非煤礦山露天開采一定期限后形成的高陡邊坡，對(duì)礦山的安全生產(chǎn)產(chǎn)生了極大的安全隱患，是影響礦山員工安全的最重大安全因素之一，所以對(duì)露天礦山最終邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性預(yù)測(cè)分析并提出切實(shí)可行的防治安全措施十分必要。

目前國(guó)內(nèi)外許多專家學(xué)者對(duì)露天礦山最終邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了大量研究，巖土工程系列軟件，對(duì)某水泥原料露天礦山進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性計(jì)算分析，對(duì)終了邊坡參數(shù)選取的合理性進(jìn)行驗(yàn)證；極限平衡分析軟件計(jì)算了邊坡的安全系數(shù)；運(yùn)用畢肖普法和Spencer法同時(shí)結(jié)合Geo-slope軟件和Stab軟件對(duì)礦山邊坡進(jìn)行了穩(wěn)定性分析；采用赤平投影法對(duì)邊坡楔形破壞模式進(jìn)行定性分析，同時(shí)利用極限平衡法對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行定量分析；采用有限差分法FLAC2D巖土邊坡分析軟件建立邊坡模型對(duì)其各個(gè)幫的邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算分析；基于安太堡礦過(guò)背斜區(qū)期末的地質(zhì)構(gòu)造、排土現(xiàn)狀和巖土物理力學(xué)性質(zhì)，采用極限平衡法對(duì)背斜區(qū)內(nèi)排土場(chǎng)邊坡進(jìn)行了邊坡穩(wěn)定性分析；采用定性和定量計(jì)算分析巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性；對(duì)某露天礦開采過(guò)程中邊坡的穩(wěn)定性問(wèn)題進(jìn)行分析處理，并通過(guò)數(shù)值模擬軟件對(duì)比利用削坡減載技術(shù)治理前后的邊坡穩(wěn)定性系數(shù)；基于極限平衡法，采用Slide數(shù)值分析軟件，分別計(jì)算不同工況下的排土場(chǎng)邊坡安全系數(shù)，并以排土場(chǎng)最小邊坡安全系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)不同工況下的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)與分析；探索礦邊坡穩(wěn)定性分析方法的選擇以及應(yīng)用；根據(jù)赤平投影及實(shí)體比例投影對(duì)云南某露天鋅鋼礦邊坡進(jìn)行了穩(wěn)定性分析和運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。

本文通過(guò)收集相關(guān)資料，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)踏勘，實(shí)地調(diào)查了礦山邊坡現(xiàn)狀情況，采用赤平投影方法和極限平衡法對(duì)貴州某水泥有限公司水泥用石灰?guī)r礦最終邊坡進(jìn)行定性評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)分析，同時(shí)就邊坡防治提出切實(shí)可行的安全措施。

2.1 礦山現(xiàn)有工程布局概況

礦山現(xiàn)為生產(chǎn)礦山，礦山總平面布置主要為露天采場(chǎng)、運(yùn)礦道路，該礦區(qū)沒(méi)有設(shè)置排土場(chǎng)。

2.2 設(shè)計(jì)工程布局

（1）礦山露天采場(chǎng)。礦區(qū)位于丘陵地貌，總體呈南北向展布，南北長(zhǎng)約262m，東西寬約125m，最高海拔標(biāo)高1684.00m，面積約0.1559km2，最低海拔標(biāo)高1609.00m，相對(duì)高差75m。為山坡型露天開采，最低開采標(biāo)高+1615m，礦山臺(tái)階高度為10m，安全平臺(tái)寬度4m，清掃平臺(tái)寬度6m，每2個(gè)安全平臺(tái)設(shè)置一個(gè)清掃平臺(tái)。臺(tái)階坡面角70°，采場(chǎng)最終邊坡角53°。

本礦區(qū)最終邊坡要素參數(shù)確定見表1。

（2）礦山道路。礦區(qū)內(nèi)部運(yùn)礦道路為簡(jiǎn)易公路和采場(chǎng)斜坡道，礦區(qū)外部運(yùn)輸為當(dāng)?shù)剜l(xiāng)村公路，安排適當(dāng)人力和財(cái)力進(jìn)行灑水降塵和路面維護(hù)。

