露天礦邊坡治理技術的探討

李小龍

（無為華塑礦業有限公司，安徽 蕪湖 241000）

一、露天礦邊坡治理特點

（一）規模大，高邊坡，治理兼顧整體和局部

露天礦的邊坡規模較大，邊坡高度一般為150～300m，最高可以達到500～800m，邊坡走向延伸可以達到數公里，因而邊坡揭露的地層多，各部位工程地質條件差異大，變化復雜。要求治理對策既要考慮整體邊坡穩定性，又要兼顧關鍵部位、局部臺階的安全。

（二）邊坡位置固定，治理難度和要求高

在公路、鐵路、水利水電工程中，邊坡位置可根據實際工程條件，通過改路線、挖隧道、架橋梁等方式，合理繞避危險邊坡。而露天礦邊坡的位置是有礦帶決定的，這就注定其成坡位置不具選擇性，在邊坡開挖治理過程中，只能“兵來將擋，水來土掩”，這也造成了露天礦邊坡治理比其他邊坡工程更加復雜和困難，治理要求也更高。

（三）地質條件認知存在局限性和階段性，治理需和信息化施工結合

露天礦邊坡對地質條件的認知主要來源于兩個方面：一是前期儲量勘探，二是階段性邊坡勘察。前者主要是針對找礦做的地質工作，一般對邊坡穩定相關數據投入較少，工作具有側重點和局限性。后者一般是隨邊坡開采揭露及邊坡安全需求進行的，具有階段性。因此，邊坡治理對策要求綜合分析兩手資料，提取可靠信息后方能開展。治理對策完成后應結合施工及開采揭露情況機動調整應對。

（四）邊坡狀態動態性，治理對策應遵循動態設計，具一定前瞻性

巖體開挖與邊坡形成貫穿于生產過程的始終,開采的過程就是邊坡形成的過程,它是一動態過程。邊坡從地表開始,最初只有一個或幾個臺階,最終可能形成含有數十個臺階的高大的巖體邊坡,其形成過程一般需要數年或更長時間。上部邊坡形成后，受下部開挖影響，其應力分布狀態及穩定能力也在動態變化調整之中。邊坡治理應在整治現狀邊坡的同時，配合一定程度上結合后續開采的前瞻性計劃。

（五）時效性，治理防護量應合理

邊坡工程的最終形成亦標志著工程功能的完結和廢棄。因此邊坡治理以保證邊坡順利完成開采使命為結點，應盡量調整防護量科學合理，防止防護不足帶來安全隱患，也要避免防護過量，造成浪費。

（六）差異性，治理應分區段，分主次

露天礦的最終邊坡由上至下逐漸形成，上部邊坡服務周期長，下部邊坡服務期則相對較短，邊坡上部和下部暴露時間、應力分布、地質條件等不同，需要的設防力度也不同。邊坡治理應分區段根據部位不同，作用不同，有主次有層次的針對性布置。

二、方案分析

采取的方案為：優化境界+局部支護。優化境界主要是根據現狀頁巖層面進行削坡，在+206m 處設置平臺（現狀邊坡已沿層面開挖至+206m-210m，原推薦的+230m 平臺，已被開挖。根據現狀平臺位置，確定在現有+206m 平臺留置）。局部支護推薦方案給出了格構梁+錨桿錨索+掛網噴播。由于后期礦山會繼續向下開采，+180m 平臺留設寬度不會過大，同時格構梁質量較大，會增加邊坡的荷載，增加+180m 平臺的壓力。考慮到削坡后邊坡整體穩定性較好，本次設計對局部支護采取了優化處理：取消推薦的荷載過大的格構梁，通過隨機錨桿和掛網來增加邊坡的整體性，同時進行邊坡噴播防風化和軟化，能夠達到支護的目的。

