胡 蕾

(湖南省地勘局407隊，湖南 懷化 418000)

邊坡是人為施工形成的斜坡，是一種人類活動的地質(zhì)環(huán)境，也是一種人類工程的基礎(chǔ)形式。根據(jù)《原國家安全監(jiān)管總局關(guān)于印發(fā)<金屬非金屬礦山重大生產(chǎn)安全事故隱患判定標準(試行)>的通知》(安監(jiān)總管一[2017]98號)，非煤礦山采場臺階坡面角大于設(shè)計值、臺階(分層)高度超過設(shè)計值、終了邊坡角超過60°的，均屬于重大生產(chǎn)安全事故隱患。根據(jù)《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》(GB 6423—2006)之第5.2.5.11條規(guī)定和《原國家安全監(jiān)管總局關(guān)于嚴防十類非煤礦山生產(chǎn)安全事故的通知》(安監(jiān)總管一〔2014〕48號)“嚴防邊坡垮塌事故”要求，必須按國家標準或行業(yè)標準對采場潛在危害性大的邊坡穩(wěn)定性進行評估，并提出相應有效的防范和治理方案。

1 項目概況

礦山邊坡災害是人類礦業(yè)活動造成的一種突發(fā)性的災害[1]。實例項目中，該礦的采礦權(quán)范圍由9個拐點圈定，登記生產(chǎn)規(guī)模為 30 萬噸/年，開采方式為露天開采，開采礦種為石灰?guī)r。由于現(xiàn)場管理不到位等原因，采石場存在未按臺階式開采或平臺布置不規(guī)范現(xiàn)象，目前采場東面局部超高、過陡，存在“一面墻”；采場西南面局部臺階超高、過陡，存在松散危石、傘檐體，有滑坡跡象；山頂剝離坡度較大，超前距離小于4 m。這些安全隱患，對礦區(qū)工作人員的人身安全造成威脅。

本實例中的邊坡災害防治采用靠幫邊坡整治措施，在現(xiàn)有邊坡的基礎(chǔ)上，剝離表土，最大剝離邊界至現(xiàn)有邊坡上緣計7.9 m平距，采剝最大標高為+300 m，在開采深度(+305 m～+180 m標高)范圍內(nèi)，邊坡治理剖面圖如圖1所示。

最終邊坡高度為90 m，小于100 m為低邊坡。邊坡災害等級Ⅲ級，安全等級Ⅲ級，邊坡地質(zhì)條件的復雜程度為簡單類型。

圖1 邊坡治理剖面圖

2 工程地質(zhì)條件分析

導致礦山邊坡事故的主要原因是邊坡自身缺乏穩(wěn)定性造成的。通過長期的實踐研究表明，礦山邊坡災害是由多方面因素共同作用形成的[2]。要達到對礦山邊坡地質(zhì)災害的治理，首先必須對礦山周圍的地質(zhì)條件進行科學分析，并對承載力進行精確計算。

2.1 巖土體工程地質(zhì)特征

土體類：為礦體覆蓋層，隨地形起伏，被蓋狀連續(xù)分布，本礦范圍內(nèi)平均厚6 m；屬單層結(jié)構(gòu)，為黃褐色、黃灰色、紅黃色含礫砂土、黏土，均一結(jié)構(gòu)，密實。

巖體類：為泥盆系上統(tǒng)錫礦山組(D3x)、佘田橋組(D3s)堅硬灰?guī)r巖性綜合體，由厚～巨厚層狀含生物泥晶灰?guī)r、生物泥晶灰?guī)r組成，巖石堅硬，強度高，抗風化及抗變形能力均較好，其抗壓強度一般80～128 MPa，軟化系數(shù)0.70～0.94。

2.2 結(jié)構(gòu)面特征

實例中礦山斷裂構(gòu)造不發(fā)育，無I、II級結(jié)構(gòu)面，主要結(jié)構(gòu)面為屬III、IV級結(jié)構(gòu)面層理和節(jié)理、裂隙；巖體為厚～巨厚層狀，層理結(jié)構(gòu)面不甚發(fā)育，對巖體完整性影響較??；灰?guī)r中節(jié)理較發(fā)育，采坑中見1組優(yōu)勢節(jié)理，走向北西，傾向北東，傾角50°，呈張開狀，半充填黏土，裂隙率K值為5.0%；巖體中淺部巖溶較發(fā)育，淺表風化巖石破碎，風化裂隙、溶蝕裂隙、溶洞發(fā)育，對巖體完整性和穩(wěn)固性有影響。

2.3 工程地質(zhì)類型

實例中礦山地質(zhì)類型為第四系殘坡積單層結(jié)構(gòu)黏土體，厚度較大，采坑揭露厚度2～10 m，平均6 m，厚度變化較大。據(jù)區(qū)域資料，其物理力學指標如下：含水量17%～29%，孔隙比0.64～0.94，液限27.3%～53.8%，塑限18.3%～33.5%，內(nèi)摩擦角18.4°～30.12°，黏聚力33.64～156.42 kPa，壓縮模量7～9.8 MPa，壓縮系數(shù)0.071～0.367，屬低～中等壓縮性土，承載力標準值180～300 kPa，但在水浸泡下易飽和而強度降低。土體雖較密實，但厚度較大，采坑所見土體邊坡穩(wěn)定性一般，在暴雨的沖刷作用下易發(fā)生土體滑坡。

