某露天金屬礦山邊坡穩定性分析

中國有18年的大型露天礦開采歷史，形成了近240米的陡峭邊坡（距西端斜核部）。總坡度約為35?？拷荻群?，邊坡上的巖石破碎，結構表面也相對發達。向斜核部巖石傾斜，邊坡巖石呈條狀結構。受地質條件、擴向和爆炸的影響，逐漸發展為西端斜核部山坡和相鄰北幫不穩定區域。隨著班卡的大規模揭露，一些災害和次生災害發生，班卡滑動和滑移等問題繼續發生，嚴重影響了下一個正常生產安全。為了消除上述安全隱患,提高邊坡加高后的穩定性,保障礦山安全生產,進行了邊坡綜合安全治理。1順層剪切破壞西端幫向斜核部:巖性以絹石英片巖(AQ)為主,巖石堅硬,片理發育。受構造運動影響強烈,多成舒緩波狀。巖層走向與邊坡走向基本一致,傾角約39°,曾多次發生臺階規模的順層剪切破壞。北幫巖墻:巖性為正長閃長巖(AZ),球狀風化嚴重,常有掉塊、落石現象發生。北幫鐵閃片巖區(AT):易風化、崩解,層理發育,走向多與邊坡相同,鐵閃片巖遇水崩解,風化呈纖維狀、針狀、柱狀集合體,容易發生順層張裂破壞。2陡坡高邊坡處理技術措施2.1西端斜核部滑動區2.1.1下施工安全對擬治理區段上方邊坡坡面及眉線邊緣浮石及浮土進行全面清理,以保證下部施工安全。消坡撬毛以人工和機械配合為主,從上至下掛安全繩,逐臺階進行監護,在局部坡面較長或地質條件較差的部位,主要采用反鏟分層接力的方法開挖,把渣土甩到下一個臺階,挖掘次序從上到下。2.1.2爆破質量控制對坡面危巖體采取控制爆破及人工清理等手段處理。控制爆破測量人員準確放出預裂孔,用φ250mm鉆機穿預裂孔,孔距為2.5m,進行鉆孔、裝藥、驗孔、堵孔等,爆破時間、爆破警戒、爆破后檢查等均遵從統一安排和調度,對部分難以機械作業地段輔以人工清理。2.1.3平臺及地基開挖1704,1680,1632m平臺堆積大量滑塌巖石,同時上部邊坡清坡撬毛及爆破處理將加大平臺清理量。治理區段1704m平臺堆存量約35000m3,1680m平臺約18000m3,1632m平臺約15000m3。渣土由反鏟、裝載機裝入汽車排倒。開挖過程中隨時注意土層的變化,挖掘機距邊坡保持一定安全距離,確定每次的挖裝深度,避免出現異常情況,保證設備安全。施工完畢后在臺階面鋪設黏土防水層并在坡腳設置排水溝。各平臺自西向東設置1%的坡率,同時平臺應設置反坡,反坡坡度為2%,防止平臺匯水沖刷坡面。2.1.4錨桿錨固基礎在1704m平臺布設RX-075型被動SNS網,長200m,攔截落石,保證下方生產安全。被動SNS網高4m,鋼柱間距為8m,鋼柱與平臺之間由φ25mm地腳螺栓錨桿固定,錨桿長1m。上部由φ16mm上拉錨繩和2×φ16mm鋼繩錨桿與坡面固定,鋼繩錨桿高8m,孔間距為8m,深6m。兩側及每隔50m由φ18mm側拉錨繩(中間加固)與平臺錨固。被動SNS防護網主要施工順序:錨桿及基座定位→鉆鑿錨桿孔→基座及錨桿安裝→鋼柱及拉錨繩安裝→支撐繩安裝及調試→鋼繩網的鋪掛與縫合→格柵網的鋪掛。2.1.5噴混凝土c1632~1680m臺階加固,其中1632~1650m采用肋柱式鋼筋混凝土擋墻、2700kN預應力錨索(18×φ15.24mm鋼絞線編制)進行加固,長132m。錨索長40~45m,間排距為4m×4m,鋼筋混凝土擋墻厚0.6m,混凝土強度不低于C20;肋柱截面為0.8m×0.8m,混凝土強度等級不低于C30。