浅谈露天矿山边坡的稳定性治理

第五届矿山技术论文发布会343浅谈露天矿山边坡的稳定性治理浅谈露天矿山边坡的稳定性治理浅谈露天矿山边坡的稳定性治理浅谈露天矿山边坡的稳定性治理刘景霞云南迪庆矿业开发有限责任公司地质科摘要：露天矿山的边坡工程是矿山工作中一项重要环节，边坡的稳定性直接关系到人身和财产的安全。本文主要阐述了露天矿山边坡的特点和边坡稳定性治理的两种方法：坡率法和人工加固法。并对坡率法的概念、适用范围及岩质和土质边坡的设计进行了详细的说明，另外还分别介绍了常用人工加固方法的作用、特点及适用条件。关键词：露天矿山，稳定性治理,坡率法，边坡加固Abstract：TheslopeengineeringworkofOpen-pitminesisanimportantlinkofminework.Theslopestabilitydirectlyrelatedtopersonalandpropertysafety.Thispaperdescribedthecharacteristicsofopenpitmineslopeandtwowaysoftheslopestabilitycontrol:slopemethodandstrengtheningofmethod.Theconceptofslopemethod、thescopeofslopemethod、thedesignofsoilandrockslopearedescribeddetailed,andalsointroducedtherole、thecharacteristics、theconditionsappliedofthecommonlyusedmethodofstrengthening.Keywords：Openquarry,Stabilitycontrol,Slopemethod,SlopeReinforcement一、前言露天矿山的边坡工程是矿山工作中一项重要环节，由于采矿本身是一种对原岩的破坏，采剥作业打破了边坡岩体内的原始应力的平衡状态，出现了次生应力场，在次生应力场和其它因素的影响下，常使边坡岩体发生变形破坏，使岩体失稳，导致崩落、散落、座落、第五届矿山技术论文发布会344倾倒坍塌和滑动等。边坡失稳，诱发滑坡崩塌、泥石流等地质灾害，影响矿区及其周边地区居民环境质量的改善与提高。因此，边坡的稳定性直接关系到人身和财产的安全，边坡加固是“复绿”的基础工作，边坡的稳定性治理更是生态治理的前提。边坡治理应根据边坡稳定性调查、勘查资料、稳定性评价结论及边坡安全等级要求，通过技术经济分析后确定。一般可选用坡率法及人工加固方法。二、露采矿山边坡的特点1、露天矿边坡一般比较高，从几十米到几百米均有，走向长从几百米到数公里，因而边坡揭露的岩层多；其边坡大，多为陡坡，甚至几乎与地面垂直或呈鹰嘴状。各部分地质条件往往差异大，变化复杂；2、最终边坡是由上而下逐步形成，上部边坡服务年限可达几十年，下部边坡则服务年限较短，底部边坡在采矿结束时即可废止，因此上下部边坡的稳定要求也不相同；3、由于矿场每天频繁的穿孔、爆破作业和车辆行走，使边坡岩体经常受到震动影响；4、边坡是用爆破、机械开挖等手段形成的，暴露岩体一般未加维护，因此边坡岩体较破碎，并易受风化等影响产生次生裂隙，破坏岩体的完整性，降低岩体强度。三、坡率法坡率法适用于整体稳定的岩质和土质边坡，在地下水位不发育、且放坡开挖时不会对拟建或相邻建筑物产生不利影响的条件下使第五届矿山技术论文发布会345用。3.1、坡率法的概念在边坡设计中，如果通过控制边坡的高度和坡度而无须对边坡进行整体加固就能使边坡达到自身稳定的边坡设计方法，通常称之为坡率法。坡率法是通过控制边坡的高度和坡度，使边坡对所有可能的潜在滑动面的下滑力和阻滑力处于安全的平衡状态。一般的简单岩土边坡(非滑坡)，如果不受场地限制，总可以满足边坡稳定的要求，工程中又称为削坡(或刷坡)，如图3.1所示。