3 邊坡穩(wěn)定性分析

對礦山邊坡的穩(wěn)定性分析有多種方法，實例中的礦山環(huán)境采取的是定性分析法。定性分析方法主要是通過工程地質(zhì)勘察,對影響邊坡穩(wěn)定性的主要因素、可能的變形破壞方式及失穩(wěn)的力學機制等進行分析,在此基礎(chǔ)上對已變形地質(zhì)體的成因及演化史進行分析,從而給出被評價的邊坡工程有關(guān)穩(wěn)定狀況及其可能的發(fā)展趨勢等定性的說明和解釋[3]。根據(jù)《非煤露天礦邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB 51016—2014)、《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB 18306—2015)相關(guān)參數(shù)，礦山邊坡巖體結(jié)構(gòu)面強度標準值如下：巖體重度γ為26.0 kN/m3，滑面黏聚力C為0.145 MPa，軟化系數(shù)0.9，地震動峰值加速度為0.05g，爆破震動峰值加速度為0.470g。按平面滑動計算邊坡穩(wěn)定性如下：

(1)

式中：Fs為穩(wěn)定系數(shù)；α為滑面傾角；φ為結(jié)構(gòu)面摩擦角為33.5°；C為滑面巖體黏結(jié)力，為0.145 MPa；γ為巖體重度，為26.0 kN/m3；β為坡面角；H為邊坡高度。

實例中，α值為66.7°，φ值為33.5°，C值為0.145 MPa，β值為55.7°，H值為90 m。計算后得，實例中礦山終了邊坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)Fs=1.384，滿足邊坡穩(wěn)定要求。

4 礦山邊坡災害防治措施

4.1 建立健全的邊坡管理和檢查制度

首先必須建立一套完善的礦山邊坡治理管理制度，選派工程技術(shù)人員和有經(jīng)驗的工作人員，專門負責邊坡上的管理工作，及時清除隱患。雨季是邊坡地質(zhì)災害多發(fā)季節(jié)，要搞好截水、排水，杜絕積水、外部山坡徑流侵蝕軟弱邊坡，在暴雨季節(jié)應加強對邊坡、采場的檢查，發(fā)現(xiàn)邊坡有塌滑征兆時有權(quán)制止采剝作業(yè)，撤出人員和設(shè)備，并向礦山負責人報告；當發(fā)現(xiàn)邊坡上有裂陷可能滑落或有大塊浮石及“傘檐”懸在上部時，必須進行及時處理，處理時要有可靠的安全措施，受到威脅的作業(yè)人員和設(shè)備要撤到安全地點；設(shè)立專門觀測點，定期觀測記錄邊坡變形和滑動情況；嚴格按照由上往下的開采順序，嚴禁從下部分段掏采。采剝工作禁止形成傘檐、空洞等，嚴禁采用不分層的“一面墻”開采方式。

4.2 完善人工加固方式

發(fā)現(xiàn)邊坡有滑坡危險時應采用人工加固措施，其主要的加固方法：一是設(shè)置坡腳護墻，在坡腳襯砌巖石或混凝土塊，以防止和限制坡腳移動；二是打抗滑樁；三是打錨桿。人、機在高坡作業(yè)時，要認真查勘邊坡穩(wěn)定情況，安全員要親自到現(xiàn)場指揮，作業(yè)過程中隨時對邊坡進行觀察、監(jiān)控。

4.3 加強邊坡監(jiān)測

由于巖土工程的復雜性，露天礦山邊坡受爆破震動、降雨等多種因素的影響，因此在礦山生產(chǎn)過程中對邊坡變形等進行監(jiān)測，應用監(jiān)測所得的信息指導礦山開采、防災減災，及時、詳細地掌握邊坡的變化和穩(wěn)定狀況。測點和測試原件埋設(shè)隨工程進度進行，礦山開采之前監(jiān)測2次，用其平均值作為初始值。監(jiān)測周期為開采期間及開采完成后兩年內(nèi)。監(jiān)測應每月不少于1次，在雨季和融雪季節(jié)應每半月進行1次；出現(xiàn)等速變形時，應每周不少于1次；加速變形時應每日進行監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)異常、邊坡下挖、附近爆破或大雨后加密監(jiān)測次數(shù)。

4.4 防災建議

礦山邊坡災害防治具有一定的特殊性，針對礦山表土層較厚，礦體較破碎，邊坡較陡、較高區(qū)域，應做好加固保護，加強邊坡監(jiān)測，安排專人巡檢；切實加強邊坡防治，在邊坡破壞區(qū)或潛在破壞區(qū)、危石滾落危險區(qū)進行采礦作業(yè)和邊坡、危石整治時，應以防為主，防治結(jié)合，先治理，后生產(chǎn)；發(fā)現(xiàn)險情，必須撤退威脅區(qū)作業(yè)人員，并設(shè)置好警戒及防護設(shè)施；在坡面上進行排險作業(yè)時，作業(yè)人員應當系安全帶，不得站在危石、浮石上及懸空作業(yè)；嚴禁在同一坡面上下雙層或者多層同時作業(yè)。

5 結(jié)束語

礦山邊坡穩(wěn)定性是生產(chǎn)過程中不可忽視的問題，一旦邊坡的穩(wěn)定性達不到要求，往往容易導致邊坡垮塌、滑坡等事故的發(fā)生，影響生產(chǎn)，造成人員傷亡和設(shè)備損壞，造成資源損失，增加礦山剝離成本。研究礦山邊坡災害防范與治理的目的在于預測邊坡失穩(wěn)的破壞時間、規(guī)模以及危害程度，事先采取防治措施，減輕地質(zhì)災害，使人工邊坡的設(shè)計達到安全、經(jīng)濟的目的。