南部1650~1680m坡面掛網噴混凝土,區段長40m,鋼筋(φ6.5mm)網格尺寸為250mm×250mm,系統錨釘(φ16mmⅡ級螺紋鋼)長0.8m,布置間排距為1.5m×1.5m;噴射混凝土厚度為10cm,強度等級不低于C20。1776~1788m臺階加固,采用全長黏結錨桿(φ32mmⅡ級螺紋鋼)結合掛網噴射混凝土加固方式,加固面積為300m2。錨桿間排距為3m×3m,布設4排,長12m。噴射厚度為10cm,強度等級不低于C20;鋼筋(φ6.5mm)網格尺寸為250mm×250mm,系統錨釘(φ16mmⅡ級螺紋鋼)長0.8m,布置間排距為1.5m×1.5m。2.1.6錨桿、掛網噴混凝土支護系統1620~1608m臺階靠界時采取斜孔(按設計坡面角穿孔)小孔徑(φ110mm)預裂爆破方式。臺階靠界后在1632~1620m采用全長黏結錨桿(φ32mmⅡ級螺紋鋼)和掛網噴混凝土進行防護。錨桿間排距為3m×3m,長12m,噴射厚10cmC20混凝土,鋼筋(φ6.5mm)網格尺寸為250mm×250mm,系統錨釘(φ16mmⅡ級螺紋鋼)長0.8m,布置間排距為1.5m×1.5m。掛網噴射混凝土作業分片、分段進行,噴射順序由下向上,同時做好混凝土噴水養護。2.2北方公司的不穩定2.2.1崩落問題的解決本區采用全長黏結錨桿(φ32mm螺紋鋼)和掛網噴混凝土解決巖墻球狀風化帶的崩落問題。錨桿間排距為3m×3m,長12m,噴射C20混凝土厚度10cm,鋼筋(φ6.5mm)網格尺寸為250mm×250mm,系統錨釘(φ16mmⅡ級螺紋鋼)長0.8m,布置間排距為1.5m×1.5m。2.2.2錨桿間排距及防護設備邊坡巖性為鐵閃片巖,片理發育且易風化崩解,片理產狀與邊坡產狀一致。邊坡破壞模式為順層剪切破壞。在北幫分布于巖墻以東,坡面平均出露長100余m。采用全長黏結錨桿(φ32mmⅡ級螺紋鋼)和掛網噴混凝土的方式進行防護。錨桿間排距為3m×3m,長12m,噴射10cmC20混凝土,鋼筋(φ6.5mm)網格尺寸為250mm×250mm,系統錨釘(φ16mmⅡ級螺紋鋼)長0.8m,布置間排距為1.5m×1.5m。防護區段為1632~1704m。北幫邊坡鐵閃片巖出露范圍大,為減少降雨對鐵閃片巖的影響,北幫邊坡各平臺鋪設30cm厚的黏土防水層,靠近坡腳設置排水溝,防止暴雨對平臺造成沖刷。同時設置一排水平疏干孔,孔徑為80mm,上傾5%,距地面高1.2m,水平布置間排距為5m,孔深10m。3基區安全儲備不足治理區設地表位體位移監測系統和錨桿(索)應力監測系統,進行施工期及加固后監測,客觀評價加固效果,并隨著下方邊坡的逐步靠界,治理區安全儲備可能會逐漸減低。當發現治理區巖移和應力變化異常時,應及時分析并補充加固。治理前西端幫向斜核部滑坡區最小安全系數為1.17,北幫不穩定區因風化程度不同,臺階坡最小安全系數為1.054,安全儲備均不足。通過對加固后的邊坡進行穩定性計算,采取上述措施綜合治理后,西端幫向斜核部滑坡區最小安全系數提高到1.321,北幫不穩定區邊坡最小安全系數提高到1.355,治理后的邊坡穩定性滿足安全要求。4解決采場邊坡安全問題露天礦山邊坡控制管理是隨采礦而伴生的,是重大的安全工程,隨著西端幫向斜核部滑坡體及北幫不穩定區治理安全技術措施的實施,該區域滑體穩定性達到了安全規范要求,邊坡安全問題得到解