露天礦邊坡治理技術(shù)的探討

李小龍

（無為華塑礦業(yè)有限公司，安徽 蕪湖 241000）

一、露天礦邊坡治理特點(diǎn)

（一）規(guī)模大，高邊坡，治理兼顧整體和局部

露天礦的邊坡規(guī)模較大，邊坡高度一般為150～300m，最高可以達(dá)到500～800m，邊坡走向延伸可以達(dá)到數(shù)公里，因而邊坡揭露的地層多，各部位工程地質(zhì)條件差異大，變化復(fù)雜。要求治理對策既要考慮整體邊坡穩(wěn)定性，又要兼顧關(guān)鍵部位、局部臺階的安全。

（二）邊坡位置固定，治理難度和要求高

在公路、鐵路、水利水電工程中，邊坡位置可根據(jù)實(shí)際工程條件，通過改路線、挖隧道、架橋梁等方式，合理繞避危險(xiǎn)邊坡。而露天礦邊坡的位置是有礦帶決定的，這就注定其成坡位置不具選擇性，在邊坡開挖治理過程中，只能“兵來將擋，水來土掩”，這也造成了露天礦邊坡治理比其他邊坡工程更加復(fù)雜和困難，治理要求也更高。

（三）地質(zhì)條件認(rèn)知存在局限性和階段性，治理需和信息化施工結(jié)合

露天礦邊坡對地質(zhì)條件的認(rèn)知主要來源于兩個方面：一是前期儲量勘探，二是階段性邊坡勘察。前者主要是針對找礦做的地質(zhì)工作，一般對邊坡穩(wěn)定相關(guān)數(shù)據(jù)投入較少，工作具有側(cè)重點(diǎn)和局限性。后者一般是隨邊坡開采揭露及邊坡安全需求進(jìn)行的，具有階段性。因此，邊坡治理對策要求綜合分析兩手資料，提取可靠信息后方能開展。治理對策完成后應(yīng)結(jié)合施工及開采揭露情況機(jī)動調(diào)整應(yīng)對。

（四）邊坡狀態(tài)動態(tài)性，治理對策應(yīng)遵循動態(tài)設(shè)計(jì)，具一定前瞻性

巖體開挖與邊坡形成貫穿于生產(chǎn)過程的始終,開采的過程就是邊坡形成的過程,它是一動態(tài)過程。邊坡從地表開始,最初只有一個或幾個臺階,最終可能形成含有數(shù)十個臺階的高大的巖體邊坡,其形成過程一般需要數(shù)年或更長時間。上部邊坡形成后，受下部開挖影響，其應(yīng)力分布狀態(tài)及穩(wěn)定能力也在動態(tài)變化調(diào)整之中。邊坡治理應(yīng)在整治現(xiàn)狀邊坡的同時，配合一定程度上結(jié)合后續(xù)開采的前瞻性計(jì)劃。

（五）時效性，治理防護(hù)量應(yīng)合理

邊坡工程的最終形成亦標(biāo)志著工程功能的完結(jié)和廢棄。因此邊坡治理以保證邊坡順利完成開采使命為結(jié)點(diǎn)，應(yīng)盡量調(diào)整防護(hù)量科學(xué)合理，防止防護(hù)不足帶來安全隱患，也要避免防護(hù)過量，造成浪費(fèi)。

（六）差異性，治理應(yīng)分區(qū)段，分主次

露天礦的最終邊坡由上至下逐漸形成，上部邊坡服務(wù)周期長，下部邊坡服務(wù)期則相對較短，邊坡上部和下部暴露時間、應(yīng)力分布、地質(zhì)條件等不同，需要的設(shè)防力度也不同。邊坡治理應(yīng)分區(qū)段根據(jù)部位不同，作用不同，有主次有層次的針對性布置。

二、方案分析

采取的方案為：優(yōu)化境界+局部支護(hù)。優(yōu)化境界主要是根據(jù)現(xiàn)狀頁巖層面進(jìn)行削坡，在+206m 處設(shè)置平臺（現(xiàn)狀邊坡已沿層面開挖至+206m-210m，原推薦的+230m 平臺，已被開挖。根據(jù)現(xiàn)狀平臺位置，確定在現(xiàn)有+206m 平臺留置）。局部支護(hù)推薦方案給出了格構(gòu)梁+錨桿錨索+掛網(wǎng)噴播。由于后期礦山會繼續(xù)向下開采，+180m 平臺留設(shè)寬度不會過大，同時格構(gòu)梁質(zhì)量較大，會增加邊坡的荷載，增加+180m 平臺的壓力。考慮到削坡后邊坡整體穩(wěn)定性較好，本次設(shè)計(jì)對局部支護(hù)采取了優(yōu)化處理：取消推薦的荷載過大的格構(gòu)梁，通過隨機(jī)錨桿和掛網(wǎng)來增加邊坡的整體性，同時進(jìn)行邊坡噴播防風(fēng)化和軟化，能夠達(dá)到支護(hù)的目的。

