潘承武，覃親喜，段志偉，歐陽宇珉

(中信大錳礦業(yè)有限責(zé)任公司 大新錳礦分公司，廣西 大新 532315)

1 礦山基本情況及開采技術(shù)條件

中信大錳礦業(yè)有限責(zé)任公司作為國內(nèi)大型的錳系材料生產(chǎn)單位，特別是大新錳礦作為國內(nèi)罕見的儲量大、品位高的錳礦山，在國內(nèi)錳礦生產(chǎn)具有舉足輕重的地位，其露天礦山開采可作為其他單位的借鑒參考。大新錳礦位于大新縣下雷鎮(zhèn)，于1958年發(fā)現(xiàn)，1963年正式進(jìn)行露天開采，至2012年擴(kuò)建后可達(dá)到露采100萬t錳礦石的規(guī)模。礦區(qū)分為東部露天采場、中部采場、西南采場、西北采場，目前正在作業(yè)的有東部采區(qū)、西南采區(qū)。

礦區(qū)礦巖風(fēng)化深度一般在60～80 m之間。東中部露天和西南露天采場延深后，邊坡大部分仍處在風(fēng)化巖層帶；斷層、節(jié)理等地質(zhì)構(gòu)造均較發(fā)育。根據(jù)礦山生產(chǎn)幾十年的經(jīng)驗，并參考類似礦山的邊坡資料，由中治長天國際工程有限責(zé)任公司設(shè)計確定：中采場北坡總體邊坡角為44(°)～45(°)，南坡為42(°)～43(°)；西南采場南幫的總體邊坡角為43(°)，北坡為45(°)。根據(jù)露天采場巖石性質(zhì)和礦山目前的實(shí)際生產(chǎn)情況，設(shè)計的最終階段坡面角為60(°)。露天邊坡一般設(shè)兩個安全平臺，隔一個清掃平臺。安全平臺寬為4 m，清掃平臺寬7 m，邊坡組成為4，4，7 m。

2 開采現(xiàn)狀

礦山經(jīng)過50多年的開采，到2018年底已進(jìn)入閉坑開采階段。西南采區(qū)開采邊坡標(biāo)高為630～385之間，東部目前采到455～315之間，東部最終開采標(biāo)高為305臺階，幾個區(qū)域均屬于高陡型山坡露天礦開采，邊坡安全管理尤為重要。

特別是西南采區(qū)，開采高度超過200 m，風(fēng)化泥巖深度約100 m，邊坡巖層極為不穩(wěn)定，由于礦區(qū)在前期開采階段缺乏對邊坡安全管理的整體規(guī)劃，經(jīng)過多年的開采并受到雨水沖刷，從2011年開始西南采區(qū)發(fā)現(xiàn)部分區(qū)域邊坡已經(jīng)嚴(yán)重?fù)p壞，已經(jīng)出現(xiàn)滑塌跡象，目前已不能按照原設(shè)計方案進(jìn)行開采生產(chǎn)，威脅著下方作業(yè)安全，以及邊坡壓礦浪費(fèi)礦石資源，下部臺階多處出現(xiàn)礦石積壓在邊坡下方的現(xiàn)象。

3 邊坡治理優(yōu)化方案

為了有效地解決西南采區(qū)邊坡安全隱患，保證下方安全開采生產(chǎn)，大新錳礦決定對滑坡的區(qū)域進(jìn)行邊坡修復(fù)，組織了相關(guān)工程技術(shù)人員研究討論，決定采取邊采邊修、采修并進(jìn)的邊坡修復(fù)方案，以保證采出礦石維持礦區(qū)礦石原料正常生產(chǎn)供應(yīng)。

從2011年至2018年通過了整體的邊坡修復(fù)修整工作，逐漸掌握出符合本礦區(qū)邊坡安全管理的相關(guān)邊坡技術(shù)要求，經(jīng)最初的現(xiàn)場勘測，發(fā)現(xiàn)滑坡區(qū)域的巖層破碎發(fā)育，并存在明顯的大斷層，滑坡面從斷面發(fā)生錯動，采區(qū)邊坡形成的裂隙為東西走向約360 m，縱深約60 m，滑坡區(qū)域范圍均為層，并缺乏有效的排水措施，順滑坡面的修整前的邊坡角為43(°)，實(shí)際坡面角為70(°)，并且邊坡參數(shù)按照原始設(shè)計方案為10 m臺階高度，隔兩個安全平臺4 m布置一個清掃平臺7 m，修復(fù)后在泥質(zhì)邊坡形成8 m臺階高度，隔兩個安全平臺6 m布置一個清掃平臺8 m，卸載后總體邊坡角減至38(°)，接近巖層傾角，坡面角60(°)，在深部的堅硬基巖仍然按照原始設(shè)計的邊坡要素繼續(xù)開采，同時加強(qiáng)邊坡穿孔爆破工作，采取光面爆破確保邊坡面平整防止龜裂塌方，采取預(yù)裂爆破保證了邊坡的完整性不易大面積滑坡。通過減小邊坡角降低了邊坡滑坡的危險性。修復(fù)邊坡后在最上方的坡頂修建了一條截洪溝，將開采境界之外的雨水?dāng)r截引流，并在每個清掃平臺上布置排水溝，防止雨水沖刷邊坡，保障邊坡不受雨水的強(qiáng)力破壞。

4 邊坡穩(wěn)定性分析

假設(shè)邊坡滑動面無限接近于單平面滑動，則邊坡面上存在著滑動力與抗滑力互相作用，影響邊坡穩(wěn)定[1]，邊坡修復(fù)后的穩(wěn)定性分析如圖1所示。

