朱家包包礦采場(chǎng)西南幫滑坡機(jī)理研究及治理方案

敬小明 雍 南

（1.中匠民大國(guó)際工程設(shè)計(jì)有限公司，四川攀枝花617000；2.攀鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司，四川攀枝花617000）

1 滑體概況

朱家包包礦西南幫1 270m至1 180m段高發(fā)生滑坡破壞。滑坡體位于朱礦西南幫1 270 m公路下方，擬建1 180 m礦石破碎站的上方。滑體對(duì)擬建1 180 m礦石破碎站安全作業(yè)帶來(lái)嚴(yán)重威脅，礦石破碎站建設(shè)工作被迫暫停，同時(shí)1 270 m公路斷道，而1 270 m公路為采場(chǎng)正常出入和采礦設(shè)備車輛外出檢修的必經(jīng)通道，滑坡的出現(xiàn)嚴(yán)重制約了礦山的安全生產(chǎn)。

滑體上寬80 m、底寬10余m，平均厚度約5 m，高度90 m（1 270～1 180 m），面積約5 000 m2，滑坡方量約2.5萬(wàn)m3，主滑方向約N27°E。滑體后緣（1 270 m公路路面上）分布有3條長(zhǎng)裂縫，裂縫間距2～4 m，寬度2～30 cm，錯(cuò)高約5～50 cm，主滑裂縫最大錯(cuò)高約140 cm。滑坡邊坡較陡，1 270～1 180 m邊坡角50°，1255～1225 m邊坡角56°。見(jiàn)圖1、圖2。

2 地質(zhì)概況

該區(qū)域地貌屬于構(gòu)造剝蝕中山區(qū)地貌，地形高差較大，沖溝發(fā)育，谷坡陡峻，地形西北高東南低。本次滑坡發(fā)生于朱礦采場(chǎng)西南幫邊坡，位置標(biāo)高介于1 270～1 180 m。

構(gòu)成本段邊坡的地層由上至下有：鐵礦石（Fe）、粗粒輝長(zhǎng)巖（ω4）、細(xì)粒輝長(zhǎng)巖（ω5）。該處邊坡順層向節(jié)理發(fā)育，連續(xù)性好，與坡面產(chǎn)狀相近，邊坡內(nèi)存在ω4（為Ⅸ礦帶含礦層）和ω5的接觸界面及F107斷層。ω4和ω5的接觸界面為一軟弱面，與坡面產(chǎn)狀相近，局部?jī)A角小于邊坡角，對(duì)邊坡的穩(wěn)定性不利；F107斷層與邊坡近于直交，切割ω4和ω5的接觸界面；ω4和ω5的接觸界面、F107斷層及邊坡節(jié)理裂隙的組合交割，在大氣降雨時(shí)地下水流、靜水壓力增加和爆破震動(dòng)作用下，邊坡失穩(wěn)產(chǎn)生了楔形體破壞。西南幫主要斷層構(gòu)造要素如表1所示。

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3 滑坡原因

（1）該段邊坡屬受長(zhǎng)大結(jié)構(gòu)面控制的高陡邊坡，邊坡中存在ω4與ω5的接觸界面和F107斷層，該接觸界面與F107斷層及邊坡呈小角度相交的節(jié)理面組合形成的結(jié)構(gòu)體，在礦山開(kāi)采中卸荷松動(dòng)變形作用下演變?yōu)闉l危結(jié)構(gòu)體。

（2）滑坡區(qū)局部邊坡較陡（1 270～1 180 m整體邊坡角50°、1 225～1 180m邊坡角56°），降低了邊坡穩(wěn)定性。

（3）1 180 m水平巖石破碎站基坑開(kāi)挖切坡作業(yè)使瀕危結(jié)構(gòu)體坡腳失去支撐，加之爆破振動(dòng)作用誘發(fā)了滑坡。

