朱礦東山頭滑坡原因分析與治理

文/龐鑫 攀鋼集團礦業有限公司設計研究院 四川攀枝花 617063

攀鋼礦業有限公司朱家包包鐵礦（簡稱朱礦）采場已進入中深部開采，隨著采礦工作的不斷延續，采場整體已形成高達300m的固定幫邊坡。東山頭位于采場東側、南幫與北幫邊坡交界部位，邊坡受深部構造作用、斷層錯動、節理裂隙發育、軟弱夾層的存在以及不同地段巖性差異等的影響，巖體總體質量較差。邊坡病害較嚴重，多處邊坡出現裂紋、局部出現滑坡失穩，邊坡穩定性形勢十分嚴峻。滑坡導致倮密路紅旗坡路段中斷，部分截洪溝被破壞，對采場安全生產造成嚴重威脅。因此，及時對滑坡體采取治理措施，十分必要。

1、滑坡概況

2015年8月13日，朱礦采場東山頭1360m水平公路、1330m水平水池及截洪溝出現明顯的沉降變形并產生裂縫，1225m作業平臺上方出現邊坡掉塊現象，隨著沉降變形的增大和裂縫的不斷擴展，逐漸演變為1360～1225m邊坡滑坡。之后受連續降雨影響，8月21日1420m臺階出現張裂隙并迅速擴張產生垮塌，與1360m下方滑體連通形成朱礦東山頭P72～P76勘探線，1420～1225m水平之間的較大規模滑坡。

滑體頂寬約60m、中部最寬約240m，底寬約73m，平均厚度約23m，最大高度195m，面積約4萬 m2，滑坡方量約100萬m3，主滑方向249°。本次滑坡影響范圍約6.9萬m2。

2、滑坡成因

根據現場踏勘及工程地質測繪等工作，滑坡成因主要為以下兩方面：

2.1 內在因素

⑴該段邊坡斷層、節理裂隙較發育，遇到利于滑動的底滑面，巖體即可呈成塊狀分離、滑移；

⑵由該區域出現的Ⅸ礦帶上界面為該區域連續性好、延伸最廣的軟弱結構面，其力學強度非常低，類似斷層性質，并與邊坡呈小角度相交，有利于與其他結構面組合形成楔形破壞；

⑶邊坡存在兩組優勢節理，其中一組（170°∠65°）與Ⅸ礦帶上界面組合形成楔形體。

2.2 外部條件

⑴ 邊坡臺階靠幫使坡腳抗剪斷巖體厚度變薄，抗剪斷能力減小；

⑵ 邊坡在爆破振動作用下，巖體受到反復拉伸、壓縮，原有節理、裂隙進一步擴展，同時又產生新的節理、裂隙，使巖體強度降低；

⑶ 滑坡產生前連續數日降雨，雨水沿節理、裂隙入滲，造成結構面力學強度降低，滑坡體重度增大，加劇了滑坡的產生。

3、滑坡趨勢及危害性預測

滑坡發生后，朱礦立即在滑體范圍內1360m 水平設置了4個位移監測點，并采用專業測量儀器定期進行了位移、沉降監測。8月22日由于滑坡變形加劇，監測點被破壞，朱礦重新在1360m 水平設置了4個位移監測點，繼續監測滑坡變形。10月30日滑坡變形再次加劇，監測點再次被破壞，朱礦分別又在1420m、1360m水平各設置4個監測點，在1330m水平設置3個監測點，繼續監測滑坡變形。

根據2015年8月13日至2016年1月18日之間所有監測點位移、沉降監測數據進行統計分析，確定第一次設置的4個監測點當中僅2、3、4號點的監測數據有效，第二次設置的4個監測點的監測數據均有效，第三次設置的監測點當中僅5、6、7、9號點監測數據有效。針對有效監測點的統計數據，分別形成了三次監測階段滑坡體的水平位移、豎向位移（沉降）-時間關系。

