云南某露天礦邊坡穩定性及壓腳方案研究

武尚榮，許 波

(1.昆明有色冶金設計研究院股份公司，云南 昆明 650051；2.中國銅業有限公司，云南 昆明 650051)

0 引 言

每年因滑坡等地質災害造成大量的經濟損失以及人員傷亡。而露天礦開采會形成大量的高陡邊坡，這些邊坡的穩定性直接影響礦山的安全生產。邊坡穩定性受自身巖體結構面以及巖體強度控制，開采對邊坡的影響也是重中之重，還有其他的如爆破、機械、地震以及風化作用等的影響，所以對露天礦邊坡穩定性研究一直以來都是伴隨著礦山的開采在不斷發展的。

1 工程地質概況

礦區地質及水文地質概況礦區地處東西走向構造帶香條村背斜的北翼東段，呈單斜形式。區內地質以寒武系下統梅樹村組含磷巖系為主，約占50 %以上。由北向南依次出露為泥盆系中上統、寒武系下統、震旦系上統燈影組，第四系分布于礦區邊緣。礦區為一山脈走向近東西、坡面北的單坡面，最高處尖山，標高2 225.75 m。山坡有南北向雨裂、沖溝切割，最低侵蝕基準面標高為1 883.15 m(海口河大煙囪水文站河床)，高差為342.6 m。

2 邊坡穩定性分析

2.1 邊坡穩定判別準則

根據《建筑邊坡工程技術規范》(GB50330—2013)中對邊坡安全系數的規定，采場邊坡安全評價準則為：邊坡安全系數Fs>1.10以上，即認為是安全的，Fs在1～1.10之間，認為是處于極限平衡狀態，Fs<1.0 時則不安全。

2.2 極限平衡法分析

2.2.1 參數的確定

根據礦區實際情況結合室內巖石力學試驗的要求，分別運用Hoek—Brown強度準則對巖石抗剪強度進行折減，求得對應巖體的抗剪強度數值，綜合考慮，確定出了巖體力學參數，見表1。

表1 巖體力學參數

2.2.2 現狀邊坡穩定性分析

運用理正軟件計算各剖面的穩定性，計算結果見圖1～3。

通過計算，得出各邊坡坡面的現狀安全系數值見表2。

表2 現狀穩定性計算結果表

從表2可以看出，現狀邊坡：1#～3#剖面安全系數在1.00～1.10之間，處于極限平衡狀態。

3 開采對邊坡穩定性的影響

通過分析計算3個剖面的邊坡往下持續開采的穩定性，得出結果見表3～5，圖3～5。

表3 1#剖面考慮下部采礦穩定性計算結果

表4 3#剖面考慮下部采礦穩定性計算結果

表5 5#剖面考慮下部采礦穩定性計算結果

4考慮壓腳方案后的邊坡穩定性

結合礦山地質勘探資料，采場邊坡1#～3#剖面穩性安全系數在1.00～1.10之間，采取對邊坡坡腳進行排土反壓，提高邊坡穩定性。上述露天礦邊坡治理技術方法不僅能有效解決邊坡向下延伸開采期間的穩定性，又能減少上部邊坡卸載工程量，進而實現采場內排土作業，降低排土成本。

方案具體為：1#～3#剖面線，預留30 m安全距離，以散體自然安息角38°進行廢石排土反壓，2050平臺至1975平臺，設計排土臺階段高排土臺階15 m、平臺寬度15 m。1975平臺至底部排土臺階段高20 m、平臺寬度15 m。排土體下部應設置擋墻或土擋等防止滾石滑落的工程措施。具體方案見圖6～8。

結合礦山地質勘探資料，采場邊坡1#～3#剖面考慮采礦后穩定性安全系數見表6。

剖面1和2沿相應平臺高度向下開采30 m后，安全性系數小于1.0，處于欠穩定狀態，建議開采到穩定標高后就開始排土反壓。剖面3沿相應平臺高度向下開采30 m后，穩性安全系數在1.00～1.10之間，采取對邊坡坡腳進行排土反壓，提高邊坡穩定性。

5 結 語

通過對礦山的現狀進行分析，我們可以得出礦山處于極限平衡狀態，存在不穩定的風險，通過對不穩定坡面采取不同壓腳方案，計算的結果表明，采取對邊坡進行壓腳可以有效地提升邊坡穩定性系數，進而使礦山可以達到安全高效的生產，此研究對類似不穩定礦山邊坡的處理具有一定的工程指導意義。