呂惠儒

(首鋼礦業(yè)公司水廠鐵礦)

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首鋼水廠鐵礦滑坡體位移監(jiān)測及安全施工措施

呂惠儒

(首鋼礦業(yè)公司水廠鐵礦)

針對水廠鐵礦邊坡地質(zhì)特點，對其邊坡位移變化進行了監(jiān)測，在此基礎(chǔ)上，運用極限平衡法進行邊坡穩(wěn)定性分析，提出了削坡減載方案，對局部不穩(wěn)定的單臺階邊坡進行了錨固處理，并對確保邊坡安全施工的措施進行了分析，對于確保采場安全生產(chǎn)有一定的參考價值。

地質(zhì)特征邊坡位移極限平衡法邊坡穩(wěn)定性措施

水廠鐵礦是1座大型火山沉積變質(zhì)巖型磁鐵礦床，具有礦石儲量大、品位較高、埋藏淺，便于露天開采等特征，其北區(qū)采場邊坡受北山復(fù)向傾斜構(gòu)造的控制，向斜兩翼構(gòu)成采場上下盤邊坡的順坡傾向特征，兼之采場范圍大、邊坡長、垂直高度深，礦區(qū)斷層、節(jié)理構(gòu)造發(fā)育，邊坡巖體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，以及采礦工藝設(shè)計組合特征等因素的綜合影響，使得邊坡的潛在破壞類型具有復(fù)雜性和多樣性。在采場爆破振動及水等因素的綜合作用下，易導(dǎo)致礦山發(fā)生滑坡等災(zāi)害，給首鋼水廠鐵礦的安全生產(chǎn)帶來了嚴(yán)重威脅。2008年4月7日，首鋼水廠鐵礦80～56m水平(13#～15#線)邊坡曾發(fā)生過沉降變形，區(qū)域水平面積3 200m2，走向長度72m。80～68m水平聯(lián)絡(luò)公路上發(fā)育2條裂縫，呈圓弧狀，56～34m水平坡面出現(xiàn)數(shù)條裂縫。2010—2014年的5個汛期期間均未發(fā)育新裂縫，2015年1月4日再次發(fā)生沉降變形，且裂縫有發(fā)展的趨勢，嚴(yán)重影響了水廠鐵礦的安全生產(chǎn)。為確保采場的安全生產(chǎn)，有必要對其邊坡沉降變形進行監(jiān)測。

1　邊坡位移監(jiān)測

針對本研究滑坡治理區(qū)域，在平面圖上選擇1條剖面(圖1)，在其剖面布置適當(dāng)?shù)奈灰票O(jiān)測點，對其水平、垂直位移進行監(jiān)測，并對邊坡穩(wěn)定性進行分析。根據(jù)水廠鐵礦邊坡特點，并綜合考慮各影響因素，在+80m平臺與+34m平臺布置了2個監(jiān)測樁(分別對應(yīng)1#、2#監(jiān)測點)，監(jiān)測結(jié)果見圖2、圖3。

圖1　A-A剖面監(jiān)測點布置

圖2　水平位移與時間的關(guān)系

圖3　垂直位移與時間的關(guān)系

由圖2、圖3可知：①+80m平臺與+34m平臺均出現(xiàn)了裂縫，邊坡頂部(1#監(jiān)測點)的水平位移明顯大于邊坡底部(2#監(jiān)測點)，這是由于在坡頂附近的巖體節(jié)理構(gòu)造發(fā)育，在爆破振動的作用下，裂縫在原有的基礎(chǔ)上向外擴展；在邊坡底部，由于邊坡結(jié)構(gòu)面較好，巖體較完整，故其位移變化較小，垂直位移變化不明顯。②1#監(jiān)測點位移變化有增大的趨勢，2#監(jiān)測點位移變化趨緩，經(jīng)現(xiàn)場勘查，+80m平臺上出現(xiàn)了4條長度不等的裂縫，裂縫寬0.1～0.5m不等，沉降0～10mm，2根廢電柱桿發(fā)生了一定程度的傾斜；+34m平臺坡面發(fā)育數(shù)條長、寬、深不等的裂縫，局部范圍內(nèi)出現(xiàn)巖體掉塊現(xiàn)象，裂縫寬0.1～0.3m不等，沉降不明顯，與監(jiān)測數(shù)據(jù)較一致。