3.2、坡率法的适用范围坡率法是一种比较经济、施工方便的处理方法，适用于岩层、塑性粘土和良好的砂性土中，并要求地下水位较低，放坡开挖时有足够的场地。坡率法可分别与砂袋堆码、锚钉边坡、锚板支护等方法联合应用，形成组合边坡。例如当不具备全高放坡时，上段可采用坡率法，下段可采用土钉墙、喷锚、挡土墙等方法以稳定边坡。3.3、坡率法的设计第五届矿山技术论文发布会3461、设计的内容与一般规定坡率法设计边坡主要是在保证边坡稳定的条件下确定边坡的形状和坡度。其设计内容包括确定边坡的形状、确定边坡的坡度、设计坡面防护和边坡稳定性验算。但在进行设计之前必须查明边坡的工程地质条件，包括边坡岩土名称性质、各种软弱结构面的产状、地质构造、岩土风化或密实程度、地下水、地表水、当地地质条件相似的自然极限山坡或人工边坡。边坡的形式一般可以分为四种：直线形(图3.3a)、上陡下缓折线形(图3.3b)、上缓下陡折线形(图3.3c)和台阶形(图3.3d)。直线形边坡一般适用于均质或薄层互层且高度较小的边坡；如果边坡较高或由多层土组成而上部岩土层的稳定性较下部好时，可采用上陡下缓的折线形边坡；若上部为覆盖层或稳定性较下部岩土层差时，宜采用上缓下陡的折线形边坡；当边坡由多层土组成或边坡高度很大时，可在边坡中部或岩上层界面处设置不小于1.0m宽的平台，形成台阶式边坡。台阶形边坡稳定性较好，但相应的土石方量较大。第五届矿山技术论文发布会347边坡坡度的确定可以根据岩石性质、工程地质和水文地质条件、施工方法、边坡的高度等因素，对照当地自然极限边坡或人工边坡的坡度确定；对于土质均匀的边坡，可采用力学检验法或稳定性验算法进行确定。边坡的防护主要是针对容易风化剥落或破碎程度较为严重的坡面，应当考虑坡面的防护措施，以防止各种自然应力对边坡的破坏作用，以保证边坡的稳定性。设计中应注意边坡的防护与边坡环境美化相结合。边坡水系应因势利导保持畅通，稳定边坡应采取保护措施，防止土体流失、岩层风化及环境恶化造成边坡稳定性降低。2、岩质边坡的削坡坡率对于岩质边坡，在坡体整体稳定的条件下，要选择合理的允许坡率，应根据岩性、地质构造、岩石风化破碎程度、边坡高度、地下水及地面水等因素，结合实际经验按照工程类比的原则，并参考该地区已有的稳定边坡的坡率综合分析确定。第五届矿山技术论文发布会348若边坡所在地层具有明显的倾斜结构面(如层面、节理面、断层面和其他软弱面)，且倾向边坡外侧，则此结构面的倾斜坡度及其面上的单位粘聚力和摩擦力的大小将影响边坡的稳定性。此时应通过稳定性计算来确定边坡的坡率，必要时应采取其他相应的加固措施。根据调查统计资料表明，当滑动面为如下几种情况时，边坡仅在重力作用下，软弱面的倾角大于其摩擦角而小于边坡角时是最危险的软弱面：①粘土岩、粘土页岩、泥质灰岩、泥质板岩等泥化层面时，滑动倾角为9º～l2º；②砂岩层面或砾岩层面时，滑动倾角大于30º～35º；③无泥质充填物的结构面时，滑动倾角为30º～75º(大多变化于35º～60º范围)3、土质边坡的削坡坡率对于土质边坡，在确定坡率时应根据边坡的高度、土的湿度、密实程度、地下水、地面水的情况、土的成因类型及形成时代等因素，并参考同类土的稳定坡率进行确定。①、一般土质边坡如果边坡高度大于8m、或土层中地下水发育且不易排除、或土层为软质土、或有堆积荷载时，应通过边坡稳定计算来确定土坡率。②、土石混合堆积体边坡对于土石混合堆积体边坡，一般采用与天然安息角相应的边坡坡率；但对于已稳定的堆积体可根据其胶结和密实程度采用较陡的第五届矿山技术论文发布会349边坡坡度。如果边坡中出现松散夹层，应进行适当的防护。边坡高度超过20m，应分台阶进行放坡。在堆积体中开挖后形成的边坡应特别注意剩余土体的稳定性，必要时可放缓边坡或清除全部剩余土体。因挖方破坏了原堆积体的平衡条件，堆积体可能沿接触面滑动。③、膨胀土边坡由于膨胀土工程性质特殊而复杂，使膨胀土地区的边坡变形破坏受多种因素的影响，往往对建筑工程的潜在破坏十分严重。