（4）數(shù)日連續(xù)降雨，雨水下滲降低了ω4與ω5接觸界面的強(qiáng)度，使滑坡體變形加劇。

4 監(jiān)測(cè)方案

2015年8月6日滑坡產(chǎn)生后，在滑體范圍內(nèi)1 270 m水平設(shè)置了4個(gè)位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并采用專業(yè)測(cè)量?jī)x器定期進(jìn)行了位移、沉降監(jiān)測(cè)。

根據(jù)8月6日至10月7日期間的位移、沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析形成了水平位移、豎向位移（沉降）—時(shí)間關(guān)系圖，如圖3和圖4。

由圖3、圖4可知，滑體在8月6日至10月7日期間，4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)中3號(hào)點(diǎn)的位移變化最大，水平位移達(dá)1 217 mm；1號(hào)點(diǎn)的豎向位移（沉降）最大，達(dá)到1 386 mm。8月6日至8月12期間的變形、沉降最為劇烈，8月12日至9月1日變形沉降逐漸變緩，9月1日至10月7日基本趨于穩(wěn)定。

5 現(xiàn)狀邊坡及最終邊坡穩(wěn)定性分析

根據(jù)滑坡現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查及位移、變形監(jiān)測(cè)情況，在滑體上沿主滑方向截取SS9-1剖面，作為穩(wěn)定性計(jì)算分析主剖面，另外選取滑體西側(cè)垂直邊坡且貫穿部分滑體的SS10剖面，平面圖見(jiàn)圖5，剖面圖見(jiàn)圖6、圖7。

采用摩根斯坦法（GeoStudio軟件）和余推力法（理正巖土計(jì)算軟件）計(jì)算邊坡穩(wěn)定性，選取的邊坡巖體物理力學(xué)指標(biāo)見(jiàn)表2。

計(jì)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。

根據(jù)《非煤露天礦邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB 51016-2014）規(guī)定，結(jié)合本工程實(shí)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［K］取K=1.15。各計(jì)算剖面計(jì)算確定安全穩(wěn)定性系數(shù)K值和許用系數(shù)［K］值進(jìn)行比較，判斷邊坡穩(wěn)定性。

穩(wěn)定性判據(jù)：①K≥［K］，穩(wěn)定；②1.05≤K＜［K］，基本穩(wěn)定；③1.00≤K＜1.05，欠穩(wěn)定；④K＜1.00，不穩(wěn)定。

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穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

根據(jù)表3計(jì)算結(jié)果，經(jīng)過(guò)綜合分析得出以下結(jié)論：滑坡范圍內(nèi)SS9-1剖面現(xiàn)狀1 270～1 180 m段高邊坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，該部位需要治理。

6 滑體治理

6.1 治理方案

通過(guò)技術(shù)上的可行性、經(jīng)濟(jì)投資、施工難易程度及時(shí)間成本等對(duì)比，最終確定了擴(kuò)幫清理全部滑體的治理方案。即采用擴(kuò)幫方式以盡可能少的工程量清理滑移面內(nèi)1 180 m水平以上滑體，同時(shí)采用錨桿、錨索+肋柱擋板支護(hù)方式恢復(fù)1 270 m公路。擴(kuò)幫巖石裝汽車運(yùn)至1 240 m巖石破碎站，破碎后經(jīng)膠帶運(yùn)至朱礦鐵路排土場(chǎng)排棄。其中：

（1）擴(kuò)幫范圍。擴(kuò)幫范圍位于朱礦西南幫1 180～1 270 m水平之間（1 180 m礦石破碎站上方），長(zhǎng)約110 m，寬約85 m，擴(kuò)幫最高標(biāo)高1 270 m，最低標(biāo)高1 180 m，擴(kuò)幫總高度90 m。

（2）擴(kuò)幫部位境界要素。根據(jù)邊坡穩(wěn)定性要求，擴(kuò)幫終了邊坡參數(shù)：作業(yè)臺(tái)階高度15 m，臺(tái)階坡面角65°，安全平臺(tái)不小于5 m。