圖1 邊坡穩(wěn)定性分析示意

當(dāng)發(fā)生滑坡移動臨界點(diǎn)時，

其中η為邊坡穩(wěn)定系數(shù)，η>1，則表示邊坡穩(wěn)定，η<1，則表示邊坡穩(wěn)發(fā)生移動滑坡。Fs為抗滑力，當(dāng)滑動發(fā)生時，CjL為巖體內(nèi)聚力，無限接近于0，F(xiàn)r為滑動力，則φj為摩擦角即為巖層傾角，β滑動傾角，G為滑體重力。

如圖所示，邊坡修整后，邊坡移動摩擦角φj=38(°)大于滑動傾角β=37(°)，則修整后的邊坡在不受外力的作用下能夠保持邊坡穩(wěn)定。

5 邊坡治理取得的效果

從2011年開始進(jìn)行邊坡修復(fù)至今，修整邊坡完成后，通過加強(qiáng)邊坡管理，經(jīng)常巡查有無邊坡滑動情況，及時清理水溝，保持水溝流水暢通，修補(bǔ)水溝以及邊坡沖刷缺口，防止雨水沿著缺口沖刷擴(kuò)大，同時加強(qiáng)植被覆蓋種植工作，保持良好的水土，邊坡再無出現(xiàn)大面積滑坡情況。露天礦區(qū)已順利開采結(jié)束，也已經(jīng)按照設(shè)計標(biāo)高順利開采到了最后一個臺階，保證了礦石正常采出，順利完成了礦山建設(shè)的目標(biāo)。自從探討并實(shí)施了西南西北境界外邊坡安全擴(kuò)幫開采技術(shù)方案以來，總共進(jìn)行卸坡剝離量搬離運(yùn)輸約200萬t，投入了巨大的資金，保證了開采安全生產(chǎn)，同時也將滑坡面積壓的錳礦資源回收約7萬多噸，取得了一定得經(jīng)濟(jì)回報。總之通過設(shè)計采剝邊界，逐級分層剝離，加強(qiáng)實(shí)施管理，方案實(shí)施取得良好成果。

1)此處存在一定滑坡安全隱患，項目實(shí)施后通過卸載邊坡巖土，以降低坡度，減少重壓，防止邊坡大面積突然滑坡，引發(fā)安全事故。此外，為深部開采提供安全環(huán)境，可確保露天開采至最終境界。

2)修整邊坡具有深遠(yuǎn)的生態(tài)效益，項目實(shí)施后，有利于礦山開展復(fù)墾工作，美化邊坡，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，為大新錳礦露天采區(qū)開采結(jié)束后開展礦山地質(zhì)公園旅游項目保存了良好的地貌。

3)直接經(jīng)濟(jì)效益，修復(fù)邊坡剝離量200萬t，修坡回收礦量7萬t，其中：2萬t氧化錳，礦石平均品位Mn 24%；5萬t碳酸錳，礦石平均品位Mn 15%；項目總投入1 400萬元。取得的經(jīng)濟(jì)效益：2×720+5×160=2 240萬元，減去總投入后仍有840萬元利潤。

6 結(jié) 語

在滑坡區(qū)域修好之后又陸續(xù)修整了幾個小區(qū)域范圍的滑坡邊坡，均取得了良好的邊坡形態(tài)效果，通過這幾年對大新錳礦露天采區(qū)邊坡治理總結(jié)出以下的經(jīng)驗，對后期邊坡治理作出指導(dǎo)依據(jù)。

1)巖性是決定邊坡穩(wěn)定的物質(zhì)基礎(chǔ)，構(gòu)成邊坡的巖體越堅硬，邊坡不易受到破壞發(fā)生滑坡，反之則邊坡容易破壞穩(wěn)定性差。并且可以根據(jù)巖性選擇不同的邊坡角以降低邊坡修整維護(hù)的經(jīng)濟(jì)投入。

2)巖體結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)面的發(fā)育特征是巖體邊坡破壞的控制因素，受構(gòu)造的影響，褶皺斷層、節(jié)理裂隙發(fā)育造成巖體破碎，嚴(yán)重地影響著高陡邊坡的穩(wěn)定性，邊坡破壞形式一般是沿著結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生塊體滑動造成滑坡[2]。

3)邊坡坡形、坡高及坡度直接影響邊坡內(nèi)的應(yīng)力分布特征，進(jìn)而影響邊坡變形破壞及邊坡穩(wěn)定性，邊坡的開挖引起坡體內(nèi)應(yīng)力重分布，嚴(yán)重破壞邊坡的自穩(wěn)狀態(tài)，是造成邊坡失穩(wěn)的直接原因。因此邊坡的設(shè)計是否合理是決定路塹邊坡穩(wěn)定的關(guān)鍵，包括確定坡形、坡率、邊坡高度和坡度結(jié)構(gòu)的類型等[3]。

4)水是造成邊坡失穩(wěn)的重要因素，雨水沖刷軟化巖體，降低其強(qiáng)度引起靜水壓力和滲透壓力的增大，這些均不利于邊坡的穩(wěn)定。是否做好邊坡排水措施是評價邊坡穩(wěn)定的重要因素。開挖邊坡的工程地質(zhì)特征是決定邊坡穩(wěn)定與不穩(wěn)定的主要內(nèi)因。

5)邊坡平整光滑，不受破壞也是確保邊坡穩(wěn)定的主要因素，在邊坡爆破作業(yè)時，采取光面與預(yù)裂控制爆破技術(shù)尤為重要，防止邊坡面破損與減少邊坡裂痕，保證邊坡的完整性與穩(wěn)定性。

6)在礦區(qū)開采存在礦石積壓的其概況下可利用開采與治理同時進(jìn)行的方式進(jìn)行修坡，保證修坡投入的同時取得一定的經(jīng)濟(jì)效益。