紫金山銅礦露采邊坡穩定性分析

李海崇

摘要：近年來，隨著礦山持續的開采，深部的礦巖被不斷揭露和采剝，越來越多的邊幫臺階到達設計境界，露天采場目前已經形成444m的高邊坡。在頂部礦巖被揭露的同時，開采區域工程地質與水文地質特征變得更加清晰與明確，這為分析礦山最終邊坡角優化研究奠定了更加有利的基礎條件。但是，只有結合尚未被揭露區域的工程地質和水文地質特征，才能進一步提高終了邊坡穩定性分析的可靠程度，才能更好地指導下一步礦山發展方向。

關鍵詞：紫金山;邊坡;穩定性

1.引言

紫金山金銅礦位于福建省上杭縣境內，是我國新探明的特大型有色金屬礦床基地之一。經過多期技術改造擴建，生產規模迅速擴大。根據礦方提供的資料（設計終了境界圖），設計紫金山金銅礦露天采場上口面積約1450×1500m2，下口（采坑底）面積約80×90m2，終了邊坡北側偏東處最高標高為+1012m，采場底標高+148m，最大高差達864m，屬于高陡邊坡。邊坡的穩定性直接影響著礦山后期開采安全，對紫金山銅礦邊坡穩定性分析評價十分必要。

2.邊坡工程地質特征

I類結構巖組主要為微風化～中風化中細粒花崗巖為主，巖體的風化裂隙及蝕變對巖石的強度影響程度較大。該巖體完整，巖石單軸（飽和）抗壓強度一般R≥60.0MPa，屬堅硬類巖石;II類結構巖組主要巖性以中風化中細粒花崗巖為主，巖體的風化裂隙及礦化蝕變程度對巖石的強度影響較大。巖石單軸（飽和）抗壓強度范圍值為R=36.80～69.20Mpa，該巖組以較堅硬類完整巖體為主，局部為較破碎堅硬巖體及完整較堅硬巖體;III類結構巖組主要巖性以中風化中細粒花崗巖（隱爆角礫巖）為主，巖體的風化裂隙及蝕變對巖石的強度影響程度較大。巖石單軸（飽和）抗壓強度范圍值為R=29.80～57.80Mpa;該巖組以較完整較堅硬巖為主;局部為較破碎堅硬巖體及完整較軟巖體組;IV類結構巖組主要巖性以中風化中細粒花崗巖為主，該巖體較破碎，以碎裂結構為主，局部呈塊狀結構巖石單軸（飽和）抗壓強度一般為R=14.60Mpa～29.80Mpa。該巖組以較破碎較軟巖體及較完整軟質巖體為主，局部為破碎堅硬巖體。巖組總體完整性較差，對邊坡總體穩定性影響較大。V類結構巖組主要巖性以強地開石化英安玢巖及強風化中細粒花崗巖

為主。該巖體破碎，以碎裂結構巖組為主，該巖組巖石單軸（飽和）抗壓強度一般R<15.0Mpa，該巖組以較破碎及破碎

軟質巖體組為主，局部為極破碎巖體。該巖組完整性極差，對邊坡總體穩定性起控制性作用。

3.邊坡水文地質條件

3.1地下水類型

根據本次地質調查結合前期水文地質資料綜合確定，該礦區地下水根據巖石富水性和地下水含水介質等差異性，可分為松散巖類孔隙水、基巖裂隙水、斷裂構造水三大類。其中松散巖類孔隙水主要為人工堆積松散巖類孔隙水為主;基巖裂隙水可分為風化裂隙潛水、基巖裂隙承壓水兩個亞類。

3.2斷裂構造及富水性

北東向斷裂（F1-4）分布于露天采礦境界中部，屬區域性斷裂區域金山腳下-中寮斷裂的一部分，盡管該斷裂局部富水性中等，但整體上仍為一弱導水斷裂;北北東向斷裂

（F4-1）分布于露采境界西北部，斷裂帶主要由石英斑巖及構造角礫巖組成，礦區控制長約1000m，未見泉水出露，為不導水斷裂;北西向斷裂（F2-10）分布于露天采礦境界西南邊界以內。其透水性較好，該構造在采區外圍地表裂隙帶兩側偶見泉水出露，最大泉水流量0.114L/s，一般在0.02L/s～0.04L/s，總體上該構造裂隙帶為局部不導水，是該采場導水構造，導水性一般。