可知，滑體在8月13日至8月21日之間，1360m臺階2號監測點的位移變化最大，其中水平位移達775mm、豎向位移（沉降）達到293mm、總位移達828mm。8月13日至8月19之間的變形、沉降較為平緩，8月19日至8月21日變形、沉降逐漸加劇。滑坡體在8月22日至10月4日之間，1360m臺階1號監測點的水平位移變化最大，達到3811mm；2號點的豎向位移（沉降）最大，達到1068mm；1號監測點的總位移最大，達3845mm。8月22日至8月26日之間的變形、沉降較為平緩，8月26日至8月28日之間的變形、沉降最為劇烈，8月28日至10月4日變形、沉降逐漸變緩。滑體在10月30日至2016年1月18日之間，5號監測點的水平位移變化最大，達到3604mm；7號點的豎向位移（沉降）最大，達到1893 mm；5號監測點的總位移最大，達4022mm。10月30日至2016年1月18之間的變形、沉降量持續增大，滑體處于蠕滑階段。

目前滑體下方1225m臺階坡腳有明顯向采場內推移的痕跡，表明滑體處于蠕變狀態。滑體對下方采場生產作業人員及設備安全造成很大威脅，影響采場正常生產作業。因此，滑體治理無論是從當前的需要、還是從長遠邊坡穩定角度都十分必要。

4、治理方案

4.1 設計依據

現行規范、規程及技術標準，滑坡及臨近邊坡區域以往設計、研究成果，滑坡后的現狀測繪圖、現場踏勘等資料。

4.2 設計原則

能確保東山頭整體邊坡安全、穩定；技術上可行，符合相關技術規程，便于實施；工程量小，投資省；充分利用礦山現有設備、設施；盡可能減小對采場正常生產的影響。

4.3 方案設計

由于該滑坡出現后已嚴重影響到采場下部的正常生產，因此采用清除全部滑體的方案來進行治理。清理滑體范圍長500m，寬300m，滑體清理最高標高1518m，最低標高1225m，最大高差293m，采用自上而下臺階式清理方式。

4.3.1 滑體清理臺階主要參數

⑴階段高度：15m，靠幫不并段；

⑵階段坡面角：65°；

⑶安全平臺寬度：1360m以上臺階6～8m，1225～1360m臺階6～25m；

⑷終了邊坡角：滑體清理部位整體邊坡角38～40°，1225m水平以上邊坡角42～40°。

4.3.2 滑體清理工程量

滑體清理總量為約231.24萬m3，其中清理巖石量172.80萬m3，附產礦石量（Fe4）58.44萬m3。

4.3.3 邊坡穩定性計算

a計算方法選取

采用摩根斯坦-普萊斯法和余推力法。

b計算工況確定

計算中考慮了自重、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。

c許用安全系數確定

根據《非煤露天礦邊坡工程技術規范》（GB51016-2014）要求，結合本工程實際，許用安全系數工況1取K=1.20，工況2取K=1.18，工況3取K=1.15。

d穩定性計算結果

由計算結果可知滑體清理后各剖面邊坡在3種工況條件下均處于穩定狀態，即滑體清理后邊坡穩定。

結論：

（1）地質構造比較復雜，尤其是多期的巖漿活動，節理裂隙十分發育，在巖漿活動期間，由于地應力的擠壓作用，次級結構面以及派生節理十分發育，巖體變得非常破碎；

（2）控制邊坡穩定性的主要因素是斷層及軟弱結構面（Ⅸ礦帶上界面），易與巖體的節理裂隙連通，在自重和外力(爆破振動)的作用下，貫通形成一個完整的滑面，邊坡在外力的作用下發生失穩破壞。

（3）滑坡治理要治早、治本，一次治理，不留后患；清坡減載是滑坡治理的有效措施，而地表及地下排水是改善滑坡地質環境和治理滑坡的必要措施。