（3）其他輔助設(shè)備。礦山其它輔助設(shè)施如機(jī)修房、設(shè)備倉(cāng)庫(kù)、加油站等布置在辦公生活區(qū)附近，便于機(jī)械的維修。

（4）開拓運(yùn)輸方案。本礦山已生產(chǎn)多年，現(xiàn)有公路一汽車開拓運(yùn)輸系統(tǒng)已相當(dāng)完善，此次預(yù)測(cè)

分析是針對(duì)原露天礦體延伸開采，因此，礦山仍采用公路開拓-汽車運(yùn)輸方式。根據(jù)礦山的年生產(chǎn)能力、選用的運(yùn)輸設(shè)備及道路的行車密度，設(shè)計(jì)道路等級(jí)為二級(jí)，泥結(jié)碎石路面。公路設(shè)計(jì)縱坡不大于8%，最小轉(zhuǎn)彎半徑10m，雙車道，路面寬度為5m，路肩寬度1m。汽車拐彎處設(shè)置不小于60m的緩坡段，道路施工及維護(hù)應(yīng)根據(jù)礦山二級(jí)道路標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工及維護(hù)。

（5）排土場(chǎng)。因礦山采出的覆蓋層剝離物可作為水泥黏土質(zhì)原料，而夾石層可與礦石進(jìn)行搭配使用，可搭配使用的夾石堆放至臨時(shí)堆場(chǎng)內(nèi)，故礦山未設(shè)置排土場(chǎng)。

2.3 開采方式及采礦方法

（1）開采方式。設(shè)計(jì)采用“自上而下分臺(tái)階開采”的露天開采方式。

（2）采礦方法。采用自上而下的分臺(tái)階中深孔爆破機(jī)械鏟裝的開采方法。臺(tái)階高度為10m，臺(tái)階坡面角65°，安全平臺(tái)寬度為5m，最低開采標(biāo)高為+1615m。終了臺(tái)階規(guī)劃：共形成+1615、+1625、+1635、+1645、+1655、+1665、+1675等7個(gè)臺(tái)階。其中安全平臺(tái)標(biāo)高:+1615m、+1625m、+1635m、+1645m、+1655m、+1665m、+1675m。

3.1 最終邊坡分區(qū)

采場(chǎng)最終邊坡分為四個(gè)工程分區(qū):北區(qū)、東區(qū)、南區(qū)、西區(qū)，主要位于現(xiàn)狀分區(qū)的一～三區(qū)內(nèi)。

北區(qū)位于礦區(qū)北側(cè)，北西側(cè)地層產(chǎn)狀：30°~31°∠13°~19°，邊坡傾向180°；傾角39° -73°；反向坡。

東區(qū)位于礦區(qū)東側(cè)，巖層產(chǎn)狀：94°~100°∠4°~15°，邊坡傾向200°~360°，傾角47°~72°；切向坡。 

南區(qū)位于礦區(qū)南側(cè)，巖層產(chǎn)狀：10°~ 55°∠20°~33°；邊坡傾向0°，傾角37°~58°；順向坡或近順向坡。

西區(qū)位于礦區(qū)西側(cè)，巖層產(chǎn)狀：10°~55°∠20°~33°；邊坡傾向90°，傾角37°~58°；順向坡或近順向坡。

3.2 最終邊坡赤平投影

在露天采場(chǎng)邊坡現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，根據(jù)邊坡現(xiàn)狀地質(zhì)條件，結(jié)合最終邊坡的產(chǎn)狀，利用赤平投影方法進(jìn)行最終邊坡穩(wěn)定性的預(yù)測(cè)分析，對(duì)最終邊坡的穩(wěn)定性及最終臺(tái)階邊坡作出定性分析。

