露天東幫邊坡治理方案研究及優(yōu)化

馬開(kāi)川

(云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司，馬關(guān) 都龍 663700）

近年來(lái)隨著生產(chǎn)規(guī)模從210萬(wàn)t調(diào)整到360萬(wàn)t采剝作業(yè)量的加大，采場(chǎng)采用陡幫條帶式開(kāi)采，逐漸形成由多級(jí)組合臺(tái)階組成的終了高邊坡,邊坡高差達(dá)到450m。嚴(yán)重威脅到礦山的安全生產(chǎn)，同時(shí)位移區(qū)域具有高、陡、靠近邊坡邊界、影響因素多等特征也給治理施工工作帶來(lái)很多困難。本文在礦山現(xiàn)有治理方案的基礎(chǔ)上，結(jié)合以往露天礦邊坡工程的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，從邊坡的特點(diǎn)、影響露采邊坡穩(wěn)定性的主要因素出發(fā)，提出現(xiàn)有東幫邊坡的治理優(yōu)化措施，對(duì)東幫邊坡的治理有重要意義[1]。

1 東幫邊坡概況及穩(wěn)定性因素分析

1.1 東幫邊坡基本概況

采場(chǎng)臺(tái)階由北向南梯降，東幫邊坡標(biāo)高910～1380m，高差達(dá)到410m,邊坡角約25°，采場(chǎng)主要揭露地層為第四系（Q）、寒武系中統(tǒng)田蓬組（∈2t）變質(zhì)巖系中，滑坡往往主要以小型工程滑坡為代表。礦山部分采場(chǎng)處于三面分水嶺環(huán)繞、向南傾低的單面斜坡，為邊坡匯水形成了一定的條件，同時(shí)，其成為礦段地下水、大氣降水排泄的唯一通道，構(gòu)成獨(dú)立的地表水匯水單元,礦區(qū)力學(xué)參數(shù)在地下水影響下下降較大。

1.2 采場(chǎng)東幫邊坡的影響因素分析

1.2.1 工程地質(zhì)條件差

1.2.2 水文地質(zhì)條件條件差

通過(guò)水位孔水位觀測(cè)，雨季期間，地下水位都有不同程度的上升，下部各含水層與隔水層間相互間夾，地下水相互補(bǔ)給較差，導(dǎo)致大量補(bǔ)給水流從邊坡中沿構(gòu)造面流出，邊坡臺(tái)階間形成了不同規(guī)模的滑動(dòng)面，開(kāi)挖過(guò)程中坡面上裂隙面的揭露，地下水位的變化，巖石應(yīng)力的重新分布導(dǎo)致邊坡臺(tái)階局部滑坡嚴(yán)重。

1.2.3 采場(chǎng)邊坡坡形影響

采場(chǎng)邊坡表面為紅色粘土層，下部為風(fēng)化石英云母片巖，210萬(wàn)t/a生產(chǎn)規(guī)模生產(chǎn)初期，后期臺(tái)階邊坡采用50°釆剝，但卸載過(guò)程中隨著釆剝臺(tái)階的下降，工作平盤(pán)變的狹窄，造成東幫邊坡管理的難度和邊坡維護(hù)成本的增加。

1.2.4 采掘爆破影響

采場(chǎng)年釆剝方量達(dá)到1400萬(wàn)m3，爆破頻率快，平均月達(dá)15次，單次爆破量17噸，爆破過(guò)程中，炸藥產(chǎn)生的沖擊波氣體等造成臺(tái)階坡面表面巖石松動(dòng)和破壞;爆破中產(chǎn)生的水平震動(dòng)影響邊坡應(yīng)力重分布，降低邊坡的有效的安全系數(shù)，最終導(dǎo)致邊坡的垮落。

2 現(xiàn)邊坡穩(wěn)定的治理技術(shù)措施及效果

根據(jù)滑坡區(qū)范圍地形地質(zhì)條件及滑動(dòng)范圍擴(kuò)大的特征，結(jié)合目前工程邊坡支護(hù)措施、施工狀況，最終確定采用削坡減載結(jié)合邊坡面防護(hù)方案對(duì)邊坡滑坡治理方案。

(五)PPP融資模式的使用，可以在一定程度上提高建設(shè)項(xiàng)目的質(zhì)量，增強(qiáng)品質(zhì)，能夠?qū)崿F(xiàn)政府與企業(yè)兩者利益上的共享。PPP項(xiàng)目是政府與企業(yè)共同進(jìn)行的，能夠與政府進(jìn)行合作，說(shuō)明企業(yè)一定有自身的實(shí)力，包括建設(shè)項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)等，而建設(shè)項(xiàng)目的質(zhì)量直接關(guān)系到企業(yè)的獲益情況，所以必定會(huì)全力以赴。同時(shí)，政府對(duì)PPP項(xiàng)目付費(fèi)時(shí)，會(huì)根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目的質(zhì)量要求進(jìn)行付費(fèi)，倘若達(dá)不到建設(shè)項(xiàng)目原定計(jì)劃的要求，則會(huì)對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)進(jìn)行一定的扣除。這種現(xiàn)象其實(shí)在PPP項(xiàng)目開(kāi)始之前，政府和企業(yè)之間就對(duì)項(xiàng)目的收益分配情況進(jìn)行了協(xié)商，這樣不僅能夠確保雙方的利益不會(huì)受損，還能夠有效避免利益分配不均問(wèn)題的出現(xiàn)。

