勝利東二號露天礦側邊坡失穩分析

【摘 要】勝利東二號露天礦南幫1#破碎站北部邊幫發生滑塌，滑坡區處在F68斷層帶與F68上盤4煤底板之上，根據數值模擬分析，滑坡為斷層帶泥巖弱層與煤層底板弱層組合的滑坡模式，滑坡機理主要為地層巖體受斷層構造的控制作用。

【關鍵詞】滑坡；FLAC；斷層

0 前言

大唐國際勝利東二號露天礦邊坡是由第四系、第三系、白堊系組成，成巖作用較差，為軟巖邊坡。由于煤層賦存較深，開挖會形成較深的礦坑和高邊坡，并且高邊坡上還將建設一些大型的采礦運輸等設施，因此邊坡穩定問題尤為重要，是露天礦安全生產和高產、高效的關鍵。

2011年10月13日，勝利東二號露天礦南幫1#破碎站北部996平盤邊幫發生局部滑坡，落體積約有9000m3。10月25日，該處發生二次滑坡，滑坡區長120m，寬30m，深度10m，滑落體積36000m3。滑體側方有羽狀裂隙（10～15m）并有延伸發展的趨勢。考慮到滑坡所在端幫上部南側有破碎站，故對其進行分析，以確定是否有進一步發展的趨勢，能否影響到破碎站等設施的安全。

1 滑坡地段工程地質條件

滑坡區域地層主要為第三系、白堊系，滑坡體巖層按從上到下排列為泥巖、砂巖、炭質泥巖、煤層。滑坡區主要構造為F68斷層，斷層走向N20°～55°E，傾向N35～70°W，傾角54°～67°，斷距54～210m，F68斷層與露天礦南幫斜交，斷層面已在此次滑坡中出露。煤系地層為NW傾伏的向斜構造，軸向與工作幫邊坡走向近于垂直。第三系含水層、6煤組含水層屬水文地質條件簡單的直接充水含水層。

2 數值模擬與滑坡機理分析

2.1 滑坡區邊坡穩定性數值模擬模型的建立

為盡可能反映滑坡區邊坡的穩定性，依據現場實際情況及對滑坡區邊坡的初步分析，本次模擬以滑坡區最嚴重處的滑坡前現狀邊坡為基礎。考慮到計算時應同時滿足精度要求及速度要求，將模型共劃分為20535個節點和15836個單元。

2.2 數值模擬分析

根據模型鉛直方向應力分布圖和水平方向應力分布圖（圖1）分析可以看出應力的分布主要受邊坡自身重力的影響，豎直應力在坡體表面向下，均隨著標高的降低而呈上升趨勢，在水平方向（坡外方向），由于弱層的作用致使坡體內應力分布不均，說明坡體內應力將沿著弱層釋放，即邊坡將巖弱層發生滑移變形；同時在弱層露頭的坡腳處應力分布亦未達到均勻分布狀態，說明此處邊坡處于不穩定狀態，容易出現失穩現象。

由圖2剪切應變增量圖可以看出，此處邊坡的破壞模式為剪切地表第四系、第三系、粉砂巖、泥巖及煤層底板處弱層相組合，并于煤層底板處擠出，形成塑性流變區域，即邊坡潛在破壞面。

2.3 滑坡機理分析

高角度正斷層F68是南幫滑坡區內發育最為顯著，活動最為強烈的巖石破裂面。一方面，F68斷層活動將區內巖體切割成規模不等的巖塊，破壞了巖石的整體性，使滑坡的產生成為可能；另一方面，斷層帶里的斷層泥在雨水的作用下極易膨脹、液化，從而潤滑斷層面，導致失穩的巖塊沿斷層面滑塌，而在發生兩次片幫之前，礦區都有較大的降水，降雨入滲成為片幫的誘發因素。

勝利東二號南幫地層內分布有各類軟弱結構面（層），其中白堊系地層間的軟弱結構面（層）具有塑性和膨脹性，延展性好，密度低，含水量高[1]。此次滑坡的次級活動面是4煤底板泥巖，呈層狀，膠結不充分，力學強度很低，最終導致滑坡體沿此處弱層面剪出。

另外，滑坡區下部，F68上盤4煤未及時清理，長期自燃，下部松散體又較多，邊坡過陡，坡體自身重力荷載等一系列原因共同作用下，加速了滑坡形成。

3 滑坡處理及影響

為不影響南幫的剝采工程，及時制定了清理計劃，預計在清幫后，邊坡角變緩，該區發生大規模片幫的可能性降低。雖然滑坡區周圍還存在裂縫，但滑塌范圍應會控制在30m內，由于破碎站與滑坡區警戒范圍距離為100m，暫時不會對破碎站造成影響。

4 結論與建議

影響勝利東二露天煤礦南幫邊坡穩定性的主要因素有巖性、弱層和斷層、水的作用等，尤其是弱層和斷層的存在是邊坡穩定性最不利因素。因此，應針對以上幾方面進行邊坡治理。通過對常規滑坡防治方法的分析，可采取以下幾方面措施對勝利東二號邊坡進行治理：

1）盡快建立完善的疏干排水系統，降低邊坡巖土體受動、靜水壓力的作用，降低滑坡風險。

2）通過改變開采程序而改變弱層揭露的時間和長度，對于預防滑坡或減輕滑坡災害會起到積極的作用。

3）建議完善地表地下監測網，加強監測，通過監測數據分析，保證邊坡失穩有效地預測預報。

【參考文獻】

[1]劉大野，陳立云，等.內蒙白音華一號露天煤礦首采區南（非工作）幫邊坡穩定性評價[J].2010，22（7）.

[責任編輯：薛俊歌]