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        朱礦東山頭滑坡原因分析與治理

        2019-06-11 11:36:56龐鑫
        關(guān)鍵詞:治理措施滑坡

        【摘要】本文主要論述了露天采場邊坡滑坡現(xiàn)狀、分析產(chǎn)生滑坡破壞的原因及提出滑坡治理措施方案,為礦山的安全生產(chǎn)和資源利用提供可靠的依據(jù)。

        【關(guān)鍵詞】露天采場;滑坡;原因分析;治理措施

        攀鋼礦業(yè)有限公司朱家包包鐵礦(簡稱朱礦)采場已進(jìn)入中深部開采,隨著采礦工作的不斷延續(xù),采場整體已形成高達(dá)300m的固定幫邊坡。東山頭位于采場東側(cè)、南幫與北幫邊坡交界部位,邊坡受深部構(gòu)造作用、斷層錯動、節(jié)理裂隙發(fā)育、軟弱夾層的存在以及不同地段巖性差異等的影響,巖體總體質(zhì)量較差。邊坡病害較嚴(yán)重,多處邊坡出現(xiàn)裂紋、局部出現(xiàn)滑坡失穩(wěn),邊坡穩(wěn)定性形勢十分嚴(yán)峻。滑坡導(dǎo)致倮密路紅旗坡路段中斷,部分截洪溝被破壞,對采場安全生產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅。因此,及時對滑坡體采取治理措施,十分必要。

        1、滑坡概況

        2015年8月13日,朱礦采場東山頭1360m水平公路、1330m水平水池及截洪溝出現(xiàn)明顯的沉降變形并產(chǎn)生裂縫,1225m作業(yè)平臺上方出現(xiàn)邊坡掉塊現(xiàn)象,隨著沉降變形的增大和裂縫的不斷擴(kuò)展,逐漸演變?yōu)?360~1225m邊坡滑坡。之后受連續(xù)降雨影響,8月21日1420m臺階出現(xiàn)張裂隙并迅速擴(kuò)張產(chǎn)生垮塌,與1360m下方滑體連通形成朱礦東山頭P72~P76勘探線,1420~1225m水平之間的較大規(guī)?;隆?/p>

        滑體頂寬約60m、中部最寬約240m,底寬約73m,平均厚度約23m,最大高度195m,面積約4萬 m2,滑坡方量約100萬m3,主滑方向249°。本次滑坡影響范圍約6.9萬m2。

        2、滑坡成因

        根據(jù)現(xiàn)場踏勘及工程地質(zhì)測繪等工作,滑坡成因主要為以下兩方面:

        2.1內(nèi)在因素

        ⑴該段邊坡斷層、節(jié)理裂隙較發(fā)育,遇到利于滑動的底滑面,巖體即可呈成塊狀分離、滑移;

        ⑵由該區(qū)域出現(xiàn)的Ⅸ礦帶上界面為該區(qū)域連續(xù)性好、延伸最廣的軟弱結(jié)構(gòu)面,其力學(xué)強(qiáng)度非常低,類似斷層性質(zhì),并與邊坡呈小角度相交,有利于與其他結(jié)構(gòu)面組合形成楔形破壞;

        ⑶邊坡存在兩組優(yōu)勢節(jié)理,其中一組(170°∠65°)與Ⅸ礦帶上界面組合形成楔形體。

        2.2外部條件

        ⑴ 邊坡臺階靠幫使坡腳抗剪斷巖體厚度變薄,抗剪斷能力減小;

        ⑵ 邊坡在爆破振動作用下,巖體受到反復(fù)拉伸、壓縮,原有節(jié)理、裂隙進(jìn)一步擴(kuò)展,同時又產(chǎn)生新的節(jié)理、裂隙,使巖體強(qiáng)度降低;

        ⑶ 滑坡產(chǎn)生前連續(xù)數(shù)日降雨,雨水沿節(jié)理、裂隙入滲,造成結(jié)構(gòu)面力學(xué)強(qiáng)度降低,滑坡體重度增大,加劇了滑坡的產(chǎn)生。

        3、滑坡趨勢及危害性預(yù)測

        滑坡發(fā)生后,朱礦立即在滑體范圍內(nèi)1360m 水平設(shè)置了4個位移監(jiān)測點,并采用專業(yè)測量儀器定期進(jìn)行了位移、沉降監(jiān)測。8月22日由于滑坡變形加劇,監(jiān)測點被破壞,朱礦重新在1360m 水平設(shè)置了4個位移監(jiān)測點,繼續(xù)監(jiān)測滑坡變形。10月30日滑坡變形再次加劇,監(jiān)測點再次被破壞,朱礦分別又在1420m、1360m水平各設(shè)置4個監(jiān)測點,在1330m水平設(shè)置3個監(jiān)測點,繼續(xù)監(jiān)測滑坡變形。

        根據(jù)2015年8月13日至2016年1月18日之間所有監(jiān)測點位移、沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析,確定第一次設(shè)置的4個監(jiān)測點當(dāng)中僅2、3、4號點的監(jiān)測數(shù)據(jù)有效,第二次設(shè)置的4個監(jiān)測點的監(jiān)測數(shù)據(jù)均有效,第三次設(shè)置的監(jiān)測點當(dāng)中僅5、6、7、9號點監(jiān)測數(shù)據(jù)有效。針對有效監(jiān)測點的統(tǒng)計數(shù)據(jù),分別形成了三次監(jiān)測階段滑坡體的水平位移、豎向位移(沉降)-時間關(guān)系。

