敬小明 雍 南
(1.中匠民大國際工程設(shè)計(jì)有限公司,四川攀枝花617000;2.攀鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司,四川攀枝花617000)
朱家包包礦西南幫1 270m至1 180m段高發(fā)生滑坡破壞?;麦w位于朱礦西南幫1 270 m公路下方,擬建1 180 m礦石破碎站的上方?;w對擬建1 180 m礦石破碎站安全作業(yè)帶來嚴(yán)重威脅,礦石破碎站建設(shè)工作被迫暫停,同時(shí)1 270 m公路斷道,而1 270 m公路為采場正常出入和采礦設(shè)備車輛外出檢修的必經(jīng)通道,滑坡的出現(xiàn)嚴(yán)重制約了礦山的安全生產(chǎn)。
滑體上寬80 m、底寬10余m,平均厚度約5 m,高度90 m(1 270~1 180 m),面積約5 000 m2,滑坡方量約2.5萬m3,主滑方向約N27°E。滑體后緣(1 270 m公路路面上)分布有3條長裂縫,裂縫間距2~4 m,寬度2~30 cm,錯(cuò)高約5~50 cm,主滑裂縫最大錯(cuò)高約140 cm?;逻吰螺^陡,1 270~1 180 m邊坡角50°,1255~1225 m邊坡角56°。見圖1、圖2。
該區(qū)域地貌屬于構(gòu)造剝蝕中山區(qū)地貌,地形高差較大,沖溝發(fā)育,谷坡陡峻,地形西北高東南低。本次滑坡發(fā)生于朱礦采場西南幫邊坡,位置標(biāo)高介于1 270~1 180 m。
構(gòu)成本段邊坡的地層由上至下有:鐵礦石(Fe)、粗粒輝長巖(ω4)、細(xì)粒輝長巖(ω5)。該處邊坡順層向節(jié)理發(fā)育,連續(xù)性好,與坡面產(chǎn)狀相近,邊坡內(nèi)存在ω4(為Ⅸ礦帶含礦層)和ω5的接觸界面及F107斷層。ω4和ω5的接觸界面為一軟弱面,與坡面產(chǎn)狀相近,局部傾角小于邊坡角,對邊坡的穩(wěn)定性不利;F107斷層與邊坡近于直交,切割ω4和ω5的接觸界面;ω4和ω5的接觸界面、F107斷層及邊坡節(jié)理裂隙的組合交割,在大氣降雨時(shí)地下水流、靜水壓力增加和爆破震動(dòng)作用下,邊坡失穩(wěn)產(chǎn)生了楔形體破壞。西南幫主要斷層構(gòu)造要素如表1所示。
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(1)該段邊坡屬受長大結(jié)構(gòu)面控制的高陡邊坡,邊坡中存在ω4與ω5的接觸界面和F107斷層,該接觸界面與F107斷層及邊坡呈小角度相交的節(jié)理面組合形成的結(jié)構(gòu)體,在礦山開采中卸荷松動(dòng)變形作用下演變?yōu)闉l危結(jié)構(gòu)體。
(2)滑坡區(qū)局部邊坡較陡(1 270~1 180 m整體邊坡角50°、1 225~1 180m邊坡角56°),降低了邊坡穩(wěn)定性。
(3)1 180 m水平巖石破碎站基坑開挖切坡作業(yè)使瀕危結(jié)構(gòu)體坡腳失去支撐,加之爆破振動(dòng)作用誘發(fā)了滑坡。
(4)數(shù)日連續(xù)降雨,雨水下滲降低了ω4與ω5接觸界面的強(qiáng)度,使滑坡體變形加劇。
2015年8月6日滑坡產(chǎn)生后,在滑體范圍內(nèi)1 270 m水平設(shè)置了4個(gè)位移監(jiān)測點(diǎn),并采用專業(yè)測量儀器定期進(jìn)行了位移、沉降監(jiān)測。
根據(jù)8月6日至10月7日期間的位移、沉降監(jiān)測數(shù)據(jù),通過統(tǒng)計(jì)分析形成了水平位移、豎向位移(沉降)—時(shí)間關(guān)系圖,如圖3和圖4。
由圖3、圖4可知,滑體在8月6日至10月7日期間,4個(gè)監(jiān)測點(diǎn)中3號點(diǎn)的位移變化最大,水平位移達(dá)1 217 mm;1號點(diǎn)的豎向位移(沉降)最大,達(dá)到1 386 mm。8月6日至8月12期間的變形、沉降最為劇烈,8月12日至9月1日變形沉降逐漸變緩,9月1日至10月7日基本趨于穩(wěn)定。
根據(jù)滑坡現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查及位移、變形監(jiān)測情況,在滑體上沿主滑方向截取SS9-1剖面,作為穩(wěn)定性計(jì)算分析主剖面,另外選取滑體西側(cè)垂直邊坡且貫穿部分滑體的SS10剖面,平面圖見圖5,剖面圖見圖6、圖7。
采用摩根斯坦法(GeoStudio軟件)和余推力法(理正巖土計(jì)算軟件)計(jì)算邊坡穩(wěn)定性,選取的邊坡巖體物理力學(xué)指標(biāo)見表2。
計(jì)算中考慮了自重、地下水、爆破、地震的影響。工況1:自重+地下水;工況2:自重+地下水+爆破;工況3:自重+地下水+地震。
根據(jù)《非煤露天礦邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB 51016-2014)規(guī)定,結(jié)合本工程實(shí)際,許用安全系數(shù)工況1取[K]=1.20,工況2?。跭]=1.18,工況3[K]取K=1.15。各計(jì)算剖面計(jì)算確定安全穩(wěn)定性系數(shù)K值和許用系數(shù)[K]值進(jìn)行比較,判斷邊坡穩(wěn)定性。
穩(wěn)定性判據(jù):①K≥[K],穩(wěn)定;②1.05≤K<[K],基本穩(wěn)定;③1.00≤K<1.05,欠穩(wěn)定;④K<1.00,不穩(wěn)定。
