某露天礦邊坡滑塌治理方案

陳 斌，楊朝云，周 鷺，漆佳裕，劉 樺，涂欣強

（江西銅業(yè)銀山礦業(yè)有限公司，江西 德興 334200）

1 引言

露天開采形成的邊坡長期經(jīng)受風(fēng)化作用、雨水侵蝕、爆破振動、復(fù)雜地質(zhì)條件綜合影響作用下，邊坡易發(fā)生滑塌、臺階失穩(wěn)，嚴(yán)重威脅露天礦安全生產(chǎn)。某礦山原地下開采方法為淺孔留礦法，開采結(jié)束后未進(jìn)行充填，經(jīng)過近50年的地下開采建設(shè)后，形成了大量且復(fù)雜的采空區(qū)群。因此，由地下轉(zhuǎn)為露天開采過程中揭露了大量采空區(qū)，且采空區(qū)主要分布在露天采場南部，在斷層、采空區(qū)和爆破振動等因素影響下，露天采場南部邊坡極易發(fā)生邊坡滑塌的現(xiàn)象。

2 工程概況

某露天采場采用水平臺階式開采，設(shè)計開采最高標(biāo)高+240 m，最低標(biāo)高-180 m，設(shè)計最終邊坡角45°，臺階高度12 m，開采到設(shè)計境界后兩兩臺階并段， 預(yù)留10 m的安全平臺，封閉圈標(biāo)高為+72 m。露天采場南部+0～-24 m段邊坡面局部出現(xiàn)滑塌，坡面滑塌區(qū)域呈梯形，上邊界寬約10 m，下邊界寬約25 m，滑塌方量約2000m3， 巖塊墜落最大塊度為1m×1m×1 m， 滑塌下來的巖石最終堆積在南部-24 m安全平臺和東南部-24 ～-36 m永久措施道路坡底處， 影響露天采場運輸作業(yè)安全，從安全和生產(chǎn)的角度考慮急需對邊坡滑塌區(qū)域進(jìn)行治理。

露天采場南部邊坡屬巖質(zhì)邊坡，巖石主要為千枚巖，節(jié)理較發(fā)育，傾向345°～355°，傾角72°左右。坍塌區(qū)域東側(cè)巖性為千枚巖，巖體破碎，西側(cè)巖性為角礫巖，巖體較完整，如圖1所示。

圖1 露天采場南部邊坡滑塌區(qū)域

3 邊坡滑塌治理方案

露天、山體、公路等邊坡滑塌治理方法很多，常見的主要方法包括：（1）抗滑工程，主要包括擋墻、抗滑樁、預(yù)應(yīng)力錨桿、錨索、普通砂漿錨桿錨固、格構(gòu)錨固、土釘錨、支撐；（2）排水工程；（3）削坡減荷；（4）防沖護(hù)坡；（5）土質(zhì)改良；（6）防御繞避等。

某露天采場南部邊坡滑塌區(qū)域有原地下開采遺留的采空區(qū)，因開采時間年限久遠(yuǎn)，兩側(cè)邊幫碎石將采空區(qū)回填，在露天開采過程中采空區(qū)逐漸被揭露，其斷面雨水沖刷痕跡明顯，同時在采場南部邊坡存在兩條斷層，南北走向，傾向西南，此次滑塌區(qū)域正好在一條斷層附近。由此分析此次滑塌主要是由于采空區(qū)和斷層綜合影響下，在受到爆破振動的作用下，發(fā)生滑塌現(xiàn)象。滑塌類型為巖層（巖體）滑塌，規(guī)模屬小型，考慮到滑塌區(qū)域有采空區(qū)、斷層，盲目卸載及爆破施工可能會造成更大規(guī)模坡面巖體滑塌。

