刁志軍 譚舒文

（吉林省工程技術(shù)有限公司，吉林 長春130012）

1 問題的提出

梅河露天煤礦位于吉林省梅河口市，設(shè)計(jì)規(guī)模為60 萬t/a。在梅河露天煤礦生產(chǎn)建設(shè)過程中，存在著邊坡不穩(wěn)定等危險(xiǎn)因素，為預(yù)防和消除這些不利因素，保護(hù)職工的安全與身心健康，本文從多角度對(duì)該礦邊坡穩(wěn)定進(jìn)行了安全生產(chǎn)措施分析，以利于災(zāi)害防治，保障安全生產(chǎn)。

2 工程地質(zhì)條件對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響分析與措施

2.1 工程地質(zhì)條件

2.1.1 梅河露天煤礦工程地質(zhì)巖層主要為3 個(gè)工程地質(zhì)巖組。分別敘述如下：a.松散巖組：主要為第四系粘土、砂、礫石和卵石,厚度30～35m，分布在河流兩側(cè)的階地、漫灘及溝谷低洼處，砂、礫石和卵石分選性差。b.層狀碎屑巖組：主要由古近系梅河組炭質(zhì)泥巖、泥巖、粉砂巖、粗砂巖、砂礫巖組成。①砂巖、砂礫巖組：主要為古近系古新統(tǒng)梅河組粉砂巖、砂巖、砂礫巖組。厚度12～30m，最大厚度220m，分布穩(wěn)定，巖芯多呈長柱狀，部分短柱狀，極限抗壓強(qiáng)度1.39～36.2MPa,屬半堅(jiān)硬～軟弱巖組。②泥巖類巖組：其巖性主要為古近系古新統(tǒng)梅河組炭質(zhì)泥巖、泥巖，多為礦區(qū)工業(yè)煤層的直接頂、底板?？傆^各層，巖層厚度4～80m，最大厚度95m，據(jù)鉆孔巖芯觀察，泥巖類水平層理發(fā)育、易碎、巖芯多呈碎塊狀，極少部分呈短柱狀，易風(fēng)化，極限抗壓強(qiáng)度1.26～5.96MPa,屬軟弱巖組。c.軟弱破碎帶。主要為各類巖石的風(fēng)化帶及構(gòu)造破碎帶。該區(qū)巖石風(fēng)化帶厚度一般20～35m，構(gòu)造破碎帶最寬可達(dá)10m 左右，均含有不同程度的潛水或微承壓水。斷層構(gòu)造嚴(yán)重地破壞了巖層的完整性，使巖層穩(wěn)定性變差。加之地下水的活動(dòng)，使巖層的穩(wěn)定性和完整性受到進(jìn)一步破壞。

2.1.2 梅河露天煤礦采場(chǎng)剝離物工程地質(zhì)特征

該礦露天采掘場(chǎng)上部剝離物為松散的第四系粉質(zhì)粘土、砂和礫石，結(jié)構(gòu)松散，厚度10～35m，易于剝離。露天采掘場(chǎng)下部剝離物為古近系砂巖、泥巖，巖石強(qiáng)度1.26～36.2MPa，強(qiáng)度差別大，最大厚度90m，較易剝離。

2.1.3 工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

采場(chǎng)南北邊坡由粉質(zhì)粘土、砂、礫石、砂巖和泥巖組成，粉質(zhì)粘土、砂、礫石結(jié)構(gòu)松散；砂巖和泥巖強(qiáng)度較硬～極軟，物理力學(xué)性質(zhì)差別較大，泥巖遇水易軟化，邊坡巖性組合復(fù)雜，邊坡類型為第一類二型。采掘場(chǎng)剝離物為松散軟巖～硬巖，強(qiáng)度差異大，剝離物屬二類二型。礦床工程地質(zhì)條件為中等類型。

2.2 地質(zhì)條件分析及措施

根據(jù)該礦地質(zhì)報(bào)告分析，本區(qū)主要巖層為砂巖、泥巖、第四系松散層。煤層頂?shù)装逯饕獮樘抠|(zhì)泥巖、泥巖層。影響本礦邊坡穩(wěn)定的主要因素為巖性、結(jié)構(gòu)面、節(jié)理裂隙及水。在生產(chǎn)過程中，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)邊坡角施工，同時(shí)根據(jù)露天礦開采層位、邊坡巖性特征，做針對(duì)性的邊坡巖土工程地質(zhì)勘查，根據(jù)地質(zhì)勘查結(jié)果對(duì)局部區(qū)域的邊坡角進(jìn)行調(diào)整，以確保邊坡的穩(wěn)定性。加強(qiáng)疏干水管理工作，提高疏干水效果，降低水對(duì)采場(chǎng)邊坡穩(wěn)定性影響。在遇到斷層等邊坡滑動(dòng)破壞面（或潛在滑動(dòng)破壞面）時(shí)，采用錨索加固的方式，將滑動(dòng)面與滑床錨固，保證邊坡穩(wěn)定性。

3 采掘場(chǎng)邊坡穩(wěn)定系數(shù)及計(jì)算參數(shù)的確定

根據(jù)該礦水文地質(zhì)和工程地質(zhì)補(bǔ)充勘查報(bào)告及巖土強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果，確定巖土體強(qiáng)度參數(shù)，見表1。

