朱家包包矿采场西南帮滑坡机理研究及治理方案

敬小明 雍 南

（1.中匠民大国际工程设计有限公司，四川攀枝花617000；2.攀钢集团矿业有限公司，四川攀枝花617000）

1 滑体概况

朱家包包矿西南帮1 270m至1 180m段高发生滑坡破坏。滑坡体位于朱矿西南帮1 270 m公路下方，拟建1 180 m矿石破碎站的上方。滑体对拟建1 180 m矿石破碎站安全作业带来严重威胁，矿石破碎站建设工作被迫暂停，同时1 270 m公路断道，而1 270 m公路为采场正常出入和采矿设备车辆外出检修的必经通道，滑坡的出现严重制约了矿山的安全生产。

滑体上宽80 m、底宽10余m，平均厚度约5 m，高度90 m（1 270～1 180 m），面积约5 000 m2，滑坡方量约2.5万m3，主滑方向约N27°E。滑体后缘（1 270 m公路路面上）分布有3条长裂缝，裂缝间距2～4 m，宽度2～30 cm，错高约5～50 cm，主滑裂缝最大错高约140 cm。滑坡边坡较陡，1 270～1 180 m边坡角50°，1255～1225 m边坡角56°。见图1、图2。

2 地质概况

该区域地貌属于构造剥蚀中山区地貌，地形高差较大，冲沟发育，谷坡陡峻，地形西北高东南低。本次滑坡发生于朱矿采场西南帮边坡，位置标高介于1 270～1 180 m。

构成本段边坡的地层由上至下有：铁矿石（Fe）、粗粒辉长岩（ω4）、细粒辉长岩（ω5）。该处边坡顺层向节理发育，连续性好，与坡面产状相近，边坡内存在ω4（为Ⅸ矿带含矿层）和ω5的接触界面及F107断层。ω4和ω5的接触界面为一软弱面，与坡面产状相近，局部倾角小于边坡角，对边坡的稳定性不利；F107断层与边坡近于直交，切割ω4和ω5的接触界面；ω4和ω5的接触界面、F107断层及边坡节理裂隙的组合交割，在大气降雨时地下水流、静水压力增加和爆破震动作用下，边坡失稳产生了楔形体破坏。西南帮主要断层构造要素如表1所示。

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3 滑坡原因

（1）该段边坡属受长大结构面控制的高陡边坡，边坡中存在ω4与ω5的接触界面和F107断层，该接触界面与F107断层及边坡呈小角度相交的节理面组合形成的结构体，在矿山开采中卸荷松动变形作用下演变为濒危结构体。

（2）滑坡区局部边坡较陡（1 270～1 180 m整体边坡角50°、1 225～1 180m边坡角56°），降低了边坡稳定性。

（3）1 180 m水平岩石破碎站基坑开挖切坡作业使濒危结构体坡脚失去支撑，加之爆破振动作用诱发了滑坡。

（4）数日连续降雨，雨水下渗降低了ω4与ω5接触界面的强度，使滑坡体变形加剧。

4 监测方案

2015年8月6日滑坡产生后，在滑体范围内1 270 m水平设置了4个位移监测点，并采用专业测量仪器定期进行了位移、沉降监测。

根据8月6日至10月7日期间的位移、沉降监测数据，通过统计分析形成了水平位移、竖向位移（沉降）—时间关系图，如图3和图4。

由图3、图4可知，滑体在8月6日至10月7日期间，4个监测点中3号点的位移变化最大，水平位移达1 217 mm；1号点的竖向位移（沉降）最大，达到1 386 mm。8月6日至8月12期间的变形、沉降最为剧烈，8月12日至9月1日变形沉降逐渐变缓，9月1日至10月7日基本趋于稳定。

5 现状边坡及最终边坡稳定性分析

根据滑坡现场地质调查及位移、变形监测情况，在滑体上沿主滑方向截取SS9-1剖面，作为稳定性计算分析主剖面，另外选取滑体西侧垂直边坡且贯穿部分滑体的SS10剖面，平面图见图5，剖面图见图6、图7。

采用摩根斯坦法（GeoStudio软件）和余推力法（理正岩土计算软件）计算边坡稳定性，选取的边坡岩体物理力学指标见表2。

计算中考虑了自重、地下水、爆破、地震的影响。工况1：自重+地下水；工况2：自重+地下水+爆破；工况3：自重+地下水+地震。

根据《非煤露天矿边坡工程技术规范》（GB 51016-2014）规定，结合本工程实际，许用安全系数工况1取［K］=1.20，工况2取［K］=1.18，工况3［K］取K=1.15。各计算剖面计算确定安全稳定性系数K值和许用系数［K］值进行比较，判断边坡稳定性。