三、隨機(jī)錨桿

（一）工程布置

治理區(qū)坡面削坡、危巖清理工程完成后，組織本公司相關(guān)設(shè)計(jì)人員和有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的施工技術(shù)人員對該區(qū)域邊坡進(jìn)行全面的檢查，確定需進(jìn)行錨桿加固的具體

位置和范圍并進(jìn)行測量定位，根據(jù)確定的范圍可對設(shè)計(jì)的隨機(jī)錨桿工程量做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

（二）錨桿主要參數(shù)

設(shè)計(jì)采用全長粘結(jié)式砂漿錨桿，單根錨固力為100kN，錨桿桿體材料選用φ25mm 螺紋鋼筋(HRB400)，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取360kPa，鉆孔直徑為90mm，傾角20°，注漿采用M30 水泥漿，巖體與錨固體間粘結(jié)強(qiáng)度取400kPa，鋼筋與砂漿間粘結(jié)強(qiáng)度2.4Mpa，通過計(jì)算，結(jié)合削坡后的巖性，設(shè)計(jì)錨桿長度一般為6m（考慮到頁巖最終風(fēng)化層厚度可達(dá)3m，本次錨桿在計(jì)算2.26m 的基礎(chǔ)上進(jìn)行了加長），具體施工中可根據(jù)結(jié)構(gòu)面的分布特征選擇錨桿長度，但需保證錨桿穿入穩(wěn)定巖層2.26m。錨頭主要由墊板、螺帽和砼封錨組成。在每一錨桿加固范圍內(nèi)，桿體注漿材料采用純水泥漿，標(biāo)號為42.5 級；水灰比宜為0.40～0.45，漿體材料不應(yīng)低于25MPa。掛網(wǎng)時應(yīng)該充分利用已有的錨桿固定，形成主動防護(hù)網(wǎng)，既避免小錨桿的重復(fù)使用，節(jié)約工程投資，又增加了邊坡的整體性。

（三）工程量

根據(jù)初步估算，按坡面10m×10m 的間距布置錨桿，坡面面積約38434m2，估算總共需隨機(jī)錨桿385 根?？紤]到地層和坡面結(jié)構(gòu)面的變化，設(shè)計(jì)平均每根預(yù)留0.5m 的余量，共計(jì)2502.5m?？筛鶕?jù)現(xiàn)場情況按照設(shè)計(jì)間距等要求做局部調(diào)整，如有較大范圍變動需經(jīng)業(yè)主方及監(jiān)理方共同確認(rèn)。

四、截、排水工程

（一）坡頂截水溝

為減少水流對邊坡頂部殘積層和坡面復(fù)綠工程的沖蝕，本次擬在坡頂距離邊坡邊緣3～5m 處設(shè)置截水溝。設(shè)計(jì)雨水流量根據(jù)建設(shè)部頒發(fā)的室外排水規(guī)范，截排水溝設(shè)計(jì)重現(xiàn)期采用3a，由于項(xiàng)目區(qū)面積不大，降雨采用最大日降雨量設(shè)計(jì)。根據(jù)降雨觀測資料，無為縣規(guī)劃局采用解析法計(jì)算暴雨強(qiáng)度為q=180L/（s·hm2）；項(xiàng)目區(qū)坡頂主要為土石邊坡，綜合徑流系數(shù)取0.45；坡頂匯水面積約1.83hm2，經(jīng)換算的雨水流量0.148m3/s。經(jīng)計(jì)算，截水溝采用梯形開敞明渠，底寬0.6m，深0.5m，設(shè)計(jì)排水坡度大于0.3%，結(jié)構(gòu)采用C20 混凝土預(yù)制塊（厚80mm）分塊拼砌勾縫，采用混凝土鋪底后鋪設(shè)100g/m2 的復(fù)合土工布防滲及變形。截水溝總長510.4m。