表1 邊坡巖體強(qiáng)度參數(shù)表

選取典型的地質(zhì)剖面建立計(jì)算模型，采用邊坡計(jì)算軟件slide 進(jìn)行計(jì)算分析。通過計(jì)算，采掘場(chǎng)北幫上部第四系角度為31°、下部巖層38°、高度125m 時(shí)邊坡穩(wěn)定系數(shù)為1.20，見圖1。南幫上部第四系角度為31°、下部巖層38°、高度129m 時(shí)邊坡穩(wěn)定系數(shù)為1.230，見圖2。非工作幫上部第四系角度為31°、下部巖層38°時(shí)、高度105m 時(shí)邊坡穩(wěn)定系數(shù)為1.255，滿足規(guī)范邊坡穩(wěn)定系數(shù)要求，見圖3。以上值均滿足規(guī)范對(duì)邊坡穩(wěn)定系數(shù)要求。

圖1 采掘場(chǎng)北幫邊坡穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果圖

圖2 采掘場(chǎng)南幫邊坡穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果圖

圖3 采掘場(chǎng)非工作幫邊坡穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果圖

4 采掘場(chǎng)邊坡其它影響因素分析與安全措施

4.1 地下水對(duì)邊坡的影響

鑒于地下水的存在會(huì)降低軟弱層儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能，又會(huì)減少滑面的有效正壓應(yīng)力，導(dǎo)致阻尼力減少的實(shí)際，對(duì)地下水極為敏感的影響著邊坡的穩(wěn)定性應(yīng)引起足夠的重視。梅河露天煤礦在剝離前，采取地下水疏干措施，使地下水對(duì)邊坡影響降到最低。地下水疏干采用降水孔超前疏干和平盤集水溝、集水坑平行疏干的聯(lián)合疏干方式。

4.2 采礦工藝

露天礦采、剝生產(chǎn)過程中由于剝離等因素產(chǎn)生的地面振動(dòng)會(huì)對(duì)邊坡巖體穩(wěn)定產(chǎn)生影響。梅河露天煤礦采、剝過程中均不需要爆破作業(yè)，挖掘機(jī)在采剝過程中不會(huì)對(duì)地面產(chǎn)生震動(dòng)，對(duì)邊坡巖體穩(wěn)定影響較小。

4.3 構(gòu)造

礦田內(nèi)發(fā)育有斷層、褶曲，對(duì)永久邊坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。在開采過程中，遇到斷層的邊坡滑動(dòng)破壞面（或潛在滑動(dòng)破壞面）時(shí)應(yīng)采取加固措施，保證邊坡穩(wěn)定性。

4.4 邊坡監(jiān)測(cè)措施

選用GNSS 遠(yuǎn)程自動(dòng)地表位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。達(dá)產(chǎn)年時(shí)，非工作幫及南北幫各布置3 個(gè)GNSS 監(jiān)測(cè)點(diǎn)，分別位于邊坡頂部、中部及下部。由于外排土場(chǎng)邊坡高度不大，兩個(gè)外排土場(chǎng)在臨近構(gòu)筑物或采掘場(chǎng)的區(qū)域各布置2 個(gè)GNSS 監(jiān)測(cè)點(diǎn)，分別位于邊坡頂部及下部。對(duì)于露天煤礦邊坡的監(jiān)測(cè)，主要利用建立地表和深部相結(jié)合的綜合立體監(jiān)測(cè)網(wǎng)，盡可能采用邊坡遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

4.5 邊坡加固措施

在開采過程中，遇到斷層的邊坡滑動(dòng)破壞面（或潛在滑動(dòng)破壞面）時(shí)，應(yīng)采用錨索加固的方式，將滑動(dòng)面與滑床錨固，保證邊坡穩(wěn)定性。

4.6 編制較完善的滑坡災(zāi)害應(yīng)急搶救預(yù)案

為了做好災(zāi)害發(fā)生時(shí)的應(yīng)急和搶救工作，必須編制較為完善的搶救預(yù)案。當(dāng)災(zāi)害發(fā)生時(shí)，做到第一時(shí)間、最大限度的挽救。

4.6.1 視險(xiǎn)情將人員物資及時(shí)撤離危險(xiǎn)區(qū)

滑坡災(zāi)害在大規(guī)?；瑒?dòng)前，往往事先有前兆，當(dāng)出現(xiàn)滑坡危險(xiǎn)時(shí)，應(yīng)及時(shí)將情況上報(bào)，組織險(xiǎn)區(qū)內(nèi)人員及時(shí)撤離險(xiǎn)區(qū)。

4.6.2 及時(shí)制止致災(zāi)的動(dòng)力破壞作用

為爭取搶險(xiǎn)、救災(zāi)時(shí)間，延緩滑坡發(fā)生大規(guī)模破壞，監(jiān)測(cè)技術(shù)人員應(yīng)立即分析資料，及時(shí)制止致災(zāi)動(dòng)力破壞作用，如因采礦而誘發(fā)的滑坡，應(yīng)立即停止采礦活動(dòng)；如因開挖坡腳而誘發(fā)的滑坡，應(yīng)立即停止采礦活動(dòng)。

5 結(jié)論

本文從工程地質(zhì)條件角度對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響進(jìn)行了分析，利用巖土體強(qiáng)度參數(shù)，采用邊坡計(jì)算軟件slide 對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了計(jì)算分析，又從地下水、采礦工藝、斷層構(gòu)造等方面對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響進(jìn)行了分析與論證，并淺析了相應(yīng)的安全預(yù)防措施，對(duì)露天煤礦的安全生產(chǎn)起到了一定的參考和保障作用。為了保證邊坡安全，還應(yīng)編制較為完善的搶救預(yù)案，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)確定的幫坡角進(jìn)行開采，設(shè)立專職邊坡工作人員，做好監(jiān)測(cè)和監(jiān)控，力爭在邊坡滑動(dòng)前及時(shí)準(zhǔn)確地反饋信息，以便及時(shí)采取有效的防范措施。