首钢水厂铁矿滑坡体位移监测及安全施工措施

吕惠儒

(首钢矿业公司水厂铁矿)



首钢水厂铁矿滑坡体位移监测及安全施工措施

吕惠儒

(首钢矿业公司水厂铁矿)

针对水厂铁矿边坡地质特点，对其边坡位移变化进行了监测，在此基础上，运用极限平衡法进行边坡稳定性分析，提出了削坡减载方案，对局部不稳定的单台阶边坡进行了锚固处理，并对确保边坡安全施工的措施进行了分析，对于确保采场安全生产有一定的参考价值。

地质特征边坡位移极限平衡法边坡稳定性措施

水厂铁矿是1座大型火山沉积变质岩型磁铁矿床，具有矿石储量大、品位较高、埋藏浅，便于露天开采等特征，其北区采场边坡受北山复向倾斜构造的控制，向斜两翼构成采场上下盘边坡的顺坡倾向特征，兼之采场范围大、边坡长、垂直高度深，矿区断层、节理构造发育，边坡岩体结构复杂，以及采矿工艺设计组合特征等因素的综合影响，使得边坡的潜在破坏类型具有复杂性和多样性。在采场爆破振动及水等因素的综合作用下，易导致矿山发生滑坡等灾害，给首钢水厂铁矿的安全生产带来了严重威胁。2008年4月7日，首钢水厂铁矿80～56m水平(13#～15#线)边坡曾发生过沉降变形，区域水平面积3 200m2，走向长度72m。80～68m水平联络公路上发育2条裂缝，呈圆弧状，56～34m水平坡面出现数条裂缝。2010—2014年的5个汛期期间均未发育新裂缝，2015年1月4日再次发生沉降变形，且裂缝有发展的趋势，严重影响了水厂铁矿的安全生产。为确保采场的安全生产，有必要对其边坡沉降变形进行监测。

1　边坡位移监测

针对本研究滑坡治理区域，在平面图上选择1条剖面(图1)，在其剖面布置适当的位移监测点，对其水平、垂直位移进行监测，并对边坡稳定性进行分析。根据水厂铁矿边坡特点，并综合考虑各影响因素，在+80m平台与+34m平台布置了2个监测桩(分别对应1#、2#监测点)，监测结果见图2、图3。

图1　A-A剖面监测点布置

图2　水平位移与时间的关系

图3　垂直位移与时间的关系

由图2、图3可知：①+80m平台与+34m平台均出现了裂缝，边坡顶部(1#监测点)的水平位移明显大于边坡底部(2#监测点)，这是由于在坡顶附近的岩体节理构造发育，在爆破振动的作用下，裂缝在原有的基础上向外扩展；在边坡底部，由于边坡结构面较好，岩体较完整，故其位移变化较小，垂直位移变化不明显。②1#监测点位移变化有增大的趋势，2#监测点位移变化趋缓，经现场勘查，+80m平台上出现了4条长度不等的裂缝，裂缝宽0.1～0.5m不等，沉降0～10mm，2根废电柱杆发生了一定程度的倾斜；+34m平台坡面发育数条长、宽、深不等的裂缝，局部范围内出现岩体掉块现象，裂缝宽0.1～0.3m不等，沉降不明显，与监测数据较一致。

根据上述分析，经现场踏勘，采取削坡减载(单台阶65°+宽平台)+锚固的方案治理滑坡，采用较大设备(4m3电铲)对现有公路进行适当外扩，对滑坡体进行清除，对部分边坡体进行削坡减载，形成高12～24m、坡度65°的单台阶，台阶宽12～16m，削坡范围主要为-10m以上区域。在滑坡体研究设计范围内清坡、削坡方量约16.6万m3。削坡后，对局部不稳定的单台阶边坡进行锚固处理，对破碎坡面进行喷锚网处理，主要采取预应力锚索、长锚杆、钢轨桩、框架梁、喷锚网、排水孔等综合措施[1-6]。边坡稳定性分析结果如表1～表4所示。

表1　-65～+80 m现状边坡整体稳定性分析

表2　65°单台阶+34～+80 m边坡稳定性分析

表3　削坡减载后-65～+80 m现状边坡整体稳定性分析

表4　削坡减载后65°单台阶+34～+80 m边坡稳定性分析

由表1～表4可知：现状边坡在无震与有震的情况下均处于不稳定状态，边坡安全系数分别为0.977、0.924，边坡安全系数较低，处于不稳定状态，故需对其边坡进行适当的削坡减载处理，提高边坡的整体稳定性；考虑水厂边坡地形等因素的限制，对其边坡-20～+80m台阶进行削坡，此时的边坡安全系数在无震与有震的情况下分别为1.373、1.311，剩余滑动力为0，边坡安全系数达到要求，稳定性增强，可见经过削坡减载后，改善了边坡的稳定性。

2　安全施工措施

①加强施工期的安全监测，重点对危岩处的岩体进行巡视检查，及时对施工期的边坡稳定程度进行评价；②矿山爆破时，作业人员不得在边坡坡脚处停留避炮，以免坡顶浮石坠落伤人，须在爆破之后，及时清除作业范围内边坡存在的松动浮石，确保后方作业持续进行；③加强现场的巡视工作，对节理发育处的坡面进行重点观测，若发现危岩体，应及时清除，以防崩落伤人；④施工过程中应有效防止上部区域脚手架在搭设及拆卸过程中钢管及扣件滚落至下部施工区域造成人员伤害、设备受损等；⑤做好导流沟的沟槽开挖施工工作，确保雨季来临时边坡表层汇集的雨水可及时排出，提高边坡稳定性。

3　结　语

在分析水厂铁矿边坡地质特点的基础上，对其边坡位移进行了监测并对边坡稳定性进行了详细讨论，结合水厂铁矿边坡坡面岩体特征，对确保边坡安全施工的措施进行了探讨，为类似矿山边坡治理提供参考。

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[2]赵尚毅，郑颖人，张玉芳.极限平衡法中边坡失稳的判据探讨[J].岩土力学，2005(2)：332-336.

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2016-03-30)

吕惠儒(1971—)，男，注册安全工程师，工程师，064405 河北省迁安市。