三、隨機錨桿

（一）工程布置

治理區坡面削坡、危巖清理工程完成后，組織本公司相關設計人員和有實踐經驗的施工技術人員對該區域邊坡進行全面的檢查，確定需進行錨桿加固的具體

位置和范圍并進行測量定位，根據確定的范圍可對設計的隨機錨桿工程量做適當的調整。

（二）錨桿主要參數

設計采用全長粘結式砂漿錨桿，單根錨固力為100kN，錨桿桿體材料選用φ25mm 螺紋鋼筋(HRB400)，抗拉強度設計值取360kPa，鉆孔直徑為90mm，傾角20°，注漿采用M30 水泥漿，巖體與錨固體間粘結強度取400kPa，鋼筋與砂漿間粘結強度2.4Mpa，通過計算，結合削坡后的巖性，設計錨桿長度一般為6m（考慮到頁巖最終風化層厚度可達3m，本次錨桿在計算2.26m 的基礎上進行了加長），具體施工中可根據結構面的分布特征選擇錨桿長度，但需保證錨桿穿入穩定巖層2.26m。錨頭主要由墊板、螺帽和砼封錨組成。在每一錨桿加固范圍內，桿體注漿材料采用純水泥漿，標號為42.5 級；水灰比宜為0.40～0.45，漿體材料不應低于25MPa。掛網時應該充分利用已有的錨桿固定，形成主動防護網，既避免小錨桿的重復使用，節約工程投資，又增加了邊坡的整體性。

（三）工程量

根據初步估算，按坡面10m×10m 的間距布置錨桿，坡面面積約38434m2，估算總共需隨機錨桿385 根。考慮到地層和坡面結構面的變化，設計平均每根預留0.5m 的余量，共計2502.5m。可根據現場情況按照設計間距等要求做局部調整，如有較大范圍變動需經業主方及監理方共同確認。

四、截、排水工程

（一）坡頂截水溝

為減少水流對邊坡頂部殘積層和坡面復綠工程的沖蝕，本次擬在坡頂距離邊坡邊緣3～5m 處設置截水溝。設計雨水流量根據建設部頒發的室外排水規范，截排水溝設計重現期采用3a，由于項目區面積不大，降雨采用最大日降雨量設計。根據降雨觀測資料，無為縣規劃局采用解析法計算暴雨強度為q=180L/（s·hm2）；項目區坡頂主要為土石邊坡，綜合徑流系數取0.45；坡頂匯水面積約1.83hm2，經換算的雨水流量0.148m3/s。經計算，截水溝采用梯形開敞明渠，底寬0.6m，深0.5m，設計排水坡度大于0.3%，結構采用C20 混凝土預制塊（厚80mm）分塊拼砌勾縫，采用混凝土鋪底后鋪設100g/m2 的復合土工布防滲及變形。截水溝總長510.4m。

（二）坡面排水溝

為減少降水對坡面及平臺的沖刷，影響噴播復綠的效果，在坡體平臺處設置排水溝，將坡面匯水引入坡腳排水溝。排水溝采用矩形開敞明渠，底寬0.5m，深0.4m，設計排水坡度大于0.3%，結構采用C20混凝土預制塊（厚80mm）分塊拼砌勾縫，采用混凝土鋪底后鋪設100g/m2 的復合土工布防滲及變形。排水溝總長275m。

（三）坡腳排水溝

為將治理區匯水排出，設計在180m 平臺坡腳設置排水溝，排水溝與項目區外圍排水溝相連，排水溝規格與坡面排水溝一致，排水溝總長250m。

五、掛網客土噴播

客土噴播能全面防護坡面的同時滿足了業主環保綠化要求。邊坡經削（清）坡后，確保邊坡面平整，噴播范圍包括180m 以上全部揭露邊坡。總噴播面積為38434m2（含坡面和平臺）。設計對區內邊坡坡面修整后掛網客土噴播復綠。將水泥、混凝土綠化添加劑、腐殖質等與植綠種子均勻混合噴射到工程坡面，形成一層人工基質，厚10cm，有一定強度，不龜裂，抗沖刷，穩定的附著在坡面上，植物能在此基質上正常生長，特別適用于劣質土邊坡、巖石邊坡及混凝土邊坡的復綠工程。

施工工藝如下：施工工序：坡面清理——鋪網——植生基材噴播——養護設施布設——養護。

（一）鍍鋅鐵絲網鋪設植被混凝土護坡綠化工程必須鋪設14＃鍍鋅鐵絲網，將鐵絲網沿坡面順勢鋪下，鋪設時應拉緊網，鋪平整順后，用錨釘將網從上至下固定，固定時應使鐵絲網與坡面的距離保持4cm，網片的搭接長度為橫向100mm。包上坡頂長度不小于1～2m。用錨釘將其固定后，在鐵絲網與開挖邊坡間用木條鑲嵌，鋪平整后用L 型錨釘將其固定后進行施工，以確保基材穩定，不易流失。木條規格采用4cm×4cm×40cm 方木條，根據坡面梅花形布置，每平方米木條墊片的密度為5 塊，L 型錨釘采用Φ8mm 螺紋鋼，長600mm。

