陷落漏斗，表面雨水沿該漏斗直接進入滑動面，加速滑體的蠕動—劇動—蠕動的過程。

（2）滑坡周界：滑坡東、西兩側(cè)周界由沖溝構(gòu)成，正是由于沖溝深切，形成了兩側(cè)相對薄弱帶及滑坡側(cè)界，調(diào)查中未見到側(cè)壁剪裂擦痕；老滑坡后緣滑坡壁較為明顯，落差較大，最大處可達30m，后壁黃土擦痕依稀可辨，遠處觀察，后壁馬蹄狀地形地貌聳立、突出，與滑坡體外地形地貌比較，形成異樣陡壁。

（3）滑坡臺階：由于滑坡體在各區(qū)段的滑動速度不同形成了2～3級滑坡平臺，臺階后壁成弧形，個別臺面微向后傾?；麦w內(nèi)發(fā)育有數(shù)條切割深度不同的沖溝，滑坡平臺呈不連續(xù)分布。

（4）滑坡裂縫：從調(diào)查情況來看，目前地表發(fā)現(xiàn)的滑坡裂縫均集中于后緣附近，縫寬25cm左右，落差0～70cm，落差呈南高北低狀。裂縫呈東西向延伸，總長約300m，裂縫中間100m段落差明顯，兩端裂縫和落差逐漸變小以至尖滅。自2005年滑坡復(fù)活以來，滑坡后緣可見拉張裂縫，在煤礦辦公樓墻體和礦井井筒內(nèi)亦可見不同程度的裂縫或錯縫。

（5）滑動面：為下石盒子組淺綠、灰白色、致密狀具滑感的、遇水軟化甚至崩解、飽水狀態(tài)下強度很低的泥巖。

1.2 滑坡形成機制

泥巖構(gòu)成了礦區(qū)山體的軟弱結(jié)構(gòu)面，而造成軟弱結(jié)構(gòu)面應(yīng)力集中以致破壞的基本條件是：

（1）軟弱結(jié)構(gòu)面有一定的坡度（5°～12°，平均9°），并傾向臨空面，且臨空面的坡度（老滑坡滑動之前的天然斜坡坡度應(yīng)在20°以上，目前滑坡體地面平均坡度為16.7°）大于軟弱結(jié)構(gòu)面的坡度。

（2）泥巖、特別是厚層泥巖具有良好的隔水性能，地下水遇到厚層泥巖被隔擋，在泥巖面滯留，使軟弱結(jié)構(gòu)面被軟化，抗剪強度降低。

2005年礦山企業(yè)在該滑坡體上挖方削坡修建了辦公樓和廠房，并堆存了大量的煤矸石，擾動了老滑坡，破壞了滑坡的天然平衡，使滑坡穩(wěn)定性降低，進入雨季之后，在長時間降雨條件下，滑坡開始復(fù)活。

2 滑坡治理的主要工程措施

2.1 抗滑樁工程

在辦公建筑、副井井筒南側(cè)布置一排抗滑樁（共25根）。采用鋼筋混凝土矩形樁，樁頂標高846.0m，斷面尺寸為3m×2m，樁中心距4.5m，樁長25m，樁身混凝土為C30?？够瑯稑俄斠话愕陀诂F(xiàn)地面1.5～3.0m左右。受荷段10～13m，錨固段約12～15m，符合《滑坡防治工程設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》（DZ/T 0219-2006）要求。

2.2 錨索

根據(jù)初步設(shè)計及離柳焦煤集團決定，考慮到地質(zhì)不確定性因素的特點，為增強抗滑樁的穩(wěn)定性，在抗滑樁中間增加錨索，共設(shè)計錨索24根。

3 滑坡變形監(jiān)測

本滑坡目前處于蠕動變形階段，需在抗滑樁施工過程中監(jiān)測滑坡位移情況，查清滑坡的穩(wěn)定性，確保施工過程中滑坡的安全，以檢驗抗滑治理效果，監(jiān)測抗滑樁質(zhì)量及使用期間的安全性。

變形監(jiān)測主要通過2種方式進行，一是對副井井筒錯縫間距進行監(jiān)測，二是在滑坡體上選擇具有代表意義的監(jiān)測點進行監(jiān)測，在滑坡體外地質(zhì)穩(wěn)定地段選擇一個基準點、一個后視點，在滑坡體上選擇9個變形監(jiān)測點采用高精度全站儀進行觀測。

