某露天礦邊坡滑塌治理方案

陳 斌，楊朝云，周 鷺，漆佳裕，劉 樺，涂欣強

（江西銅業(yè)銀山礦業(yè)有限公司，江西 德興 334200）

1 引言

露天開采形成的邊坡長期經受風化作用、雨水侵蝕、爆破振動、復雜地質條件綜合影響作用下，邊坡易發(fā)生滑塌、臺階失穩(wěn)，嚴重威脅露天礦安全生產。某礦山原地下開采方法為淺孔留礦法，開采結束后未進行充填，經過近50年的地下開采建設后，形成了大量且復雜的采空區(qū)群。因此，由地下轉為露天開采過程中揭露了大量采空區(qū)，且采空區(qū)主要分布在露天采場南部，在斷層、采空區(qū)和爆破振動等因素影響下，露天采場南部邊坡極易發(fā)生邊坡滑塌的現(xiàn)象。

2 工程概況

某露天采場采用水平臺階式開采，設計開采最高標高+240 m，最低標高-180 m，設計最終邊坡角45°，臺階高度12 m，開采到設計境界后兩兩臺階并段， 預留10 m的安全平臺，封閉圈標高為+72 m。露天采場南部+0～-24 m段邊坡面局部出現(xiàn)滑塌，坡面滑塌區(qū)域呈梯形，上邊界寬約10 m，下邊界寬約25 m，滑塌方量約2000m3， 巖塊墜落最大塊度為1m×1m×1 m， 滑塌下來的巖石最終堆積在南部-24 m安全平臺和東南部-24 ～-36 m永久措施道路坡底處， 影響露天采場運輸作業(yè)安全，從安全和生產的角度考慮急需對邊坡滑塌區(qū)域進行治理。

露天采場南部邊坡屬巖質邊坡，巖石主要為千枚巖，節(jié)理較發(fā)育，傾向345°～355°，傾角72°左右。坍塌區(qū)域東側巖性為千枚巖，巖體破碎，西側巖性為角礫巖，巖體較完整，如圖1所示。

圖1 露天采場南部邊坡滑塌區(qū)域

3 邊坡滑塌治理方案

露天、山體、公路等邊坡滑塌治理方法很多，常見的主要方法包括：（1）抗滑工程，主要包括擋墻、抗滑樁、預應力錨桿、錨索、普通砂漿錨桿錨固、格構錨固、土釘錨、支撐；（2）排水工程；（3）削坡減荷；（4）防沖護坡；（5）土質改良；（6）防御繞避等。

某露天采場南部邊坡滑塌區(qū)域有原地下開采遺留的采空區(qū)，因開采時間年限久遠，兩側邊幫碎石將采空區(qū)回填，在露天開采過程中采空區(qū)逐漸被揭露，其斷面雨水沖刷痕跡明顯，同時在采場南部邊坡存在兩條斷層，南北走向，傾向西南，此次滑塌區(qū)域正好在一條斷層附近。由此分析此次滑塌主要是由于采空區(qū)和斷層綜合影響下，在受到爆破振動的作用下，發(fā)生滑塌現(xiàn)象。滑塌類型為巖層（巖體）滑塌，規(guī)模屬小型，考慮到滑塌區(qū)域有采空區(qū)、斷層，盲目卸載及爆破施工可能會造成更大規(guī)模坡面巖體滑塌。

在治理方案選擇時，既要考慮安全可靠，又要技術可行、同時兼顧經濟合理。因此南部邊坡滑塌治理采用主動柔性防護網和普通砂漿錨桿錨固相結合，同時輔助采取局部卸載的方式進行綜合治理的方法。 即0 ～-36 m段邊坡采用主動柔性防護網與普通砂漿錨桿錨固相結合方式穩(wěn)固坡面， 防止坡面巖體進一步滑移坍塌，同時清理卸載邊坡面的滑塌量和浮石。

4 施工方案

4.1 主動柔性防護網

主動防護網根據(jù)主要部件分為鋼絲繩網和普通鋼絲網，并由鋼絲繩錨和支撐繩固定［1］。根據(jù)不同的柔性網，柔性網狀部分的預張力分別通過支撐繩索和縫合張力實現(xiàn)，從而形成對整個斜坡的連續(xù)支撐。預張緊操作使系統(tǒng)盡可能靠近斜坡并形成預應力以抑制局部位移或損壞局部巖石移動，從而實現(xiàn)主動保護功能。主動防護網的工作原理類似于表層防護系統(tǒng)，如噴錨和土釘墻［2］。其靈活的功能使系統(tǒng)能夠將局部集中的負載均勻地分配到周圍區(qū)域，以充分利用整個系統(tǒng)的保護功能，也就是說，局部載荷，整體作用，使系統(tǒng)能夠承受大載荷并降低單錨的錨固力要求，具體施工原理如圖2～圖4。