2.1 削坡減載對(duì)邊坡截排水

2.1.1 削坡減載

對(duì)滑坡體采取削坡減載，調(diào)整現(xiàn)有邊坡結(jié)構(gòu)參數(shù)，臺(tái)階邊坡角度由55°調(diào)整為50°，自1320標(biāo)高至1200標(biāo)高從上而下進(jìn)行分臺(tái)階削坡減載，降低邊坡角度,平臺(tái)寬度15m，臺(tái)階高15m，臺(tái)階坡面角50°，剝離區(qū)域南北長(zhǎng)約698.7m，東西寬約157.7m，挖方量約計(jì)100萬(wàn)m3，以達(dá)到消除滑坡災(zāi)害隱患，并避免次生災(zāi)害隱患。

2.1.2 截流邊坡排水

在卸載區(qū)域規(guī)劃了排水系統(tǒng)。由北向南修建素混凝土砌筑排水溝道，排水溝溝底縱坡為1%，上部平臺(tái)積水經(jīng)平臺(tái)沉砂池匯集，通過(guò)斜坡段鋼混三面溝排水溝排往下一平臺(tái)，最終排入現(xiàn)有主排水系統(tǒng)。

圖1 卸載區(qū)排水規(guī)劃圖

2.2 坡面防護(hù)方案

2.2.1 網(wǎng)噴方式治理

根據(jù)邊坡地質(zhì)情況及邊坡現(xiàn)狀，采用網(wǎng)噴方法對(duì)該邊坡進(jìn)行治理。網(wǎng)噴防護(hù)措施，可以降低治理成本，同時(shí)通過(guò)網(wǎng)噴這樣的密閉處理，一是可以避免大氣降雨對(duì)邊坡的破壞和影響，有效防止水的侵蝕，避免巖土體強(qiáng)度惡化；二是掛網(wǎng)后可以增強(qiáng)巖土體的強(qiáng)度，減少爆破振動(dòng)對(duì)邊坡的影響。

2.2.2 (LDPE)土工膜邊坡防水處理

利用土工膜的不透水性隔斷采場(chǎng)邊坡漏水通道，以其較大的抗拉強(qiáng)度和延伸率承受水壓和適應(yīng)壩體變形，同時(shí)，它們對(duì)細(xì)菌和化學(xué)作用有較好的耐侵蝕性，不怕酸、堿、鹽類(lèi)的侵蝕，在避光使用情況下，使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。將土工膜鋪設(shè)在采場(chǎng)邊坡，按順序進(jìn)行縫合，以達(dá)到采場(chǎng)邊坡防水[2,3]。

3 邊坡治理方案存在的問(wèn)題及優(yōu)化措施

3.1 邊坡治理現(xiàn)狀分析

3.1.1 未完全考慮邊坡具有的動(dòng)態(tài)性和變形性

因東幫邊坡區(qū)域，邊坡上部平臺(tái)主要沿F0斷層分布，卸載后，采場(chǎng)受應(yīng)力重新分布，導(dǎo)致平臺(tái)出現(xiàn)大量邊坡裂隙及小構(gòu)造，雨季來(lái)臨，大量的平臺(tái)匯水通過(guò)構(gòu)造面滲透至地表以下，同時(shí)邊坡巖性主要以片巖為主，在地表水的滲透下，并沿巖性匯集至平臺(tái)底部，導(dǎo)致平臺(tái)下部含水保和，片巖泥化，導(dǎo)致臺(tái)階邊坡陶腳和隆起，邊坡排水溝道起不到排水作用。

3.1.2 地質(zhì)條件認(rèn)識(shí)的局限性和階段性

采場(chǎng)邊坡地質(zhì)資料的認(rèn)識(shí)主要來(lái)自于前期找礦和生產(chǎn)勘探的認(rèn)識(shí)，因采場(chǎng)采用分期釆剝,采場(chǎng)邊坡隨著露天生產(chǎn)勘探的推進(jìn)，采場(chǎng)找礦有了新的突破，采場(chǎng)基礎(chǔ)地質(zhì)儲(chǔ)量增加，露天境界為非最終邊坡，生產(chǎn)中邊坡隨著釆剝作業(yè)的循環(huán)推進(jìn)，導(dǎo)致了露天邊坡的重復(fù)性投資。

