斷層影響下采礦場邊坡安全穩定性研究

劉小飛

（四川省安全科學技術研究院，四川 成都 610000）

1 工程概況

該采石場規模為36萬t/a，采礦礦區面積0.0314㎞2，開采深度由1570m至1410m標高，礦山服務年限為7a。礦山全期采用露天開采方式，露天開采境界邊坡參數為臺階高15m，臺階坡面角70°（其中1570m-1560m以及1560m-1545m為50°），安全平臺寬度4m，每隔兩個安全平臺設置一個清掃平臺，清掃平臺6m，整體邊坡角50°-57°。

2 采場邊坡現狀穩定性

2.1 剖面選擇

選取現狀條件下邊坡穩定最不利斷面，分別截取兩個通過斷層的剖面A-A′位于采場北邊垂直或近似垂直于邊坡，落差近130m，對現狀邊坡穩定性進行判識。

2.2 參數選擇

根據原設計報告中建議值和工程經驗值確定巖層的物理力學指標，如表1。

表1 巖層各項力學指標值

2.3 計算模型

根據剖面A-A′可知，由斷層和潛在結構面構成為最危險的滑面，分別選取通過兩個斷層的滑面來計算邊坡現狀的穩定性。

2.4 計算結果與分析評價

采用余推力法計算不同工況下的結果如表所示。

表2 剖面A-A′不同工況下邊坡穩定性計算結果表

穩定性計算結果表明：A-A′剖面通過F3、F8斷層的邊坡在自然和地震條件下K＞[K]（許用值），處于穩定狀態，在暴雨條件下K＜[K]（許用值），處于不穩定狀態。

綜上所述，采場邊坡在斷層F3、F8的影響下，在暴雨條件下，邊坡處于不穩定狀態，極易出現失穩垮塌。

3 治理方案

3.1 礦區范圍變更

將西部邊坡向西擴，與原來的西部采空區貫通。西部邊坡向西擴后，東西走向的北部邊坡雖然被F8、F3兩條斷層切割為三段，但因北部邊坡與F8、F3兩條斷層走向幾乎垂直，故不會影響北部邊坡的安全穩定性。

將安全治理范圍向南部擴大至開采露天底1410m水平，降低南部陡峭山坡高度在34m左右，在1410水平形成長約400m、寬約200m的大平臺，避免崩塌、垮塌、滑坡等地質災害對省道S310寧華路段交通及其下方9戶村民房屋及人生安全的影響。同時，采場臺階下降時，不留南端幫，避免形成“鯽魚背”似的南部端幫，確保采場生產安全、省道寧華路交通安全和礦區南部爛壩村七社村民民房及人生安全。最終治理效果如圖1所示。

圖1 最終治理效果圖

3.2 斷層治理

根據礦區斷層走向，調整該礦山采場主要邊坡走向，即將與斷層走向約一致的原設計西部邊坡為主邊坡調整為約垂直于斷層走向的北部為主邊坡。礦區邊坡開采參數維持原設計。

3.3 治理后邊坡穩定性校核

選取治理后的最終邊坡I-I′剖面進行穩定性校核（見圖2）。

圖2 I-I′剖面線

穩定性計算結果如表3所示。

表3 剖面I-I′不同工況下邊坡穩定性計算結果表

穩定性計算結果表明：I-I′剖面的邊坡在自然、地震、暴雨條件下都處于穩定狀態，滿足安全要求。

4 結論

（1）根據礦區斷層走向，調整該礦山采場主要邊坡走向，即將與斷層走向約一致的原設計西部邊坡為主邊坡調整為約垂直于斷層走向的北部為主邊坡。

（2）擴大礦區范圍，向西與采空區貫通，向南部擴大至開采露天底1410m水平，從而保證省道寧華路交通安全和礦區南部爛壩村七社村民民房及人生安全。

（3）采用余推力法得出治理后的邊坡穩定性結果為在自然、地震、暴雨條件下均處于穩定狀態。