某露天礦邊坡穩(wěn)定性分析與隱患治理研究

朱川 舒瑞清

摘 要：礦產(chǎn)資源是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的物資基礎(chǔ)，其開采方式可大致分為露天開采和地下開采。在我國，露天開采的礦產(chǎn)資源占礦產(chǎn)資源開采的70%左右，鐵礦石產(chǎn)量的85%來自于露天開采，建材礦山幾乎全部采用露天開采。露天礦邊坡作為露天礦開采的重要構(gòu)成要素之一，其穩(wěn)定性問題一直是露天礦安全開采的難題。本文以四川省攀枝花鐵礦朱蘭采場獅子山邊坡為例，通過現(xiàn)場踏勘測繪，充分認(rèn)識滑坡范圍和滑面形態(tài)以及組成邊坡巖體的物理力學(xué)參數(shù)，通過穩(wěn)定計算分析，提出邊坡治理措施。

關(guān)鍵詞：露天礦;邊坡;穩(wěn)定性;治理

中圖分類號：TD861.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）10-0079-03

Abstract： Mineral resources are the material basis of national economic development， and their mining methods can be roughly divided into open-pit mining and underground mining. In China， open-pit mining accounts for about 70% of mineral resources mining， 85% of iron ore production comes from open-pit mining， and almost all building materials mines are open-pit mining. Open-pit slope is one of the important elements of open-pit mining， and its stability has always been a problem of open-pit mining safety. Taking the Shizishan slope of Zhulan stope of Panzhihua Iron Mine in Sichuan Province as an example， through on-site survey and mapping， the scope of the landslide and the shape of the sliding surface as well as the physical and mechanical parameters of the rock mass of the slope were fully understood. Through stability calculation and analysis， the slope control measures were put forward.

Keywords： open pit mine;side slope;stability;treatment

1 礦區(qū)概況

攀枝花鐵礦朱蘭采場是攀鋼礦石原料主要供應(yīng)基地，自1971年建成投產(chǎn)以來已有40余年的開采歷史，年產(chǎn)鐵礦石1 600萬t。目前，礦山已進(jìn)入深凹露采階段，在采區(qū)范圍形成一長約4 000m、寬約850m的露天采場，形成固定靠幫邊坡高125～637m。本次擬治理區(qū)為采場北幫獅子山邊坡，邊坡形狀為直線型，傾向140°～180°，最終坡角50°～52°。1 270～1 285m聯(lián)絡(luò)道道路中部在2018年10月出現(xiàn)一長約60m、寬1～2cm的裂縫。該聯(lián)絡(luò)道為采場底部前往邊坡中上部的通道，上部擴(kuò)幫巖石將通過該聯(lián)絡(luò)道運(yùn)輸排至土場。

2 工程地質(zhì)條件

邊坡主要巖組為中粒輝長巖和鐵礦石。中粒輝長巖組呈塊狀、流層狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙較發(fā)育，局部充填鈣質(zhì)物，節(jié)理面一般較光滑，少量粗糙，局部薄層附有鈣質(zhì)物，礦物具有蝕變及綠泥石化。鐵礦石巖組主要分布于邊坡底部，重度大，節(jié)理裂隙較發(fā)育，節(jié)理面較粗糙，局部附有鈣質(zhì)薄膜，其力學(xué)強(qiáng)度隨品位變化而變化。

地下水主要為基巖風(fēng)化裂隙及構(gòu)造裂隙水，水量大小受裂隙發(fā)育程度及季節(jié)變化影響，地下水主要受大氣降水補(bǔ)給。一旦發(fā)生降雨，大部分降水成為坡面面流，直接順臺階匯集于露天坑底;少部分則通過節(jié)理裂隙。在匯集于露天坑底的過程中，沿途補(bǔ)給地下水，使地下水位抬高。

3 邊坡穩(wěn)定性分析

滑坡滑帶巖土強(qiáng)度參數(shù)的反算方法應(yīng)用較為廣泛。參數(shù)滑坡的每一次滑動都可以看成是一次真實(shí)的模型試驗(yàn)，只要弄清滑坡體的穩(wěn)定系數(shù)值、滑面的確切位置、滑坡滑動時的工況，就可以確定滑帶抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。在滑動階段，穩(wěn)定系數(shù)一般采用0.99～1.00;在劇滑動階段，穩(wěn)定系數(shù)一般采用0.95～0.98;當(dāng)滑坡處于擠壓變形階段或坡體處于強(qiáng)變形階段，穩(wěn)定系數(shù)一般取1.01～1.05。

本文選取1 270～1 285m聯(lián)絡(luò)道道路中部裂縫區(qū)域A-A'、C-C'、E-E'3個剖面對滑面進(jìn)行反算，確定在爆破工況下（爆破振動影響系數(shù)為0.035）邊坡處于極限平衡狀態(tài)，最終反算結(jié)果見表1。

4 治理方案研究

根據(jù)現(xiàn)場踏勘情況，攀枝花鐵礦朱蘭采場獅子山1 270～1 285m聯(lián)絡(luò)道為運(yùn)輸通道，裂縫區(qū)域邊坡已不具備削坡減載（擴(kuò)幫）或境界內(nèi)移的條件。為了確保聯(lián)絡(luò)的暢通，本次設(shè)計采用加固方式對該段邊坡進(jìn)行治理。

結(jié)合規(guī)范規(guī)定，該處邊坡自然工況條件下穩(wěn)定系數(shù)宜取1.25。邊坡剩余下滑力計算結(jié)果如表2所示。

4.1 總剩余下滑力計算

4.2 錨索軸向拉力設(shè)計值計算

4.3 錨索規(guī)格確定

采用6根Φ15.2（7Φ5）鋼絞線為一孔錨索，鋼絞線Φ15.2（7Φ5）的極限強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為[fptk]=1 860N/mm2，抗拉強(qiáng)度設(shè)計值為[fy]=1 320N/mm2，Φ15.2（7Φ5）鋼絞線截面積為137.375mm2，每孔錨索總截面積為A=137.375×6=824.25mm2，則單根錨索設(shè)計抗拉強(qiáng)度為1 088.01kN，取1.20的安全系數(shù)，單孔錨索可施加預(yù)應(yīng)力為：1 088.01/1.20=906.675kN，預(yù)應(yīng)力損失為100N/mm2，則一孔錨索可提供的抗拔力為824.25kN。

4.4 錨索長度計算

4.5 錨索布置

一區(qū)：1 273～1 288m段高，加固長度60m，布置錨索3行15列，橫向間距5m，豎向間距5m，共28孔錨索。

二區(qū)：1 256～1 273m段高，加固長度100m，布置錨索3行21列，橫向間距5m，豎向間距5m，共63孔錨索。

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