首鋼水廠鐵礦滑坡體位移監測及安全施工措施

2016-09-26 02:09:48呂惠儒

現代礦業 2016年5期

呂惠儒

(首鋼礦業公司水廠鐵礦)

呂惠儒

(首鋼礦業公司水廠鐵礦)

針對水廠鐵礦邊坡地質特點，對其邊坡位移變化進行了監測，在此基礎上，運用極限平衡法進行邊坡穩定性分析，提出了削坡減載方案，對局部不穩定的單臺階邊坡進行了錨固處理，并對確保邊坡安全施工的措施進行了分析，對于確保采場安全生產有一定的參考價值。

地質特征邊坡位移極限平衡法邊坡穩定性措施

水廠鐵礦是1座大型火山沉積變質巖型磁鐵礦床，具有礦石儲量大、品位較高、埋藏淺，便于露天開采等特征，其北區采場邊坡受北山復向傾斜構造的控制，向斜兩翼構成采場上下盤邊坡的順坡傾向特征，兼之采場范圍大、邊坡長、垂直高度深，礦區斷層、節理構造發育，邊坡巖體結構復雜，以及采礦工藝設計組合特征等因素的綜合影響，使得邊坡的潛在破壞類型具有復雜性和多樣性。在采場爆破振動及水等因素的綜合作用下，易導致礦山發生滑坡等災害，給首鋼水廠鐵礦的安全生產帶來了嚴重威脅。2008年4月7日，首鋼水廠鐵礦80～56m水平(13#～15#線)邊坡曾發生過沉降變形，區域水平面積3 200m2，走向長度72m。80～68m水平聯絡公路上發育2條裂縫，呈圓弧狀，56～34m水平坡面出現數條裂縫。2010—2014年的5個汛期期間均未發育新裂縫，2015年1月4日再次發生沉降變形，且裂縫有發展的趨勢，嚴重影響了水廠鐵礦的安全生產。為確保采場的安全生產，有必要對其邊坡沉降變形進行監測。

1　邊坡位移監測

針對本研究滑坡治理區域，在平面圖上選擇1條剖面(圖1)，在其剖面布置適當的位移監測點，對其水平、垂直位移進行監測，并對邊坡穩定性進行分析。根據水廠鐵礦邊坡特點，并綜合考慮各影響因素，在+80m平臺與+34m平臺布置了2個監測樁(分別對應1#、2#監測點)，監測結果見圖2、圖3。

圖1　A-A剖面監測點布置

圖2　水平位移與時間的關系

圖3　垂直位移與時間的關系

由圖2、圖3可知：①+80m平臺與+34m平臺均出現了裂縫，邊坡頂部(1#監測點)的水平位移明顯大于邊坡底部(2#監測點)，這是由于在坡頂附近的巖體節理構造發育，在爆破振動的作用下，裂縫在原有的基礎上向外擴展；在邊坡底部，由于邊坡結構面較好，巖體較完整，故其位移變化較小，垂直位移變化不明顯。②1#監測點位移變化有增大的趨勢，2#監測點位移變化趨緩，經現場勘查，+80m平臺上出現了4條長度不等的裂縫，裂縫寬0.1～0.5m不等，沉降0～10mm，2根廢電柱桿發生了一定程度的傾斜；+34m平臺坡面發育數條長、寬、深不等的裂縫，局部范圍內出現巖體掉塊現象，裂縫寬0.1～0.3m不等，沉降不明顯，與監測數據較一致。

根據上述分析，經現場踏勘，采取削坡減載(單臺階65°+寬平臺)+錨固的方案治理滑坡，采用較大設備(4m3電鏟)對現有公路進行適當外擴，對滑坡體進行清除，對部分邊坡體進行削坡減載，形成高12～24m、坡度65°的單臺階，臺階寬12～16m，削坡范圍主要為-10m以上區域。在滑坡體研究設計范圍內清坡、削坡方量約16.6萬m3。削坡后，對局部不穩定的單臺階邊坡進行錨固處理，對破碎坡面進行噴錨網處理，主要采取預應力錨索、長錨桿、鋼軌樁、框架梁、噴錨網、排水孔等綜合措施[1-6]。邊坡穩定性分析結果如表1～表4所示。

表1　-65～+80 m現狀邊坡整體穩定性分析

表2　65°單臺階+34～+80 m邊坡穩定性分析

表3　削坡減載后-65～+80 m現狀邊坡整體穩定性分析

表4　削坡減載后65°單臺階+34～+80 m邊坡穩定性分析

由表1～表4可知：現狀邊坡在無震與有震的情況下均處于不穩定狀態，邊坡安全系數分別為0.977、0.924，邊坡安全系數較低，處于不穩定狀態，故需對其邊坡進行適當的削坡減載處理，提高邊坡的整體穩定性；考慮水廠邊坡地形等因素的限制，對其邊坡-20～+80m臺階進行削坡，此時的邊坡安全系數在無震與有震的情況下分別為1.373、1.311，剩余滑動力為0，邊坡安全系數達到要求，穩定性增強，可見經過削坡減載后，改善了邊坡的穩定性。

2　安全施工措施

①加強施工期的安全監測，重點對危巖處的巖體進行巡視檢查，及時對施工期的邊坡穩定程度進行評價；②礦山爆破時，作業人員不得在邊坡坡腳處停留避炮，以免坡頂浮石墜落傷人，須在爆破之后，及時清除作業范圍內邊坡存在的松動浮石，確保后方作業持續進行；③加強現場的巡視工作，對節理發育處的坡面進行重點觀測，若發現危巖體，應及時清除，以防崩落傷人；④施工過程中應有效防止上部區域腳手架在搭設及拆卸過程中鋼管及扣件滾落至下部施工區域造成人員傷害、設備受損等；⑤做好導流溝的溝槽開挖施工工作，確保雨季來臨時邊坡表層匯集的雨水可及時排出，提高邊坡穩定性。