根據(jù)副井井筒位移記錄，實施抗滑樁工程前2013年4月22日井筒初始位移為0.63m，到2013年7月10日，井筒位移為0.64m，增加10mm。從2013年7月10日到2013年9月5日，井筒無變形。

從2013年4月22日準備實施抗滑樁工程至2013年9月5日抗滑樁主體工程基本結(jié)束，運用高精度全站儀對滑坡體上1#～9#監(jiān)測點進行了持續(xù)觀測，觀測頻率每周一次。1#～9#監(jiān)測點布置見圖1：南山滑坡監(jiān)測點平面布置圖，實施抗滑樁工程前各監(jiān)測點初始位移量見圖2：監(jiān)測點初始位移量對比圖，抗滑樁工程實施后各監(jiān)測點位移變化量見圖3：監(jiān)測點位移變化量對比圖。

圖1 南山滑坡監(jiān)測點平面布置圖

圖2 監(jiān)測點初始位移量對比圖

圖3 監(jiān)測點位移變化量對比圖

分析圖1、圖2、圖3可知，在抗滑樁施工前1#、7#監(jiān)測點初始位移量最大，分別為1054mm、963mm，8#監(jiān)測點初始位移量為810mm，數(shù)值也很大。在實施抗滑樁工程后，1#、7#、8#監(jiān)測點滑動速率顯著下降，特別是7#、8#監(jiān)測點，抗滑樁施工前后位移變化量分別為7mm、10mm，在9個監(jiān)測點中位移變化量最小，而且比其余監(jiān)測點位移變化量小很多，說明抗滑樁工程的實施有效地降低了滑坡的蠕動速度，保證了抗滑樁南側(cè)滑坡體的穩(wěn)定以及其南側(cè)滑坡體上辦公樓和工業(yè)建筑的安全。另外也說明，抗滑樁北側(cè)滑坡體還有剩余的下滑力。2#監(jiān)測點由于緊鄰東側(cè)抗滑樁，滑動速率相對較小，位移變化量為29mm；9#監(jiān)測點處于滑坡主滑方向上，其初始位移量最小，在滑坡東部實施抗滑樁工程后，由于受力驟然增大，滑動速率顯著增加，位移變化量為53 mm；6#監(jiān)測點位于滑坡西部邊緣一帶，與東部抗滑樁工程處于一條直線上，抗滑樁施工前后，其位移變化量為58mm，位移變化量最大；3#、4#、5#監(jiān)測點處于滑坡前緣，位移變化量介于30～50mm之間。

4 治理優(yōu)化建議

（1）通過抗滑樁施工前后滑坡變形監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)1#、7#、8#監(jiān)測點還有剩余下滑力，其北側(cè)還布置有主井井口房等工業(yè)建筑，3#、4#、5#監(jiān)測點處于滑坡前緣，位移變化量介于30～50mm之間，建議在進一步勘察的基礎(chǔ)上，在滑坡前緣再設(shè)置一排抗滑樁；

（2）6#、9#監(jiān)測點位移變化量介于50～60mm之間，建議沿東部抗滑樁軸線，向西增加抗滑樁數(shù)量，直至滑坡西部邊緣6#監(jiān)測點西側(cè)安全地帶。

（3）在抗滑樁頂部可以設(shè)置擋墻，預(yù)防第四系地層和軟弱巖層從抗滑樁中間蠕動，同時做好滑坡體的截排水工程。

[1]山西省煤炭地質(zhì)公司.山西離柳焦煤集團新民二礦南山滑坡調(diào)查報告[R].2005.

[2]山西省勘察設(shè)計研究院.山西離柳焦煤集團新民二礦南山滑坡勘察報告[R].2005.

[3]山西省冶金巖土工程勘察總公司.山西離柳焦煤集團新民二礦南山滑坡治理初步設(shè)計方案[R].2006.

[4]馬春馳,李天斌,陳國慶,等.地下水與開挖作用下堆積層滑坡體滑動機制分析[J].工程地質(zhì)學(xué)報，2013，21（6）：878-884. [5]范永波,侯岳峰,李世海,等.基于地表及深部位移監(jiān)測的滑坡穩(wěn)定性分析[J].工程地質(zhì)學(xué)報，2013，21（6）：885-891.

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B

1004-5716(2015)01-00104-03

2014-02-08

段鵬飛（1981-），男（漢族），山西長子人，工程師，現(xiàn)從事地質(zhì)災(zāi)害治理工作。