（二）坡面排水溝

為減少降水對坡面及平臺的沖刷，影響噴播復(fù)綠的效果，在坡體平臺處設(shè)置排水溝，將坡面匯水引入坡腳排水溝。排水溝采用矩形開敞明渠，底寬0.5m，深0.4m，設(shè)計(jì)排水坡度大于0.3%，結(jié)構(gòu)采用C20混凝土預(yù)制塊（厚80mm）分塊拼砌勾縫，采用混凝土鋪底后鋪設(shè)100g/m2 的復(fù)合土工布防滲及變形。排水溝總長275m。

（三）坡腳排水溝

為將治理區(qū)匯水排出，設(shè)計(jì)在180m 平臺坡腳設(shè)置排水溝，排水溝與項(xiàng)目區(qū)外圍排水溝相連，排水溝規(guī)格與坡面排水溝一致，排水溝總長250m。

五、掛網(wǎng)客土噴播

客土噴播能全面防護(hù)坡面的同時滿足了業(yè)主環(huán)保綠化要求。邊坡經(jīng)削（清）坡后，確保邊坡面平整，噴播范圍包括180m 以上全部揭露邊坡。總噴播面積為38434m2（含坡面和平臺）。設(shè)計(jì)對區(qū)內(nèi)邊坡坡面修整后掛網(wǎng)客土噴播復(fù)綠。將水泥、混凝土綠化添加劑、腐殖質(zhì)等與植綠種子均勻混合噴射到工程坡面，形成一層人工基質(zhì)，厚10cm，有一定強(qiáng)度，不龜裂，抗沖刷，穩(wěn)定的附著在坡面上，植物能在此基質(zhì)上正常生長，特別適用于劣質(zhì)土邊坡、巖石邊坡及混凝土邊坡的復(fù)綠工程。

施工工藝如下：施工工序：坡面清理——鋪網(wǎng)——植生基材噴播——養(yǎng)護(hù)設(shè)施布設(shè)——養(yǎng)護(hù)。

（一）鍍鋅鐵絲網(wǎng)鋪設(shè)植被混凝土護(hù)坡綠化工程必須鋪設(shè)14＃鍍鋅鐵絲網(wǎng)，將鐵絲網(wǎng)沿坡面順勢鋪下，鋪設(shè)時應(yīng)拉緊網(wǎng)，鋪平整順后，用錨釘將網(wǎng)從上至下固定，固定時應(yīng)使鐵絲網(wǎng)與坡面的距離保持4cm，網(wǎng)片的搭接長度為橫向100mm。包上坡頂長度不小于1～2m。用錨釘將其固定后，在鐵絲網(wǎng)與開挖邊坡間用木條鑲嵌，鋪平整后用L 型錨釘將其固定后進(jìn)行施工，以確?；姆€(wěn)定，不易流失。木條規(guī)格采用4cm×4cm×40cm 方木條，根據(jù)坡面梅花形布置，每平方米木條墊片的密度為5 塊，L 型錨釘采用Φ8mm 螺紋鋼，長600mm。

（二）錨釘施工要求按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)測量放線，用白灰做標(biāo)記或插釬以便準(zhǔn)確布孔。鉆孔時應(yīng)垂直坡面或成10°～15°上傾角鉆入，一次成孔，孔間距允許偏差±50mm。成孔后及時插入錨釘，防止孔內(nèi)積雜物、浮土等。如有注漿錨釘注漿后必須間隔24 小時以上，方可進(jìn)行下一道工序。錨釘采用梅花形布置，間距1000mm×1000mm。錨釘長度300mm～500mm，坡頂、坡面較破碎及風(fēng)化程度較嚴(yán)重錨釘應(yīng)加粗加大到Ф22，加長到800mm～1000mm。錨釘外露長度80mm，在離坡面40mm 處與鍍鋅絲網(wǎng)綁扎。排水孔間距3000mm×3000mm，孔徑不小于30mm，孔深300mm。如坡面有滲水，需增加排水孔，并安裝PVC 管。