根據(jù)上述分析，經(jīng)現(xiàn)場踏勘，采取削坡減載(單臺階65°+寬平臺)+錨固的方案治理滑坡，采用較大設(shè)備(4m3電鏟)對現(xiàn)有公路進行適當(dāng)外擴，對滑坡體進行清除，對部分邊坡體進行削坡減載，形成高12～24m、坡度65°的單臺階，臺階寬12～16m，削坡范圍主要為-10m以上區(qū)域。在滑坡體研究設(shè)計范圍內(nèi)清坡、削坡方量約16.6萬m3。削坡后，對局部不穩(wěn)定的單臺階邊坡進行錨固處理，對破碎坡面進行噴錨網(wǎng)處理，主要采取預(yù)應(yīng)力錨索、長錨桿、鋼軌樁、框架梁、噴錨網(wǎng)、排水孔等綜合措施[1-6]。邊坡穩(wěn)定性分析結(jié)果如表1～表4所示。

表1　-65～+80 m現(xiàn)狀邊坡整體穩(wěn)定性分析

表2　65°單臺階+34～+80 m邊坡穩(wěn)定性分析

表3　削坡減載后-65～+80 m現(xiàn)狀邊坡整體穩(wěn)定性分析

表4　削坡減載后65°單臺階+34～+80 m邊坡穩(wěn)定性分析

由表1～表4可知：現(xiàn)狀邊坡在無震與有震的情況下均處于不穩(wěn)定狀態(tài)，邊坡安全系數(shù)分別為0.977、0.924，邊坡安全系數(shù)較低，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，故需對其邊坡進行適當(dāng)?shù)南髌聹p載處理，提高邊坡的整體穩(wěn)定性；考慮水廠邊坡地形等因素的限制，對其邊坡-20～+80m臺階進行削坡，此時的邊坡安全系數(shù)在無震與有震的情況下分別為1.373、1.311，剩余滑動力為0，邊坡安全系數(shù)達到要求，穩(wěn)定性增強，可見經(jīng)過削坡減載后，改善了邊坡的穩(wěn)定性。

2　安全施工措施

①加強施工期的安全監(jiān)測，重點對危巖處的巖體進行巡視檢查，及時對施工期的邊坡穩(wěn)定程度進行評價；②礦山爆破時，作業(yè)人員不得在邊坡坡腳處停留避炮，以免坡頂浮石墜落傷人，須在爆破之后，及時清除作業(yè)范圍內(nèi)邊坡存在的松動浮石，確保后方作業(yè)持續(xù)進行；③加強現(xiàn)場的巡視工作，對節(jié)理發(fā)育處的坡面進行重點觀測，若發(fā)現(xiàn)危巖體，應(yīng)及時清除，以防崩落傷人；④施工過程中應(yīng)有效防止上部區(qū)域腳手架在搭設(shè)及拆卸過程中鋼管及扣件滾落至下部施工區(qū)域造成人員傷害、設(shè)備受損等；⑤做好導(dǎo)流溝的溝槽開挖施工工作，確保雨季來臨時邊坡表層匯集的雨水可及時排出，提高邊坡穩(wěn)定性。

3　結(jié)　語

在分析水廠鐵礦邊坡地質(zhì)特點的基礎(chǔ)上，對其邊坡位移進行了監(jiān)測并對邊坡穩(wěn)定性進行了詳細(xì)討論，結(jié)合水廠鐵礦邊坡坡面巖體特征，對確保邊坡安全施工的措施進行了探討，為類似礦山邊坡治理提供參考。

[1]趙尚毅.極限平衡法求邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)[J].巖土工程學(xué)報，2002(3)：343-346.

[2]趙尚毅，鄭穎人，張玉芳.極限平衡法中邊坡失穩(wěn)的判據(jù)探討[J].巖土力學(xué)，2005(2)：332-336.

[3]鄭穎人，陳祖煜，王恭先，等.邊坡與滑坡工程治理[M].北京：人民交通出版社，2007.

[4]連鎮(zhèn)營，韓國城，孔憲京.強度折減有限元法研究開挖邊破的穩(wěn)定性[J].巖土工程學(xué)報，2001(4)：407-411.

[5]鄭穎人，趙尚毅.邊(滑)坡工程設(shè)計中安全系數(shù)的討論[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2006，25(9)：1937-1940.

[6]宋二祥.土工結(jié)構(gòu)的支護計算方法探討[J].巖土工程學(xué)報，1997，19(2)：1-7.

2016-03-30)

呂惠儒(1971—)，男，注冊安全工程師，工程師，064405 河北省遷安市。