（二）錨釘施工要求按設計標準測量放線，用白灰做標記或插釬以便準確布孔。鉆孔時應垂直坡面或成10°～15°上傾角鉆入，一次成孔，孔間距允許偏差±50mm。成孔后及時插入錨釘，防止孔內積雜物、浮土等。如有注漿錨釘注漿后必須間隔24 小時以上，方可進行下一道工序。錨釘采用梅花形布置，間距1000mm×1000mm。錨釘長度300mm～500mm，坡頂、坡面較破碎及風化程度較嚴重錨釘應加粗加大到Ф22，加長到800mm～1000mm。錨釘外露長度80mm，在離坡面40mm 處與鍍鋅絲網綁扎。排水孔間距3000mm×3000mm，孔徑不小于30mm，孔深300mm。如坡面有滲水，需增加排水孔，并安裝PVC 管。

（三）種子配比設計植物種子的混配必須考慮植物間的生態生物搭配是否合理。冷季型和暖季型草種互相搭配。抗逆性強，適應粗放管理，具有一定的自播能力。選用冷暖季型草及豆科草種混播，如喬、灌木植物選擇：馬棘、胡枝子、紫穗槐、傘房決明、棘槐；草本植物選擇：高羊茅、狗牙根、黑麥草、百喜草。對于選好的種子應進行催芽處理，而后用木纖維、粘合劑、保水劑、復合肥、緩釋肥經過噴播機攪拌成噴播漿，在噴播泵的作用下，均勻噴灑在工作面上，做到不多噴，不漏噴。

（四）噴植施工要求植被混凝土拌合物在噴植前要攪拌均勻，攪拌時間不少于1 分鐘。噴植時噴槍口距坡面1000mm 左右，噴槍與坡面的夾角應盡量垂直，嚴禁仰噴，不允許漏噴，噴植次序從上到下，噴植完畢表面光滑平整。噴植厚度必須達到設計要求，偏差不應大于±10mm。噴植施工中必須控制好用水量，保證基質有足夠的含水量而不流淌。噴混植生施工分為基底和表層噴播，基底厚7cm、表層厚3cm 以上，表層配入種子。分層噴播有利于提高出苗率、成苗率，縮短見綠與覆蓋時間，降低生產成本和養護成本。要求確保灌木成苗密度大于5 株/m2。在噴植中應注意找平。做排水孔，間距、孔徑、孔深按設計標準執行。在面層噴射完成后，鋪蓋無紡布進行保墑。

（五）噴灌養護設施布設在坡面上布設噴灌設施，提高植被恢復初期養護效率和澆水均勻度，促進植物生長。橫向（主）水管沿坡頂及各級平臺布置，水管規格宜采用4 寸PVC 水管；縱向水管沿垂直坡頂線方向間距20m 布設，每10m 坡高間距布設噴頭，水管規格宜采用2 寸PVC 水管。以橫向（主）水管從多級泵站系統抽水至坡面養護區。

（六）養護要求噴混植生施工完成后，必須定期進行養護，養護內容包括澆水、施肥、補種、病蟲害防治等。在養護期內，應一直保持坡面濕潤至草種全滿、齊苗。噴播完畢后，蓋上遮陽網并灑水養護，遮陽網搭接長度不小于10cm。前期養護晴天每天澆水至少一次，可根據當天天氣情況相應調整，干旱季節適當增加澆水次數，雨季適當減少。澆水時應呈霧狀噴灑，避免直接對著面層噴射。澆水量以使混植土充分濕潤為宜。根據苗期生長情況適時進行施撒肥料，保證植物生長良好。后期澆水應遵循“多量少次”的原則。高溫季節及雨季，可覆蓋遮陽網，待草生長高度達4～5cm，揭開遮陽網，以免阻礙植物生長。施工完成一個月后，應全面檢查草本植物生長情況，對于生長明顯不均勻的位置應予補播處理。施工中后期植被逐漸演替發展，達到預定的植物群落形成、水土保持、景觀恢復等目標，應進行保育和更新等維持作業，同時開展植物的病蟲害防治工作。工程交工驗收后要求二年的養護期。

六、結論

本工程邊坡治理面積為38434m2；削坡后邊坡整體穩定性較好，但坡面可能發生碎石掉落等地質災害，需進行防護；本次設計提出防治方案為“坡面清理+加固錨桿+掛網噴播+截排水”；無為華塑礦業有限公司楊家嶺石灰石礦中采區南幫180m 以上邊坡治理工程具有較好的社會效益、經濟效益和環境效益。