巖土工程勘察在露天礦邊坡治理中的作用

陶東山，徐昊飛，張 園

（1.江西省地礦局九一六大隊，江西 九江 332000；2.江西工程高級技工學校，江西 南昌 330000）

現如今常用的露天礦邊坡治理大致可分為工程護坡和生物護坡兩種方法[1]。兩種邊坡治理的具體方法，包括：三維植被網、噴混植生、格構護坡、錨噴支護等。由于露天礦開采技術受到廣泛運用，邊坡問題是露天礦山最頻繁的地質災害，嚴重威脅礦山安全和持續穩定生產。露天礦邊坡出現問題的主要原因包括：基坑開挖坡度不夠，沒有根據土的特性分別放坡；在有水體作用的土層開挖時，未采取有效降排水措施，造成土體失穩；邊坡頂部的堆載過大，或受外力振動影響，使邊坡內剪切應力增大，邊坡土體承載力不足；未做好巖土工程勘察，土質松軟未達到開挖深度要求以及開挖次序、方法不當。

巖土工程勘察在20世紀60年代由歐美國家提出，是根據土木工程在實踐中所形成的技術體制。巖土工程勘察技術在實際應用中逐漸成熟，尤其在露天礦邊坡的治理方面有著明顯的優勢。結合對以往所發生過的滑坡事件研究，發現很多露天礦邊坡實際治理過程中雖然實施了治理工程，但施工結束后再次發生滑坡，因為該滑塌體位于采場邊坡的上部，仍存在較大安全隱患。為此，本文通過研究巖土工程勘察在露天礦邊坡治理中的作用，致力于通過巖土工程勘察，充分與巖土工程施工現場的實際情況相符合，與邊坡回填、內排壓腳、排水以及減壓等措施相結合，共同實現露天礦邊坡治理。

1 巖土工程勘察在露天礦邊坡治理中的作用

1.1 制定邊坡回填方案

首先，通過巖土工程勘察結果構建露天礦邊坡地質模型，從而確定露天礦邊坡治理的難易程度指標，并根據具體指標制定邊坡回填方案。基于巖土工程勘察構建的露天礦邊坡地質模型，如圖1所示。

圖1 露天礦邊坡地質模型圖

通過圖1可知，砂巖、泥巖、煤層以及排序物分別為影響露天礦邊坡治理效果的四大因素[2]。本文根據巖土工程勘察制定的邊坡回填方案，必須滿足邊坡的表面平整度達到20度。針對堆場內含有砂巖、泥巖、煤層以及排序物邊坡主要為碎石土組成的土質邊坡，露天礦邊坡治理難度為一級。必須利用基于巖土工程勘察得到的露天礦邊坡地質模型逐層治理，對設有多層內支撐擋土體系的基坑，應按設計確定開挖深度，不許超深開挖。挖土機械、運輸車位于基坑邊時，宜采用搭設平臺，鋪設走道板等措施支撐承重設備，以減少邊荷對擋土結構的側壓力。在進行深基坑噴錨施工時，一旦遇到邊坡為回填土或者暗浜出現時必須注漿加固，摻水泥或石灰換填。這樣一來，就能夠提高露天礦邊坡的穩定性。針對堆場內含有砂巖、泥巖以及煤層邊坡主要為高山丘陵地貌的邊坡，坡區附近無崩塌、滑坡、泥石流等不良地質現象，也未發現墓穴、防空洞等對工程不利的埋藏物。因此，露天礦邊坡治理難度為二級，只需要利用基于巖土工程勘察得到的露天礦邊坡地質模型進行定點支護，就能夠滿足邊坡的安全坡率，且坡面無排水、泄洪設施，若遇暴雨或地震時極易發生滑坡、泥石流等災害。針對堆場內只含有砂巖以及泥巖的邊坡表現為大面積間歇性緩慢抬升，地殼處于穩定的弱震環境，抗震設防烈度高，露天礦邊坡治理類別為三級。根據巖土工程勘察推斷場地季節性凍土標準，只要基礎埋置深度不小于該深度，擬建場地地基土具Ⅰ級不凍脹性，保證露天礦邊坡治理整體處于基本穩定-穩定狀態。通過巖土工程勘察，根據露天礦邊坡地質模型的標高，得出露天礦邊坡治理在天然狀態下基本穩定，在暴雨飽水、天然狀況疊加地震的狀態下處于欠穩定至不穩定狀態。本文建議針對露天礦邊坡治理難度大的邊坡，在堆場內邊坡采用臺階式分級放坡，每10m高設一馬道，馬道寬度不小于4m，放坡坡率建議為1：2.0。與此同時使用兩臺挖掘機伸縮巨臂，一臺在邊坡滑塌體的頂部挖掘起堆積的巖石往下推滾，另一臺則在邊坡下一個平臺將推滾下的巖石再往低處推送，兩者形似“接力”。綜上所述，建議對露天礦邊坡治理難度為一級以及二級的邊坡缺陷區域進行修繕，并定期進行維護，更換種植土，并做好坡面截排水和在坡面綠化等綜合防護措施。對露天礦邊坡治理難度為三級的坡面綠化建議選用根系發達的油松、側柏、楊樹、旱柳、臭椿、槐樹、楓樹和皂角等，以起到固結邊坡的作用。