（三）種子配比設(shè)計(jì)植物種子的混配必須考慮植物間的生態(tài)生物搭配是否合理。冷季型和暖季型草種互相搭配?？鼓嫘詮?qiáng)，適應(yīng)粗放管理，具有一定的自播能力。選用冷暖季型草及豆科草種混播，如喬、灌木植物選擇：馬棘、胡枝子、紫穗槐、傘房決明、棘槐；草本植物選擇：高羊茅、狗牙根、黑麥草、百喜草。對于選好的種子應(yīng)進(jìn)行催芽處理，而后用木纖維、粘合劑、保水劑、復(fù)合肥、緩釋肥經(jīng)過噴播機(jī)攪拌成噴播漿，在噴播泵的作用下，均勻噴灑在工作面上，做到不多噴，不漏噴。

（四）噴植施工要求植被混凝土拌合物在噴植前要攪拌均勻，攪拌時間不少于1 分鐘。噴植時噴槍口距坡面1000mm 左右，噴槍與坡面的夾角應(yīng)盡量垂直，嚴(yán)禁仰噴，不允許漏噴，噴植次序從上到下，噴植完畢表面光滑平整。噴植厚度必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求，偏差不應(yīng)大于±10mm。噴植施工中必須控制好用水量，保證基質(zhì)有足夠的含水量而不流淌。噴混植生施工分為基底和表層噴播，基底厚7cm、表層厚3cm 以上，表層配入種子。分層噴播有利于提高出苗率、成苗率，縮短見綠與覆蓋時間，降低生產(chǎn)成本和養(yǎng)護(hù)成本。要求確保灌木成苗密度大于5 株/m2。在噴植中應(yīng)注意找平。做排水孔，間距、孔徑、孔深按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。在面層噴射完成后，鋪蓋無紡布進(jìn)行保墑。

（五）噴灌養(yǎng)護(hù)設(shè)施布設(shè)在坡面上布設(shè)噴灌設(shè)施，提高植被恢復(fù)初期養(yǎng)護(hù)效率和澆水均勻度，促進(jìn)植物生長。橫向（主）水管沿坡頂及各級平臺布置，水管規(guī)格宜采用4 寸PVC 水管；縱向水管沿垂直坡頂線方向間距20m 布設(shè)，每10m 坡高間距布設(shè)噴頭，水管規(guī)格宜采用2 寸PVC 水管。以橫向（主）水管從多級泵站系統(tǒng)抽水至坡面養(yǎng)護(hù)區(qū)。

（六）養(yǎng)護(hù)要求噴混植生施工完成后，必須定期進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)內(nèi)容包括澆水、施肥、補(bǔ)種、病蟲害防治等。在養(yǎng)護(hù)期內(nèi)，應(yīng)一直保持坡面濕潤至草種全滿、齊苗。噴播完畢后，蓋上遮陽網(wǎng)并灑水養(yǎng)護(hù)，遮陽網(wǎng)搭接長度不小于10cm。前期養(yǎng)護(hù)晴天每天澆水至少一次，可根據(jù)當(dāng)天天氣情況相應(yīng)調(diào)整，干旱季節(jié)適當(dāng)增加澆水次數(shù)，雨季適當(dāng)減少。澆水時應(yīng)呈霧狀噴灑，避免直接對著面層噴射。澆水量以使混植土充分濕潤為宜。根據(jù)苗期生長情況適時進(jìn)行施撒肥料，保證植物生長良好。后期澆水應(yīng)遵循“多量少次”的原則。高溫季節(jié)及雨季，可覆蓋遮陽網(wǎng)，待草生長高度達(dá)4～5cm，揭開遮陽網(wǎng)，以免阻礙植物生長。施工完成一個月后，應(yīng)全面檢查草本植物生長情況，對于生長明顯不均勻的位置應(yīng)予補(bǔ)播處理。施工中后期植被逐漸演替發(fā)展，達(dá)到預(yù)定的植物群落形成、水土保持、景觀恢復(fù)等目標(biāo)，應(yīng)進(jìn)行保育和更新等維持作業(yè)，同時開展植物的病蟲害防治工作。工程交工驗(yàn)收后要求二年的養(yǎng)護(hù)期。

六、結(jié)論

本工程邊坡治理面積為38434m2；削坡后邊坡整體穩(wěn)定性較好，但坡面可能發(fā)生碎石掉落等地質(zhì)災(zāi)害，需進(jìn)行防護(hù)；本次設(shè)計(jì)提出防治方案為“坡面清理+加固錨桿+掛網(wǎng)噴播+截排水”；無為華塑礦業(yè)有限公司楊家?guī)X石灰石礦中采區(qū)南幫180m 以上邊坡治理工程具有較好的社會效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。