安徽烏石山石灰巖礦設計采場終了邊坡穩定性分析

趙大千

(中國中材國際工程股份有限公司， 江蘇南京 211100)

1 礦山概述

安徽烏石山石灰石礦山為山坡露天礦，年產石灰石2200萬t。區內地貌屬低山丘陵。山體總體走向呈東西向，區內地勢總體特征為北中部高，南、北部低，最高點位于礦段北東部。礦床最低開采標高高于當地最低侵蝕基準面。

本區所處大地構造位置為揚子準地臺、下揚子臺坳，沿江拱斷褶帶安慶凹斷褶束西南部。區內基巖露頭良好，構造清楚，巖漿巖不發育。區域地層隸屬揚子地層區下揚子地層分區貴池地層小區。除白堊系、侏羅系缺失外，自志留系至第四系均有不同程度的出露。其中志留系～泥盆系為濱海相～陸相砂頁巖建造;石炭系、二疊系及三疊系為海陸交互相碳酸鹽巖建造和碎屑巖建造;第三系為陸相紅色碎屑巖建造;第四系為沖積洪積粘土、亞粘土及砂礫層等。

礦段內出露地層主要為二疊系下統孤峰組，上統龍潭組、大隆組;三疊系下統殷坑組、和龍山組、南陵湖組，中統東馬鞍山組和第四系。礦段內斷裂比較發育，根據其走向主要分為兩組:近東西向斷裂(F5、F6、F7)為走向與區域褶皺近于平行的縱向斷裂，長約2500～3500 m，角礫巖較發育，破碎帶比較狹窄。近南北向斷裂主要為F4，是走向與區域褶皺近于垂直的橫向斷裂。斷裂切錯地層，斷裂帶較寬，角礫巖非常發育，大小懸殊，膠結疏松，有大量方解石脈及鐵泥質充填其中。F4、F6、F7斷層切割礦體及邊坡，其中F6、F7垂直切割采場西側邊坡，F4走向與南側邊坡幾近垂直。斷層對邊坡穩定性會產生一定影響，但影響不大。

區內水文地質條件簡單，工程地質條件中等，環境地質條件簡單。礦區內無不良工程地質現象。本礦山巖石硬度系數一般為8～12。

2 礦山邊坡設計

2.1 采場總平面

烏石山水泥用石灰巖礦東段開采境界東西長1830 m，南北寬873～1550 m，礦山采掘終了情況如圖1所示。

2.2 采場邊坡設計參數

《水泥原料礦山工程設計規范》(GB 50598－2010)5.2條地質圈礦設計5.2.1款規定“石灰石礦山最終邊坡角:巖石硬度系數為8～14且開采最終邊坡高度小于240 m時最終邊坡角為45°～53°，最終邊坡高度小于180 m 時最終邊坡角為48°～57°”。

設計安全平臺寬4 m，清掃平臺寬8 m，安全平臺與清掃平臺間隔設置。礦山采場終了邊坡設計參數見表1。

2.3 邊坡穩定性分析

礦體北側終了邊坡位于三疊系下統(T1h)地層中，終了邊坡與地層傾向相同。根據地質報告，該側底板傾角為48°～60°，傾角由東向西逐步變陡。因此根據地層產狀，臺階終了邊坡坡面角確定為60°，終了邊坡角最大47°，小于底板傾角。礦區向北為下坡方向，無地表匯水進入礦區。生產中應加強對此邊坡的監測、維護，邊坡是穩定安全的。

南側和西側終了邊坡位于三疊系下統T1n礦層中，終了邊坡與地層走向反向，終了邊坡角分別為49.39°和 49.10°，邊坡是穩定安全的。

礦區的終了邊坡主要為礦區的北側及西側，北側順層邊坡由西向東高度逐漸降低，應重點關注此處邊坡。

礦區范圍內有F4、F6、F7斷層切割礦體及邊坡，其中F6、F7垂直切割采場西側邊坡，F4走向與南側邊坡幾近垂直。斷層對邊坡穩定性會產生一定影響，但影響不大。

綜上所述，礦區四周的邊坡是安全穩定的。斷層對邊坡的穩定性影響不大，局部產生垮塌應及時清理。礦區四周的匯水面積較小，無大的河流等地表水，降水對軟弱層產生一定影響，開采過程中需重視降水、溶洞產生的邊坡安全問題。

圖1 礦山采掘終了平面圖

表1 設計采場邊坡角度

3 防止邊坡坍塌措施

為保證開采邊坡的安全和配合防排水的要求，在礦山生產中應加強以下工作，確保邊坡的穩定性。

(1)本礦山的安全平臺寬4 m，清掃平臺寬8 m，安全平臺和清掃平臺間隔設置。

(2)臺階坡面角終了時為65°，工作時為75°，可根據巖層產狀向下調整。

(3)建立長期的邊坡觀測網，對不良地段、斷層進行定時、定點觀測，發現異常及時進行處理。根據礦區范圍內終了邊坡位置及賦存地質地形情況，邊坡監測點應主要設置礦區兩礦段的南東側邊坡外圍。邊坡監測應按《工程測量規范》(GB50026－2007)中“10.9滑坡監測”要求進行。

(4)在開采過程中不得在順向坡礦體底板切坡，保持底板的完整性。局部不得不切坡處，應視其需要采取適當的加固處理(如擋墻)。

(5)對軟弱邊坡、堅硬巖層邊坡上的破碎、巖塊松動、斷層錯開部位，應進行水泥護面、洞隙灌漿預以加固，必要時應削坡或留保安礦柱。

(6)開采至終了邊坡20～30 m時，爆破應采用預裂爆破，以保證邊坡的完整，減少人為破壞。

(7)加強礦山地質和礦山測量工作，必須設置專職的技術人員，觀察礦山地質現象的變化，測量溶洞裂隙帶和巖體塌陷帶的位置變化，監視采空區塌陷誘發的地表移動變形量。對塌陷帶和溶洞裂隙帶應長期定點、定時的連續觀測，并作好記錄及時分析，發現異常情況及時處理。

(8)公司管理層和礦山必須重視采礦作業的安全問題。必須建立全面的邊坡安全管理制度和嚴格的安全檢查制度。邊坡安全管理要體現“安全第一，預防為主，綜合治理”的方針，明確邊坡管理的目標和崗位責任。

(9)礦山應設置專職的安全技術人員，并納入公司的安全管理體系，專門負責邊坡的管理和檢查工作，檢查采場各要素，檢查接近最終邊坡地段的爆破作業是否符合設計要求;巡視檢查邊坡的危險和變形情況，發現異常情況要及時向礦山安全管理部門報告，并采取措施及時處理。

(10)在暴雨之后應加強對邊坡和采場的檢查。發現邊坡有滑塌預兆時，邊坡管理的安全技術人員有權制止剝采作業，撤出人員和設備，并向礦山負責人報告。

(11)坡上有可能滑動的巖塊或有大塊浮石時，必須及時處理。處理時要有可行的安全措施，受到威脅的作業人員和設備要撤到安全地點。

(12)建立邊坡巖體崩塌和巖體滑坡危害事故發生的應急救援預案。

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