1.2 內排壓腳

在巖土工程勘察時，若面臨露天礦邊坡治理這類復雜地質條件時必須加密勘察點[3]。首先，在每個露天礦邊坡治理工作區主要土層的原狀土試樣或是原位測試數據不能少于6組，排除取樣的偶然性。勘探點可以按照巖土工程勘察的相關規范在建筑物周邊線以及角點布置，由于在露天礦邊坡實際治理過程中會對建筑范圍內的主要受力層產生影響，當下臥層起伏較大時，必須在原有兩個勘探點中間增加一個勘察點，查明地質信息具體變化，此時勘探點不宜少于3個。在設置勘察點時可以結合勘探手段，采用鉆探與觸探相配合，尤其是在露天礦邊坡治理復雜地質條件、濕陷性土、膨脹巖土、風化巖以及殘積土地區，還需布置適量探井。對于詳細勘察的單棟高層巖土工程勘察點的布置，應滿足對地基均勻性評價的基本要求，勘探點不能少于4個；而對密集的高層建筑群，勘察點可適當減少，但必須保證每棟建筑物至少有1個勘察點。一般情況下，面對露天礦邊坡治理復雜地質條件下詳細勘察的勘探點布置間距大約在15至30m。

在露天礦邊坡治理時，還應該根據巖土工程勘察信息做好地面排水和降低地下水位工作，檢查定位放線、排水和降低地下水位系統，合理安排土方運輸車的行走路線及棄土場。除此之外，必須對露天礦邊坡鄰近建筑物、構筑物、給水、排水、電力等地下管線進行調查，摸清位置、埋設標高、基礎和上部結構形式，當處于基坑較強影響區域范圍內必須采取可靠措施保護，當鄰近建筑物可能受基坑開挖影響時，應詳細調查其已有裂縫或破損情況，并做好記錄。露天礦邊坡治理主要應用的勘測點鉆孔可以分為普通鉆孔以及技術性鉆孔，技術性鉆孔的深度一定要比普通鉆孔要深。結合當地露天礦邊坡治理要求，埋藏的河道、溝浜、墓穴、防空洞、孤石等對工程不利的埋藏物不能用管樁，其余地方全部用沖孔樁。大體確定基礎勘測形式后，可以根據巖土工程勘察工作區臨近地塊的地層情況，將兩項數據相結合，得出一個初勘的深度。在此基礎上，對露天礦邊坡基坑塌方，應清除塌方后采取臨時性支護措施；對永久性邊坡局部塌方，應清除塌方后用石塊填砌或用2:8、3:7灰土回填嵌補，和土接觸部位做成臺階搭接，防止滑動；或將坡度改緩。同時，應做好地面排水和降低地下水位的工作。在露天礦邊坡治理中進行挖、填方的平衡計算，做好土方平衡調配。根據土質情況，對土體進行分類也是十分重要的。一般情況下，露天礦邊坡的坡率為1：0.33，1：0.4，1：0.5，1：0.7等。通過巖土工程勘察進行內排壓腳常用的治理方法為：土體加固，即用鋼板或方木進行支撐，或者打擋土墻流沙體土體應進行懸掛鋼筋網片進行錨噴注意的問題：在邊坡邊緣處嚴禁停駛機械和車輛，堆土位置為距離邊坡1.5m，且在邊坡處設置護欄。

2 結語

為確保我國露天礦邊坡治理工作能夠健康、可持續發展的基礎上，本文通過研究巖土工程勘察在露天礦邊坡治理中的作用，分別對不同的露天礦邊坡治理難度等級的邊坡提出具有針對性的露天礦邊坡治理建議。通過基于巖土工程勘察的內排壓腳對露天礦邊坡治理技術應用分析，致力于在確保邊坡安全、穩定的前提下，尋找新的礦點，為治理露天礦邊坡環境，可持續的開展找礦工作奠定理論基礎。但本文沒有針對某一具體露天礦邊坡治理進行實例分析，巖土工程勘察在露天礦邊坡治理中的實用性有待進一步研究。為此，在日后露天礦邊坡治理的研究中還會對這一方面進行更加深入的研究，致力于取得更加理想的治理效果。