在治理方案選擇時，既要考慮安全可靠，又要技術(shù)可行、同時兼顧經(jīng)濟(jì)合理。因此南部邊坡滑塌治理采用主動柔性防護(hù)網(wǎng)和普通砂漿錨桿錨固相結(jié)合，同時輔助采取局部卸載的方式進(jìn)行綜合治理的方法。 即0 ～-36 m段邊坡采用主動柔性防護(hù)網(wǎng)與普通砂漿錨桿錨固相結(jié)合方式穩(wěn)固坡面， 防止坡面巖體進(jìn)一步滑移坍塌，同時清理卸載邊坡面的滑塌量和浮石。

4 施工方案

4.1 主動柔性防護(hù)網(wǎng)

主動防護(hù)網(wǎng)根據(jù)主要部件分為鋼絲繩網(wǎng)和普通鋼絲網(wǎng)，并由鋼絲繩錨和支撐繩固定［1］。根據(jù)不同的柔性網(wǎng)，柔性網(wǎng)狀部分的預(yù)張力分別通過支撐繩索和縫合張力實現(xiàn)，從而形成對整個斜坡的連續(xù)支撐。預(yù)張緊操作使系統(tǒng)盡可能靠近斜坡并形成預(yù)應(yīng)力以抑制局部位移或損壞局部巖石移動，從而實現(xiàn)主動保護(hù)功能。主動防護(hù)網(wǎng)的工作原理類似于表層防護(hù)系統(tǒng)，如噴錨和土釘墻［2］。其靈活的功能使系統(tǒng)能夠?qū)⒕植考械呢?fù)載均勻地分配到周圍區(qū)域，以充分利用整個系統(tǒng)的保護(hù)功能，也就是說，局部載荷，整體作用，使系統(tǒng)能夠承受大載荷并降低單錨的錨固力要求，具體施工原理如圖2～圖4。

圖2 孔口凹坑和鋼繩錨桿

圖3 加固主動網(wǎng)格支撐繩索布置

圖4 主動柔性防護(hù)網(wǎng)與錨桿

4.2 施工區(qū)域及工程量

露天采場南部邊坡滑坡治理施工區(qū)域主要是24m～-36m段坡面滑塌區(qū)域。根據(jù)現(xiàn)場情況及地質(zhì)條件，分三個步驟進(jìn)行治理：（1）24～0m滑塌區(qū)域上方坡面超前主動柔性防護(hù)網(wǎng)與普通砂漿錨桿錨固施工；（2）0～-24m滑塌區(qū)域主動柔性防護(hù)網(wǎng)與普通砂漿錨桿錨固施工和清理卸載滑塌量；（3）-24～-36m滑塌區(qū)域下方主動柔性防護(hù)網(wǎng)與普通砂漿錨桿錨固施工，主要工程量和施工區(qū)域如表1和圖5所示。

4.3 施工工藝流程

主動柔性防護(hù)網(wǎng)和普通砂漿錨桿錨固施工的主要流程是：（1）清理坡面危巖；（2）鋼絲繩錨桿鉆孔、灌注；（3）安裝支撐繩、張拉、掛網(wǎng)、縫合等工序，其中鉆孔為關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

（1）清理坡面危巖。

根據(jù)現(xiàn)場情況，在24 m段邊坡安全平臺上設(shè)置安全繩錨桿，間距為5 m，采用水泥漿液錨固錨桿， 將安全繩固定在錨桿上，對坡面浮石或浮土進(jìn)行清理，清理時安排專人進(jìn)行安全監(jiān)護(hù)。

（2）鋼絲繩錨桿鉆孔和灌注。

①鉆孔施工： 根據(jù)設(shè)計圖紙檢查現(xiàn)場，了解現(xiàn)場地質(zhì)，危險巖石等，根據(jù)縱向和橫向4m間距，確定鉆孔點。 在鉆孔之前測量并檢查孔位置，以確保位置準(zhǔn)確并且保護(hù)區(qū)域滿足要求。 鉆孔的直徑為45mm，鉆孔深度比鋼絲繩錨的長度長50mm或更長，并由1.0m， 2m，2.5m和3m的鉆桿構(gòu)成。鉆孔后，使用氣動鉆桿清潔孔，確保螺栓安裝平穩(wěn)。