最終臺(tái)階邊坡結(jié)構(gòu)面主要為巖層和節(jié)理，組成邊坡的巖石均為碳酸鹽類，以灰?guī)r為主，屬堅(jiān)硬巖體。

坡面與J3的交線:211°∠50°；對(duì)邊坡穩(wěn)定不利。如圖1，節(jié)理J3與坡面相交會(huì)產(chǎn)生切割體，其與坡向夾角為31°，與坡面夾角4°，切割體下滑力較小，存在崩塌的可能性小。預(yù)測(cè)北區(qū)最終臺(tái)階邊坡穩(wěn)定。

坡面與J1的交線：294°∠43°、坡面與J4的交線：240°∠46°；對(duì)邊坡穩(wěn)定不利。如圖2，坡面與節(jié)理J1相交、坡面與J4相交會(huì)產(chǎn)生切割體，其與坡向夾角為24°、30°，傾角43°、46°，與坡面的夾角1°、3°，均小于15°，屬穩(wěn)定類型；預(yù)測(cè)東區(qū)最終臺(tái)階邊坡穩(wěn)定。

坡面與J1的交線:55°∠52°、層面與J4的交線：34°∠13°；對(duì)邊坡穩(wěn)定不利。如圖3，層面與節(jié)理J4相交會(huì)產(chǎn)生切割體，其與坡向夾角為7°，傾角13°，小于15°，屬穩(wěn)定類型；坡面與J1相交會(huì)產(chǎn)生切割體，其與坡向夾角為14°，傾角52°，與坡面夾角為1°，切割體下滑力較小，存在崩塌的可能性小。預(yù)測(cè)南區(qū)最終臺(tái)階邊坡穩(wěn)定。

坡面與J1的交線:55°∠52°、層面與J1的交線:87°∠7°；對(duì)邊坡穩(wěn)定不利。如圖4、見表2，層面與節(jié)理J1相交會(huì)產(chǎn)生切割體，其與坡向夾角為15°，傾角7°，小于15°，屬穩(wěn)定類型；坡面與J1相交會(huì)產(chǎn)生切割體，其與坡向夾角為17°，傾角52°，與坡面夾角為1°，切割體下滑力較小，存在崩塌的可能性小。預(yù)測(cè)西區(qū)最終臺(tái)階邊坡穩(wěn)定。

綜上所述，礦區(qū)最終臺(tái)階邊坡穩(wěn)定。由于礦區(qū)邊坡存在不利于邊坡穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)面及其組合，在雨季期間易引發(fā)和加劇地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。若采場(chǎng)不按照安全設(shè)施設(shè)計(jì)的坡率、臺(tái)階高度限制及安全平臺(tái)寬度設(shè)置來(lái)開采或亂開亂挖，發(fā)生巖體崩塌/滑坡的可能性較大，預(yù)測(cè)該采場(chǎng)巖質(zhì)邊坡發(fā)生巖體崩塌/滑坡的可能性中等，對(duì)坡下的作業(yè)人員及車輛機(jī)械構(gòu)成較大的威脅，預(yù)測(cè)其危害程度中等，危險(xiǎn)性中等。建議按照安全設(shè)施設(shè)計(jì)設(shè)置參數(shù)進(jìn)行礦山開采，并在開采過(guò)程中實(shí)時(shí)排查礦山邊坡松散巖體對(duì)其及時(shí)清除。重點(diǎn)對(duì)西區(qū)邊坡進(jìn)行監(jiān)測(cè)，開采過(guò)程中可根據(jù)巖（礦）石裂隙產(chǎn)狀實(shí)際情況采取穩(wěn)定坡率法對(duì)高陡邊坡進(jìn)行處置或減小臺(tái)階坡角等方法等防治措施。

4.1 剝離臺(tái)階和工作臺(tái)階參數(shù)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行

礦山今后生產(chǎn)過(guò)程中，結(jié)束一個(gè)水平臺(tái)階開采時(shí)，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求檢查臺(tái)階高度和坡面角；臨近最終邊坡的采掘作業(yè)，必須按設(shè)計(jì)的寬度，預(yù)留安全平臺(tái)和清掃平臺(tái)，保持階段坡面角，不得超挖坡底。巖層破碎帶或穩(wěn)定性差的巖層應(yīng)采取支護(hù)措施。