3.3礦區地下水補給、徑流、排泄條件

區內地下水主要接受大氣降水入滲補給。礦區地下水徑流主要受地形、裂隙及含水層埋藏深度、地下水的疏干情況等因素制約。根據地質調查顯示，本采場結構裂隙極少有水平向結構與裂隙，結構裂隙一般傾角均大于50°，從而導致該采場（邊坡體）地下水以垂直徑流為主，地下水運動速度相對較緩慢，流量小，且分散，動態變幅大，屬極不穩定類型。300m～100m段受礦坑疏干排水的影響，以輻射流為主，運動速度較上部快，流量大，動態年變幅小。而深部多為基巖裂隙承壓水，以水平運動為主，具承壓性質，深部銅礦床開采后，深部構造裂隙水將沿構造裂隙徑流，匯集于深部巷道的張性裂隙中。地下水的排泄方式主要為徑流排泄，其次為人工抽排水。風化帶裂隙潛水的排泄途徑主要是通過裂隙含水帶向深部徑流補給基巖裂隙，少量在礦區外圍低洼地段通過殘坡積層以下降泉的形式排出地表。受地下采礦活動影響，人工抽排水也成為區內地下水排泄的重要途徑。

4.邊坡穩定性評價

4.1A區總體評價

該區在終了邊坡主要巖體總體完整性及穩定性較好。根據現場鉆孔水位結合該區地下水位線，鉆孔剖面圖水位線可看出終了邊坡體內裂隙潛水水位較高，坡體內靜水壓力較大，高水頭地下水對邊坡的穩定性影響較大。F4-1該構造不同程度礦化蝕變、遇水易軟化崩解以及長期暴露地表后強度會迅速降低，因此對邊坡局部穩定性有較大影響。

結合該區邊坡巖性分組、地下水位以及構造特征，雖然以上不良地質因素均對邊坡總體穩定影響較大，但是其影響范圍有限，不足以使該邊坡發生大規模失穩坍塌。總體上該邊坡總體完整性及穩定性較好，不同構造面相互斜切組合容易導致該邊坡局部發生楔體或部分滑塌現象。

4.2B區總體評價

該區終了邊坡體在標高+600m以上存在有結構IV巖組為主軟弱夾層，該軟弱夾層對邊坡穩定性影響較大，即此標高以上邊坡穩定性相對較差。該區邊坡裂隙潛水帶的地下水位相對于排水通道來講相對較低，故起靜水壓力不大，但并不排除由于豐雨期大氣降水，由于邊坡排水不暢導致高靜水壓力水頭對邊坡的穩定性可能產生不良影響。

結合該區邊坡巖性分組、地下水位以及構造特征，雖然以上不良地質因素均對邊坡總體穩定影響較大，不足以使該邊坡發生大規模失穩坍塌;該區主要以局部順滑塌破壞為主，除此之外未見其他破壞現象，該區總體上該邊坡總體完整性及穩定性較好。

4.3C區總體評價

該區總體上該邊坡主要以I、II巖組為主，邊坡巖體整體完整性較好，整體工程強度較高，邊坡體穩固性較好。該區邊坡裂隙潛水帶地下水位較高，靜水壓力較大，高水頭地下水對終了邊坡的穩定性影響較大。根據地質調查，通過該區結構面不會對邊坡整體穩定性產生大的影響，但不同結構面延伸及相互組合對邊坡易產生楔形破壞、傾倒破壞和順層崩塌破壞現象。

結合該區邊坡巖性分組、地下水位以及構造特征，雖然以上不良地質因素均對邊坡總體穩定影響較大，不足以使該邊坡發生大規模失穩坍塌。邊坡破壞類型以小規模局部順層滑塌為主，總體上該邊坡總體完整性及穩定性較好。

4.4D區邊坡總體評價

該區本邊坡中部的+820～+940平臺主要巖性以強地開石化英安玢巖為主，在地質構造、地下水以及由于礦產開挖卸荷多重因素影響下以發生坍塌現象，同時由于坍塌卸荷牽引出現一條水平拉裂縫，該拉裂縫延伸發展及該區域巖體不斷坍塌容易導致上部邊坡體出現懸空發生失穩現象。根據現場調查，該邊坡結構裂隙發育，不同產狀的構造帶延伸切割，對該邊坡體局部地段安全性有一定影響，但對邊坡整體穩定性不會構成較大的威脅。

結合該區邊坡巖性分組、地下水位以及構造特征，雖然以上不良地質因素均對邊坡總體穩定影響較大，不足以使該邊坡發生大規模失穩坍塌;該邊坡目前主要破壞現象主要在于邊坡中部的+820～+940局部坍塌破壞為主，該區該邊坡總體完整性及穩定性較好，僅局部地段出現崩塌失穩現象。

5.建議

邊坡設計時必須考慮巖體的強度、構造面、風化程度、地下水情況等，設計不同的坡形坡率和相應的加固、防護和排水設施，定期進行邊坡與滑坡工程治理，有效杜絕巖體崩塌、滑坡災害的發生;對于可能發生災害的區域進行監測，比如順坡向的結構面區域以及排土場等，減少災害發生后造成的損失。

參考文獻：

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