②注漿施工：錨桿完全置于孔內(nèi)，水灰比為0.45～0.5的純水泥漿用于滲透和壓實。側(cè)邊緣固化以防止錨孔中的空氣影響錨桿的錨固質(zhì)量，同時確保錨桿不受外力作用。

（3）安裝支撐繩以及掛網(wǎng)縫合。

①支撐繩施工：支撐繩索的長度根據(jù)每根支撐繩索兩端的錨固件之間的距離確定。 從螺栓的一端開始，鋼絲繩頭穿過錨固件并彎曲，并且繩索的端部通過適合于鋼絲繩直徑的繩索卡固定。 繩索之間的距離為5～10mm，長度不小于20cm的自由尾繩固定在繩索的末端。從螺栓的一端開始，在支撐繩到達(dá)螺栓的最后一端之后，支撐繩穿過錨的U形環(huán)套，直到該排的最后一個錨桿。 將繩索的尾部穿過最后一個錨固件并用緊固裝置彎曲，擰緊力不小于5 kN或提升機張緊， 最后用繩卡固定尾端，方法與起始端相同。

②掛網(wǎng)縫合施工：鋼絲網(wǎng)必須位于系統(tǒng)的底部并靠近坡面，即支撐繩應(yīng)位于其下方并沿支撐繩展開［3］。 每 2 格鋪設(shè) 2 張鋼絲格柵［4］。 鋼絲繩由金剛石網(wǎng)制成，尺寸為300mm×300 mm。單張網(wǎng)塊尺寸采用4m×4 m規(guī)格，鋼絲繩鋪設(shè)應(yīng)準(zhǔn)確測量每個吊網(wǎng)單元的尺寸。根據(jù)每根網(wǎng)1根縫合線的原理確定縫合線的長度［5］。 鋼絲網(wǎng)依次鋪設(shè)在每個吊網(wǎng)單元中。同時，通過縫合線將鋼絲繩縫合到支撐繩或相鄰網(wǎng)塊的邊緣［6］。縫合繩的末端應(yīng)堆放不小于0.5m的長度，繩端通過2根繩卡與鋼絲繩網(wǎng)連接。用緊繩葫蘆擰緊縫合繩，擰緊力不小于5kN，并固定另一端。

4.4 治理效果

露天采場南部邊坡通過采用主動柔性防護(hù)網(wǎng)與普通砂漿錨桿錨固相結(jié)合，同時輔助采取局部卸載方式進(jìn)行綜合治理后，滑塌區(qū)域24～-36m段邊坡整體保持穩(wěn)定，坡面無浮石、大塊滾落，達(dá)到治理目的，如圖6～8所示。

圖6 24～-24m段局部邊坡面主動柔性防護(hù)網(wǎng)

圖7 -24～-36m段邊坡面主動柔性防護(hù)網(wǎng)

圖8 24～-36m段邊坡面主動柔性防護(hù)網(wǎng)

5 結(jié)論

（1）某露天礦山根據(jù)邊坡滑塌區(qū)域地質(zhì)以及現(xiàn)場的情況，分析確定以主動柔性防護(hù)網(wǎng)為治理方案，治理后達(dá)到礦山安全生產(chǎn)的要求，滑塌區(qū)域邊坡面安全穩(wěn)定。

（2）主動柔性防護(hù)系統(tǒng)具有高柔性，高防護(hù)強度，易鋪展性，安裝方式簡單，工期較短，施工費用較低。主動柔性防護(hù)技術(shù)在邊坡治理和防護(hù)方面可以解決傳統(tǒng)方法無法解決的特殊邊坡問題，并且能夠達(dá)到安全可靠、技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的防護(hù)效果。