4.2 加強(qiáng)邊坡爆破安全管理

在最終邊坡附近，爆破必須采用控制或減震措施，嚴(yán)格控制一次爆破的炸藥量，靠幫邊坡質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度應(yīng)小于24cm/s。

4.3 加強(qiáng)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管控

如果遇到可能滑坡坍塌區(qū)域，必須堅(jiān)持“先排險(xiǎn)后作業(yè)”，不能立即處理的，應(yīng)劃定危險(xiǎn)區(qū)、設(shè)立警示標(biāo)志，撤出相關(guān)人員，待制定出安全可行的施工方案后再采取措施。

4.4 做好邊坡維護(hù)和隱患排查

邊坡安全管理小組應(yīng)切實(shí)負(fù)起責(zé)任來(lái)，要定期定時(shí)加強(qiáng)安全檢查與觀測(cè)，專人負(fù)責(zé)，并建立技術(shù)檔案，加強(qiáng)邊坡的監(jiān)控和維護(hù)管理工作。對(duì)采場(chǎng)工作坡面的檢查應(yīng)每月檢查一次，不穩(wěn)定區(qū)域在暴雨后應(yīng)及時(shí)檢查，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即處理。

4.5 完善特殊天氣防治措施

礦區(qū)存在強(qiáng)降雨天氣，應(yīng)及時(shí)做好強(qiáng)降雨可能帶來(lái)的各種地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防措施，對(duì)各種構(gòu)建筑及時(shí)修復(fù)和加固，并通知場(chǎng)內(nèi)人員做好各種準(zhǔn)備及應(yīng)急工作。

4.6 做好邊坡穩(wěn)定的監(jiān)測(cè)工作

當(dāng)采場(chǎng)邊坡形成最終邊坡時(shí)，應(yīng)根據(jù)最終邊坡的穩(wěn)定類型、分區(qū)特點(diǎn)確定各區(qū)監(jiān)測(cè)級(jí)別。對(duì)存在不穩(wěn)定的最終邊坡應(yīng)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。在建立健全一系列的邊坡管理和檢查制度的情況下，可有效地減少邊坡的穩(wěn)定性對(duì)安全生產(chǎn)可能構(gòu)成的隱患。

礦山在今后的生產(chǎn)過(guò)程中，除了嚴(yán)格按設(shè)計(jì)規(guī)定的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行開采外，還應(yīng)加強(qiáng)邊坡管理和制定邊坡安全防范措施和事故應(yīng)急預(yù)案，認(rèn)真貫徹落實(shí)設(shè)計(jì)和安全預(yù)評(píng)價(jià)報(bào)告提出的各項(xiàng)安全措施，確保采場(chǎng)邊坡的穩(wěn)定。

(1)采場(chǎng)的邊坡危害等級(jí)為Ⅰ級(jí)，采場(chǎng)邊坡安全等級(jí)為Ⅱ級(jí)；

(2)采場(chǎng)現(xiàn)狀巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定；

(3)采場(chǎng)南側(cè)為順向坡，后期存在邊坡失穩(wěn)的隱患；

(4)通過(guò)對(duì)現(xiàn)狀原地形邊坡和現(xiàn)狀采場(chǎng)邊坡進(jìn)行削坡減載，增加邊坡的穩(wěn)定性，保障礦山的安全生產(chǎn)；

(5)本研究對(duì)設(shè)計(jì)的最終邊坡進(jìn)行了預(yù)測(cè)分析，東、南、西、北四個(gè)區(qū)最終臺(tái)階邊坡趨于穩(wěn)定；

(6)預(yù)測(cè)該采場(chǎng)終了巖質(zhì)邊坡發(fā)生巖體崩塌、滑坡的可能性中等，對(duì)坡下的作業(yè)人員及車輛機(jī)械構(gòu)成較大的威脅，預(yù)測(cè)其危害程度中等，危險(xiǎn)性中等。

作者：席政1，席德美2，席燕3，湛嬌4

所屬：1畢節(jié)市應(yīng)急管理服務(wù)中心；2盤州市水務(wù)局；3湖北省華網(wǎng)電力工程有限公司貴州分公司；4赫章縣第二中學(xué)

來(lái)源：《水泥工程》

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