圖2 孔口凹坑和鋼繩錨桿

圖3 加固主動網格支撐繩索布置

圖4 主動柔性防護網與錨桿

4.2 施工區(qū)域及工程量

露天采場南部邊坡滑坡治理施工區(qū)域主要是24m～-36m段坡面滑塌區(qū)域。根據(jù)現(xiàn)場情況及地質條件，分三個步驟進行治理：（1）24～0m滑塌區(qū)域上方坡面超前主動柔性防護網與普通砂漿錨桿錨固施工；（2）0～-24m滑塌區(qū)域主動柔性防護網與普通砂漿錨桿錨固施工和清理卸載滑塌量；（3）-24～-36m滑塌區(qū)域下方主動柔性防護網與普通砂漿錨桿錨固施工，主要工程量和施工區(qū)域如表1和圖5所示。

4.3 施工工藝流程

主動柔性防護網和普通砂漿錨桿錨固施工的主要流程是：（1）清理坡面危巖；（2）鋼絲繩錨桿鉆孔、灌注；（3）安裝支撐繩、張拉、掛網、縫合等工序，其中鉆孔為關鍵環(huán)節(jié)。

（1）清理坡面危巖。

根據(jù)現(xiàn)場情況，在24 m段邊坡安全平臺上設置安全繩錨桿，間距為5 m，采用水泥漿液錨固錨桿， 將安全繩固定在錨桿上，對坡面浮石或浮土進行清理，清理時安排專人進行安全監(jiān)護。

（2）鋼絲繩錨桿鉆孔和灌注。

①鉆孔施工： 根據(jù)設計圖紙檢查現(xiàn)場，了解現(xiàn)場地質，危險巖石等，根據(jù)縱向和橫向4m間距，確定鉆孔點。 在鉆孔之前測量并檢查孔位置，以確保位置準確并且保護區(qū)域滿足要求。 鉆孔的直徑為45mm，鉆孔深度比鋼絲繩錨的長度長50mm或更長，并由1.0m， 2m，2.5m和3m的鉆桿構成。鉆孔后，使用氣動鉆桿清潔孔，確保螺栓安裝平穩(wěn)。

②注漿施工：錨桿完全置于孔內，水灰比為0.45～0.5的純水泥漿用于滲透和壓實。側邊緣固化以防止錨孔中的空氣影響錨桿的錨固質量，同時確保錨桿不受外力作用。

（3）安裝支撐繩以及掛網縫合。

①支撐繩施工：支撐繩索的長度根據(jù)每根支撐繩索兩端的錨固件之間的距離確定。 從螺栓的一端開始，鋼絲繩頭穿過錨固件并彎曲，并且繩索的端部通過適合于鋼絲繩直徑的繩索卡固定。 繩索之間的距離為5～10mm，長度不小于20cm的自由尾繩固定在繩索的末端。從螺栓的一端開始，在支撐繩到達螺栓的最后一端之后，支撐繩穿過錨的U形環(huán)套，直到該排的最后一個錨桿。 將繩索的尾部穿過最后一個錨固件并用緊固裝置彎曲，擰緊力不小于5 kN或提升機張緊， 最后用繩卡固定尾端，方法與起始端相同。

②掛網縫合施工：鋼絲網必須位于系統(tǒng)的底部并靠近坡面，即支撐繩應位于其下方并沿支撐繩展開［3］。 每 2 格鋪設 2 張鋼絲格柵［4］。 鋼絲繩由金剛石網制成，尺寸為300mm×300 mm。單張網塊尺寸采用4m×4 m規(guī)格，鋼絲繩鋪設應準確測量每個吊網單元的尺寸。根據(jù)每根網1根縫合線的原理確定縫合線的長度［5］。 鋼絲網依次鋪設在每個吊網單元中。同時，通過縫合線將鋼絲繩縫合到支撐繩或相鄰網塊的邊緣［6］。縫合繩的末端應堆放不小于0.5m的長度，繩端通過2根繩卡與鋼絲繩網連接。用緊繩葫蘆擰緊縫合繩，擰緊力不小于5kN，并固定另一端。

4.4 治理效果

露天采場南部邊坡通過采用主動柔性防護網與普通砂漿錨桿錨固相結合，同時輔助采取局部卸載方式進行綜合治理后，滑塌區(qū)域24～-36m段邊坡整體保持穩(wěn)定，坡面無浮石、大塊滾落，達到治理目的，如圖6～8所示。

圖6 24～-24m段局部邊坡面主動柔性防護網

圖7 -24～-36m段邊坡面主動柔性防護網

圖8 24～-36m段邊坡面主動柔性防護網

5 結論

（1）某露天礦山根據(jù)邊坡滑塌區(qū)域地質以及現(xiàn)場的情況，分析確定以主動柔性防護網為治理方案，治理后達到礦山安全生產的要求，滑塌區(qū)域邊坡面安全穩(wěn)定。

（2）主動柔性防護系統(tǒng)具有高柔性，高防護強度，易鋪展性，安裝方式簡單，工期較短，施工費用較低。主動柔性防護技術在邊坡治理和防護方面可以解決傳統(tǒng)方法無法解決的特殊邊坡問題，并且能夠達到安全可靠、技術可行、經濟合理的防護效果。