        可知,滑體在8月13日至8月21日之間,1360m臺階2號監(jiān)測點的位移變化最大,其中水平位移達(dá)775mm、豎向位移(沉降)達(dá)到293mm、總位移達(dá)828mm。8月13日至8月19之間的變形、沉降較為平緩,8月19日至8月21日變形、沉降逐漸加劇。滑坡體在8月22日至10月4日之間,1360m臺階1號監(jiān)測點的水平位移變化最大,達(dá)到3811mm;2號點的豎向位移(沉降)最大,達(dá)到1068mm;1號監(jiān)測點的總位移最大,達(dá)3845mm。8月22日至8月26日之間的變形、沉降較為平緩,8月26日至8月28日之間的變形、沉降最為劇烈,8月28日至10月4日變形、沉降逐漸變緩?;w在10月30日至2016年1月18日之間,5號監(jiān)測點的水平位移變化最大,達(dá)到3604mm;7號點的豎向位移(沉降)最大,達(dá)到1893 mm;5號監(jiān)測點的總位移最大,達(dá)4022mm。10月30日至2016年1月18之間的變形、沉降量持續(xù)增大,滑體處于蠕滑階段。

        目前滑體下方1225m臺階坡腳有明顯向采場內(nèi)推移的痕跡,表明滑體處于蠕變狀態(tài)?;w對下方采場生產(chǎn)作業(yè)人員及設(shè)備安全造成很大威脅,影響采場正常生產(chǎn)作業(yè)。因此,滑體治理無論是從當(dāng)前的需要、還是從長遠(yuǎn)邊坡穩(wěn)定角度都十分必要。

        4、治理方案

        4.1設(shè)計依據(jù)

        現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),滑坡及臨近邊坡區(qū)域以往設(shè)計、研究成果,滑坡后的現(xiàn)狀測繪圖、現(xiàn)場踏勘等資料。

        4.2設(shè)計原則

        能確保東山頭整體邊坡安全、穩(wěn)定;技術(shù)上可行,符合相關(guān)技術(shù)規(guī)程,便于實施;工程量小,投資省;充分利用礦山現(xiàn)有設(shè)備、設(shè)施;盡可能減小對采場正常生產(chǎn)的影響。

        4.3方案設(shè)計

        由于該滑坡出現(xiàn)后已嚴(yán)重影響到采場下部的正常生產(chǎn),因此采用清除全部滑體的方案來進(jìn)行治理。清理滑體范圍長500m,寬300m,滑體清理最高標(biāo)高1518m,最低標(biāo)高1225m,最大高差293m,采用自上而下臺階式清理方式。

        4.3.1滑體清理臺階主要參數(shù)

        ⑴階段高度:15m,靠幫不并段;

        ⑵階段坡面角:65°;

        ⑶安全平臺寬度:1360m以上臺階6~8m,1225~1360m臺階6~25m;

        ⑷終了邊坡角:滑體清理部位整體邊坡角38~40°,1225m水平以上邊坡角42~40°。

        4.3.2滑體清理工程量

        滑體清理總量為約231.24萬m3,其中清理巖石量172.80萬m3,附產(chǎn)礦石量(Fe4)58.44萬m3。

        4.3.3邊坡穩(wěn)定性計算

        a計算方法選取

        采用摩根斯坦-普萊斯法和余推力法。

        b計算工況確定

        計算中考慮了自重、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。

        c許用安全系數(shù)確定

        根據(jù)《非煤露天礦邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB51016-2014)要求,結(jié)合本工程實際,許用安全系數(shù)工況1取K=1.20,工況2取K=1.18,工況3取K=1.15。

        d穩(wěn)定性計算結(jié)果

        由計算結(jié)果可知滑體清理后各剖面邊坡在3種工況條件下均處于穩(wěn)定狀態(tài),即滑體清理后邊坡穩(wěn)定。

        結(jié)論:

        (1)地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜,尤其是多期的巖漿活動,節(jié)理裂隙十分發(fā)育,在巖漿活動期間,由于地應(yīng)力的擠壓作用,次級結(jié)構(gòu)面以及派生節(jié)理十分發(fā)育,巖體變得非常破碎;

        (2)控制邊坡穩(wěn)定性的主要因素是斷層及軟弱結(jié)構(gòu)面(Ⅸ礦帶上界面),易與巖體的節(jié)理裂隙連通,在自重和外力(爆破振動)的作用下,貫通形成一個完整的滑面,邊坡在外力的作用下發(fā)生失穩(wěn)破壞。

        (3)滑坡治理要治早、治本,一次治理,不留后患;清坡減載是滑坡治理的有效措施,而地表及地下排水是改善滑坡地質(zhì)環(huán)境和治理滑坡的必要措施。

        參考文獻(xiàn):

        [1]《非煤露天礦邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB51016-2014)

        [2]《冶金礦山采礦設(shè)計規(guī)范》(GB50830-2013)

        [3]《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021-2001)(2009年版)

        [4]《滑坡防治工程勘查規(guī)范》(DZ0218-2006)

        [5]《滑坡防治工程設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》(DZ0219-2006)

        [6]《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2010)

        作者簡介:

        龐鑫,攀鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司設(shè)計研究院,工程師。

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