3.1.3 未充分考慮降雨斷裂破碎帶對(duì)礦床充水及降雨入滲過(guò)程中孔隙水壓力影響

邊坡經(jīng)過(guò)卸載后，排洪溝道雖經(jīng)過(guò)抹面處理，在邊坡蠕變的情況下，將臺(tái)階平臺(tái)進(jìn)行拉裂并與主要構(gòu)造面進(jìn)行聯(lián)通，雨霧天，大量的水將沿構(gòu)造面進(jìn)行滲透，造成邊坡含水保和邊坡巖性體重變化導(dǎo)致臺(tái)階出現(xiàn)淘腳，加速邊坡位移，其次邊坡采用土工膜防護(hù)后，將臺(tái)階及邊坡大量地表水進(jìn)行匯集，因位移區(qū)域大量構(gòu)造的存在導(dǎo)致了地表水的集中注入邊坡，促進(jìn)了邊坡的位移。

3.2 邊坡治理優(yōu)化

現(xiàn)有邊坡治理措施主要有削坡減載、清坡壓腳、和地表截排水等措施，對(duì)于巖性物理力學(xué)性質(zhì)差、構(gòu)造發(fā)育匯水面積大的露天礦滑坡治理都有一定的局限，降低邊坡巖性含水性，對(duì)地表水有效截?fù)鹾偷叵滤目焖偈韪刹攀沁吰轮卫碇械年P(guān)鍵。

3.2.1 露天采場(chǎng)爆破靠幫技術(shù)改進(jìn)

引進(jìn)高精度數(shù)碼電子雷管，開(kāi)展不同礦巖地質(zhì)屬性區(qū)域的爆破技術(shù)參數(shù)，根據(jù)試驗(yàn)期間所測(cè)得的爆破振動(dòng)數(shù)據(jù)，開(kāi)展綜合研究，對(duì)所收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，綜合分析其質(zhì)點(diǎn)（X-Y-Z三維分量上）的振動(dòng)速度，進(jìn)一步優(yōu)化試驗(yàn)研究，并最終得出相應(yīng)各自最佳的爆破技術(shù)參數(shù)方案。

數(shù)碼電子雷管使用有效降低爆破振動(dòng)速度，改善單孔爆破振動(dòng)波的疊加情況，提高振動(dòng)信號(hào)的主振頻帶寬，分散炸藥爆轟能量的集中爆發(fā)，保證了邊坡的安全允許爆破振動(dòng)速度，降低爆破時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)波，并將其對(duì)東幫軟弱性巖層帶其造成的累計(jì)損傷降至最低，最大限度的保障東幫邊坡F0斷層上盤(pán)巖體的穩(wěn)定性。

查清邊坡工程地質(zhì)、水文地質(zhì)，設(shè)計(jì)水平疏干巷道。因邊坡結(jié)構(gòu)構(gòu)造發(fā)育、水文地質(zhì)復(fù)雜，在水位地質(zhì)及邊坡構(gòu)造不清的條件下，平巷疏干系統(tǒng)在富含水性差的片巖巖層中，難以達(dá)到降低治理段邊坡巖體中地下水位和水壓力，提高邊坡穩(wěn)定性。

3.2.2 土工膜鋪設(shè)V形匯水優(yōu)化。

鑒于土工膜具有不透水性能，較好地防護(hù)漏水通道，同時(shí)，其自身具有較大的韌性和延展性，能夠較好的適用于壩體的變形。本次采用塑料PVC軟管及相關(guān)軟質(zhì)材料，采用V形方式固定采場(chǎng)邊坡上土工膜，在固定土工膜的基礎(chǔ)上將平臺(tái)上可匯水集中引入主PVC管，少部分匯集水經(jīng)過(guò)平臺(tái)沉沙池后引入PVC管一同排出，各平臺(tái)匯集水由PVC管匯集后最終通過(guò)采場(chǎng)主排洪溝道排出采場(chǎng)外，達(dá)到排水受邊坡位移而達(dá)不到排洪目的，同時(shí)減少了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)邊坡依賴(lài)和誰(shuí)在邊坡停留時(shí)間。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)在現(xiàn)有邊坡治理的基礎(chǔ)上，結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)狀，對(duì)影響邊坡穩(wěn)定的影響因素進(jìn)行分析，并結(jié)合影響因素分別通過(guò)在爆破中應(yīng)用高精度電子雷管，減小了爆破對(duì)邊坡的震動(dòng)破壞，最大程度保留了邊坡原始強(qiáng)度，結(jié)合采場(chǎng)匯水面積廣，構(gòu)造發(fā)育等特性，采用V形邊坡防護(hù)治理方案對(duì)地表水進(jìn)行了有效攔截，在完善邊坡地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，指導(dǎo)水平巷道開(kāi)挖，以達(dá)到對(duì)滲透水的快速疏干等方式，達(dá)到了邊坡治理的目的。各項(xiàng)措施的靈活運(yùn)用實(shí)現(xiàn)了對(duì)露天邊坡樹(shù)立了綜合治理，體現(xiàn)了邊坡治理的經(jīng)濟(jì)合理、施工方便、確保生產(chǎn)的原則。