稳定性判据：①K≥［K］，稳定；②1.05≤K＜［K］，基本稳定；③1.00≤K＜1.05，欠稳定；④K＜1.00，不稳定。

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稳定性计算结果见表3。

根据表3计算结果，经过综合分析得出以下结论：滑坡范围内SS9-1剖面现状1 270～1 180 m段高边坡处于不稳定状态，该部位需要治理。

6 滑体治理

6.1 治理方案

通过技术上的可行性、经济投资、施工难易程度及时间成本等对比，最终确定了扩帮清理全部滑体的治理方案。即采用扩帮方式以尽可能少的工程量清理滑移面内1 180 m水平以上滑体，同时采用锚杆、锚索+肋柱挡板支护方式恢复1 270 m公路。扩帮岩石装汽车运至1 240 m岩石破碎站，破碎后经胶带运至朱矿铁路排土场排弃。其中：

（1）扩帮范围。扩帮范围位于朱矿西南帮1 180～1 270 m水平之间（1 180 m矿石破碎站上方），长约110 m，宽约85 m，扩帮最高标高1 270 m，最低标高1 180 m，扩帮总高度90 m。

（2）扩帮部位境界要素。根据边坡稳定性要求，扩帮终了边坡参数：作业台阶高度15 m，台阶坡面角65°，安全平台不小于5 m。

（3）扩帮步骤。由于现状1 225 m平台废石胶带通廊破碎转运站正在运行，前期扩帮仅能进行转运站东侧的滑体部分，待转运站服务期满移除、边坡正常靠帮后方可进行后期扩帮。

（4）扩帮工程量。采用分层平面法计算扩帮岩石量。经计算，前期扩帮岩石量为113 839.123 m3，计350 624.50 t；后期扩帮岩石量为10 043.989 m3，计30 935.49 t。整体扩帮岩石量为123 883.112 m3，合计381 559.99 t。

扩帮后剖面见图8、图9。

6.2 扩帮方案的实施

扩帮采用单水平作业方式，即上一水平按设计境界靠帮后下一水平再开始作业。考虑到爆破震动对边坡的稳定性的不利影响，扩帮部位均采用预裂爆破工艺；铲装作业采用斗容2.2 m³的液压挖掘机，满足装车作业条件的，采用2.2 m³液压挖掘机装汽车运至1 290 m倒装矿仓，汽车运距0.3 km；不满足装车作业条件的，采用2.2 m³液压挖掘机倒至1 195 m水平装汽车运至1 290 m倒装矿仓，汽车运距2.0 km，经铁路运至朱矿排土场排弃，铁路运距5.0 km。

6.3 扩帮后稳定性分析

采用表2所列参数，对扩帮后的边坡SS9-1（1 180 m以上）、SS10（1 210 m以上）剖面进行稳定性计算，计算结果见表4。

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由表4计算结果可知：SS9-1、SS10剖面在3种工况条件下，边坡均处于稳定状态。

7 治理效果

通过对西南帮滑体边坡的扩帮及加固治理，基本解决了边坡长期稳定性问题，恢复了1 270 m公路通行，解除了滑体对1 180 m水平拟建矿石破碎站的威胁。

8 结论及建议

（1）ω4和ω5的接触界面、F107断层及边坡节理裂隙的组合交割，在大气降雨时地下水流、静水压力增加和爆破震动作用下，边坡失稳产生了楔形体破坏。

（2）采用扩帮方式以尽可能少的工程量清理滑移面内1 180 m水平以上滑体，同时采用锚杆、锚索+肋柱挡板支护方式恢复1 270 m公路为滑坡治理最优方案。

（3）治理后西南帮边坡可保证长期稳定，并恢复1 270 m公路。

（4）生产过程中要重视对边坡工程地质调查，及时掌握边坡的工程地质情况，对边坡进行动态稳定性分析，根据稳定性分析结果及时采取措施，防止边坡因开挖卸荷失稳，发生地质灾害，影响生产。

（5）重视矿岩接触界面对边坡稳定性的影响。接触界面整合度极高，难以通过勘查手段掌握，但接触界面物理力学性质较差，边坡参数低，与其他软弱结构面切割组合形成楔形体后，在自重应力、水、爆破作用下，极易发生边坡失稳现象。