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穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果見表3。
根據(jù)表3計(jì)算結(jié)果,經(jīng)過綜合分析得出以下結(jié)論:滑坡范圍內(nèi)SS9-1剖面現(xiàn)狀1 270~1 180 m段高邊坡處于不穩(wěn)定狀態(tài),該部位需要治理。
通過技術(shù)上的可行性、經(jīng)濟(jì)投資、施工難易程度及時(shí)間成本等對比,最終確定了擴(kuò)幫清理全部滑體的治理方案。即采用擴(kuò)幫方式以盡可能少的工程量清理滑移面內(nèi)1 180 m水平以上滑體,同時(shí)采用錨桿、錨索+肋柱擋板支護(hù)方式恢復(fù)1 270 m公路。擴(kuò)幫巖石裝汽車運(yùn)至1 240 m巖石破碎站,破碎后經(jīng)膠帶運(yùn)至朱礦鐵路排土場排棄。其中:
(1)擴(kuò)幫范圍。擴(kuò)幫范圍位于朱礦西南幫1 180~1 270 m水平之間(1 180 m礦石破碎站上方),長約110 m,寬約85 m,擴(kuò)幫最高標(biāo)高1 270 m,最低標(biāo)高1 180 m,擴(kuò)幫總高度90 m。
(2)擴(kuò)幫部位境界要素。根據(jù)邊坡穩(wěn)定性要求,擴(kuò)幫終了邊坡參數(shù):作業(yè)臺階高度15 m,臺階坡面角65°,安全平臺不小于5 m。
(3)擴(kuò)幫步驟。由于現(xiàn)狀1 225 m平臺廢石膠帶通廊破碎轉(zhuǎn)運(yùn)站正在運(yùn)行,前期擴(kuò)幫僅能進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)站東側(cè)的滑體部分,待轉(zhuǎn)運(yùn)站服務(wù)期滿移除、邊坡正??繋秃蠓娇蛇M(jìn)行后期擴(kuò)幫。
(4)擴(kuò)幫工程量。采用分層平面法計(jì)算擴(kuò)幫巖石量。經(jīng)計(jì)算,前期擴(kuò)幫巖石量為113 839.123 m3,計(jì)350 624.50 t;后期擴(kuò)幫巖石量為10 043.989 m3,計(jì)30 935.49 t。整體擴(kuò)幫巖石量為123 883.112 m3,合計(jì)381 559.99 t。
擴(kuò)幫后剖面見圖8、圖9。
擴(kuò)幫采用單水平作業(yè)方式,即上一水平按設(shè)計(jì)境界靠幫后下一水平再開始作業(yè)。考慮到爆破震動(dòng)對邊坡的穩(wěn)定性的不利影響,擴(kuò)幫部位均采用預(yù)裂爆破工藝;鏟裝作業(yè)采用斗容2.2 m3的液壓挖掘機(jī),滿足裝車作業(yè)條件的,采用2.2 m3液壓挖掘機(jī)裝汽車運(yùn)至1 290 m倒裝礦倉,汽車運(yùn)距0.3 km;不滿足裝車作業(yè)條件的,采用2.2 m3液壓挖掘機(jī)倒至1 195 m水平裝汽車運(yùn)至1 290 m倒裝礦倉,汽車運(yùn)距2.0 km,經(jīng)鐵路運(yùn)至朱礦排土場排棄,鐵路運(yùn)距5.0 km。
采用表2所列參數(shù),對擴(kuò)幫后的邊坡SS9-1(1 180 m以上)、SS10(1 210 m以上)剖面進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算,計(jì)算結(jié)果見表4。
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由表4計(jì)算結(jié)果可知:SS9-1、SS10剖面在3種工況條件下,邊坡均處于穩(wěn)定狀態(tài)。
通過對西南幫滑體邊坡的擴(kuò)幫及加固治理,基本解決了邊坡長期穩(wěn)定性問題,恢復(fù)了1 270 m公路通行,解除了滑體對1 180 m水平擬建礦石破碎站的威脅。
(1)ω4和ω5的接觸界面、F107斷層及邊坡節(jié)理裂隙的組合交割,在大氣降雨時(shí)地下水流、靜水壓力增加和爆破震動(dòng)作用下,邊坡失穩(wěn)產(chǎn)生了楔形體破壞。
(2)采用擴(kuò)幫方式以盡可能少的工程量清理滑移面內(nèi)1 180 m水平以上滑體,同時(shí)采用錨桿、錨索+肋柱擋板支護(hù)方式恢復(fù)1 270 m公路為滑坡治理最優(yōu)方案。
(3)治理后西南幫邊坡可保證長期穩(wěn)定,并恢復(fù)1 270 m公路。
(4)生產(chǎn)過程中要重視對邊坡工程地質(zhì)調(diào)查,及時(shí)掌握邊坡的工程地質(zhì)情況,對邊坡進(jìn)行動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性分析,根據(jù)穩(wěn)定性分析結(jié)果及時(shí)采取措施,防止邊坡因開挖卸荷失穩(wěn),發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害,影響生產(chǎn)。
(5)重視礦巖接觸界面對邊坡穩(wěn)定性的影響。接觸界面整合度極高,難以通過勘查手段掌握,但接觸界面物理力學(xué)性質(zhì)較差,邊坡參數(shù)低,與其他軟弱結(jié)構(gòu)面切割組合形成楔形體后,在自重應(yīng)力、水、爆破作用下,極易發(fā)生邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象。