因此在进行边坡设计前，应充分进行工程地质调查、既有建筑物调查，并收集当地气象资料，然后在此基础上确定经济合理的边坡形式和坡率。④、黄土边坡黄土是第四纪的一种特殊堆积物。主要特征是颜色以黄色为主，有灰黄、褐黄等色，含有大量粉粒，一般在55％以上，孔隙比在1左右，垂直节理发育，具有湿陷性、溶蚀性、易冲刷和各向异性等工程特性。广泛分布于我国北纬34º～45º之间的干旱和半干旱地区。目前黄土边坡的设计主要以工程地质比拟法为主，力学分析验算为辅。四、人工加固法人工加固即为保证边坡及其环境的安全，对边坡采取的支档、加固与防护措施。一般矿山边坡加固的方法有以下几种：1、对坡度不符合要求，开采面已过山顶的边坡可以进行削坡减载。对于高度不大的此类边坡，也可填方压坡脚。第五届矿山技术论文发布会3502、对富水地区边坡必须进行疏干排水，必要时可钻引水孔排水。3、对于地质条件易造成滑坡或小范围岩层滑动的岩体，须采用抗滑桩、挡石坝方法治理。4、对局部受地质构造影响的破碎带，采用锚杆、钢筋网喷砼护面。5、对深部开裂、体积较大的危岩，宜采用深孔预应力锚索、长锚杆进行加固。6、对于边坡石质较软，岩石风化严重，易造成小范围塌方的削坡后低处宜用挡土墙支挡，高处可采用框格式拱墙护坡。7、为防止滚石伤人，坡面要进行严格的检查撬毛工作，然后可结合绿化工程在坡上铺设金属网，或塑料格栅网挡石。8、对于地势较高的矿山，须检查矿山废碴场(堆)有无可能形成泥石流和坍塌，若不符合安全要求须进行清理或建拦碴坝拦挡。其中常用边坡加固方法的作用、特点及适用条件见表常用边坡加固方法加固方法作用特点适用条件第五届矿山技术论文发布会351抗滑桩桩体与桩周围的岩体相互作用，将滑体的下滑力由桩体传递到滑面以下的稳定岩体优点较多，布置灵活、施工不影响滑体的稳定性、施工工艺简单、速度快、功效高，可与其他加固措施联合使用、承载能力较大滑面较单一，滑体完整性较好的浅层和中厚层滑体锚杆︵索︶对锚杆（索）施加预应力，增大滑面上的正应力，使滑面附近的岩体形成压密带有明确滑动面的硬岩、特别是深层滑坡挡土墙在滑体的下部修建挡墙，以增大滑体的抗滑力优点是可以就地取材，施工方便，有一定的抗滑力；缺点是本身重量大，对下部边坡的稳定不利，施工工作量较大滑体松散的浅层滑坡，要求有足够的施工场地和材料供应，坡顶无重要建（构）筑物注浆法用浆液充填岩体中的裂隙，加强整体性并使地下水没有活动的通道缺点是对滑动面附近地下水运动速度大、渗透性强和粘塑性强的岩土不易达到预期的效果岩体较坚硬，有连通裂隙，且地下水对边坡影响严重的边坡区段第五届矿山技术论文发布会352五、结论边坡稳定性治理的两种方法中，条件允许时，应优先考虑采用坡率法。当条件不允许或仅采用坡率法等措施不能达到稳定边坡的要求，需进行边坡加固。受外倾软弱结构面影响、稳定性较差的岩块应加锚杆处理；永久性边坡坡面应采用锚喷、锚钉等构造措施。参考文献：[1]王兴民等.浅议露采矿山岩质边坡稳定性分析.露天采矿技术,2006.05[2]宗辉等.德兴铜矿富家坞矿区露采边坡稳定性分析.铜业工程,2005.01[3]全晓红等.矿山三峡库区兴山县龙王嘴岩质高边坡稳定性分析及加固设计.安徽地质,2006.02[4]李军财等.大孤山铁矿深凹露天矿边坡工程.有色金属,2004.03[5]王明华等.德兴铜矿西源岭边坡变形特征与稳定性分析.露天采矿技术,2006.03[6]刘建东等.裂隙岩体边坡稳定性分析方法.东华理工学院学报,2004.03[7]采矿手册编辑委员会编.采矿手册第3卷.北京：冶金工业出版社，2006喷射混凝土及时封闭边坡表层的岩石，免受风化、潮解和剥落，并可加固岩石，提高强度可单独使用，也可与锚杆（索）配合使用。缺点是喷层外表不佳对软弱岩体或高度破碎的裂隙岩体进行表面支护浅谈露天矿山边坡的稳定性治理作者：刘景霞作者单位：云南迪庆矿业开发有限责任公司地质科相似文献(2条)1.期刊论文高谦.吴顺川.吴学民.GAOQian.WUShunchuan.WuXuemin预应力锚索在平庄西露天矿非