某露天矿边坡稳定性分析与隐患治理研究

朱川 舒瑞清

摘 要：矿产资源是国家经济发展的物资基础，其开采方式可大致分为露天开采和地下开采。在我国，露天开采的矿产资源占矿产资源开采的70%左右，铁矿石产量的85%来自于露天开采，建材矿山几乎全部采用露天开采。露天矿边坡作为露天矿开采的重要构成要素之一，其稳定性问题一直是露天矿安全开采的难题。本文以四川省攀枝花铁矿朱兰采场狮子山边坡为例，通过现场踏勘测绘，充分认识滑坡范围和滑面形态以及组成边坡岩体的物理力学参数，通过稳定计算分析，提出边坡治理措施。

关键词：露天矿;边坡;稳定性;治理

中图分类号：TD861.1 文献标识码：A 文章编号：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 矿区概况

攀枝花铁矿朱兰采场是攀钢矿石原料主要供应基地，自1971年建成投产以来已有40余年的开采历史，年产铁矿石1 600万t。目前，矿山已进入深凹露采阶段，在采区范围形成一长约4 000m、宽约850m的露天采场，形成固定靠帮边坡高125～637m。本次拟治理区为采场北帮狮子山边坡，边坡形状为直线型，倾向140°～180°，最终坡角50°～52°。1 270～1 285m联络道道路中部在2018年10月出现一长约60m、宽1～2cm的裂缝。该联络道为采场底部前往边坡中上部的通道，上部扩帮岩石将通过该联络道运输排至土场。

2 工程地质条件

边坡主要岩组为中粒辉长岩和铁矿石。中粒辉长岩组呈块状、流层状构造，节理裂隙较发育，局部充填钙质物，节理面一般较光滑，少量粗糙，局部薄层附有钙质物，矿物具有蚀变及绿泥石化。铁矿石岩组主要分布于边坡底部，重度大，节理裂隙较发育，节理面较粗糙，局部附有钙质薄膜，其力学强度随品位变化而变化。

地下水主要为基岩风化裂隙及构造裂隙水，水量大小受裂隙发育程度及季节变化影响，地下水主要受大气降水补给。一旦发生降雨，大部分降水成为坡面面流，直接顺台阶汇集于露天坑底;少部分则通过节理裂隙。在汇集于露天坑底的过程中，沿途补给地下水，使地下水位抬高。

3 边坡稳定性分析

滑坡滑带岩土强度参数的反算方法应用较为广泛。参数滑坡的每一次滑动都可以看成是一次真实的模型试验，只要弄清滑坡体的稳定系数值、滑面的确切位置、滑坡滑动时的工况，就可以确定滑带抗剪强度指标。在滑动阶段，稳定系数一般采用0.99～1.00;在剧滑动阶段，稳定系数一般采用0.95～0.98;当滑坡处于挤压变形阶段或坡体处于强变形阶段，稳定系数一般取1.01～1.05。

本文选取1 270～1 285m联络道道路中部裂缝区域A-A'、C-C'、E-E'3个剖面对滑面进行反算，确定在爆破工况下（爆破振动影响系数为0.035）边坡處于极限平衡状态，最终反算结果见表1。

4 治理方案研究

根据现场踏勘情况，攀枝花铁矿朱兰采场狮子山1 270～1 285m联络道为运输通道，裂缝区域边坡已不具备削坡减载（扩帮）或境界内移的条件。为了确保联络的畅通，本次设计采用加固方式对该段边坡进行治理。

结合规范规定，该处边坡自然工况条件下稳定系数宜取1.25。边坡剩余下滑力计算结果如表2所示。

4.1 总剩余下滑力计算

4.2 锚索轴向拉力设计值计算

4.3 锚索规格确定

采用6根Φ15.2（7Φ5）钢绞线为一孔锚索，钢绞线Φ15.2（7Φ5）的极限强度标准值为[fptk]=1 860N/mm2，抗拉强度设计值为[fy]=1 320N/mm2，Φ15.2（7Φ5）钢绞线截面积为137.375mm2，每孔锚索总截面积为A=137.375×6=824.25mm2，则单根锚索设计抗拉强度为1 088.01kN，取1.20的安全系数，单孔锚索可施加预应力为：1 088.01/1.20=906.675kN，预应力损失为100N/mm2，则一孔锚索可提供的抗拔力为824.25kN。

4.4 锚索长度计算

4.5 锚索布置

一区：1 273～1 288m段高，加固长度60m，布置锚索3行15列，横向间距5m，竖向间距5m，共28孔锚索。

二区：1 256～1 273m段高，加固长度100m，布置锚索3行21列，横向间距5m，竖向间距5m，共63孔锚索。

参考文献：

[1]郑颖人，陈祖煜，王恭先.边坡与滑坡工程治理 [M].2版.北京：人民交通出版社，2010.

[2]张长飞.某矿山边坡稳定性分析及治理研究[J].工程地质计算机应用，2011（2）：1-15.

[3]宋胜武，严明.一种基于稳定性评价的岩质边坡坡体结构分类方法[J].工程地质学报，2011（1）：6-10.

[4]黄润秋.岩石高边坡发育的动力过程及其稳定性控制[J].岩石力学与工程学报，2008（8）：1525-1543.

[5]邱玉良.高大边坡防护预应力锚索施工技术[J].铁道设计标准，2007（7）：61-63.

[6]巨能攀，赵建军，邓辉，等.公路高边坡稳定性评价及支护优化设计[J].岩石力学与工程学报，2009（6）：1152-1161.

[7]中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.非煤露天矿边坡工程技术规范：GB 51016—2014[S].北京：中国计划出版社，2014.