（3）擴(kuò)幫步驟。由于現(xiàn)狀1 225 m平臺(tái)廢石膠帶通廊破碎轉(zhuǎn)運(yùn)站正在運(yùn)行，前期擴(kuò)幫僅能進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)站東側(cè)的滑體部分，待轉(zhuǎn)運(yùn)站服務(wù)期滿移除、邊坡正常靠幫后方可進(jìn)行后期擴(kuò)幫。

（4）擴(kuò)幫工程量。采用分層平面法計(jì)算擴(kuò)幫巖石量。經(jīng)計(jì)算，前期擴(kuò)幫巖石量為113 839.123 m3，計(jì)350 624.50 t；后期擴(kuò)幫巖石量為10 043.989 m3，計(jì)30 935.49 t。整體擴(kuò)幫巖石量為123 883.112 m3，合計(jì)381 559.99 t。

擴(kuò)幫后剖面見(jiàn)圖8、圖9。

6.2 擴(kuò)幫方案的實(shí)施

擴(kuò)幫采用單水平作業(yè)方式，即上一水平按設(shè)計(jì)境界靠幫后下一水平再開(kāi)始作業(yè)。考慮到爆破震動(dòng)對(duì)邊坡的穩(wěn)定性的不利影響，擴(kuò)幫部位均采用預(yù)裂爆破工藝；鏟裝作業(yè)采用斗容2.2 m3的液壓挖掘機(jī)，滿足裝車作業(yè)條件的，采用2.2 m3液壓挖掘機(jī)裝汽車運(yùn)至1 290 m倒裝礦倉(cāng)，汽車運(yùn)距0.3 km；不滿足裝車作業(yè)條件的，采用2.2 m3液壓挖掘機(jī)倒至1 195 m水平裝汽車運(yùn)至1 290 m倒裝礦倉(cāng)，汽車運(yùn)距2.0 km，經(jīng)鐵路運(yùn)至朱礦排土場(chǎng)排棄，鐵路運(yùn)距5.0 km。

6.3 擴(kuò)幫后穩(wěn)定性分析

采用表2所列參數(shù)，對(duì)擴(kuò)幫后的邊坡SS9-1（1 180 m以上）、SS10（1 210 m以上）剖面進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。

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由表4計(jì)算結(jié)果可知：SS9-1、SS10剖面在3種工況條件下，邊坡均處于穩(wěn)定狀態(tài)。

7 治理效果

通過(guò)對(duì)西南幫滑體邊坡的擴(kuò)幫及加固治理，基本解決了邊坡長(zhǎng)期穩(wěn)定性問(wèn)題，恢復(fù)了1 270 m公路通行，解除了滑體對(duì)1 180 m水平擬建礦石破碎站的威脅。

8 結(jié)論及建議

（1）ω4和ω5的接觸界面、F107斷層及邊坡節(jié)理裂隙的組合交割，在大氣降雨時(shí)地下水流、靜水壓力增加和爆破震動(dòng)作用下，邊坡失穩(wěn)產(chǎn)生了楔形體破壞。

（2）采用擴(kuò)幫方式以盡可能少的工程量清理滑移面內(nèi)1 180 m水平以上滑體，同時(shí)采用錨桿、錨索+肋柱擋板支護(hù)方式恢復(fù)1 270 m公路為滑坡治理最優(yōu)方案。

（3）治理后西南幫邊坡可保證長(zhǎng)期穩(wěn)定，并恢復(fù)1 270 m公路。

（4）生產(chǎn)過(guò)程中要重視對(duì)邊坡工程地質(zhì)調(diào)查，及時(shí)掌握邊坡的工程地質(zhì)情況，對(duì)邊坡進(jìn)行動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性分析，根據(jù)穩(wěn)定性分析結(jié)果及時(shí)采取措施，防止邊坡因開(kāi)挖卸荷失穩(wěn)，發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，影響生產(chǎn)。

（5）重視礦巖接觸界面對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響。接觸界面整合度極高，難以通過(guò)勘查手段掌握，但接觸界面物理力學(xué)性質(zhì)較差，邊坡參數(shù)低，與其他軟弱結(jié)構(gòu)面切割組合形成楔形體后，在自重應(yīng)力、水、爆破作用下，極易發(fā)生邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象。