首鋼水廠鐵礦滑坡體位移監(jiān)測(cè)及安全施工措施

呂惠儒

(首鋼礦業(yè)公司水廠鐵礦)

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首鋼水廠鐵礦滑坡體位移監(jiān)測(cè)及安全施工措施

呂惠儒

(首鋼礦業(yè)公司水廠鐵礦)

針對(duì)水廠鐵礦邊坡地質(zhì)特點(diǎn)，對(duì)其邊坡位移變化進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用極限平衡法進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析，提出了削坡減載方案，對(duì)局部不穩(wěn)定的單臺(tái)階邊坡進(jìn)行了錨固處理，并對(duì)確保邊坡安全施工的措施進(jìn)行了分析，對(duì)于確保采場(chǎng)安全生產(chǎn)有一定的參考價(jià)值。

地質(zhì)特征邊坡位移極限平衡法邊坡穩(wěn)定性措施

水廠鐵礦是1座大型火山沉積變質(zhì)巖型磁鐵礦床，具有礦石儲(chǔ)量大、品位較高、埋藏淺，便于露天開(kāi)采等特征，其北區(qū)采場(chǎng)邊坡受北山復(fù)向傾斜構(gòu)造的控制，向斜兩翼構(gòu)成采場(chǎng)上下盤(pán)邊坡的順坡傾向特征，兼之采場(chǎng)范圍大、邊坡長(zhǎng)、垂直高度深，礦區(qū)斷層、節(jié)理構(gòu)造發(fā)育，邊坡巖體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，以及采礦工藝設(shè)計(jì)組合特征等因素的綜合影響，使得邊坡的潛在破壞類型具有復(fù)雜性和多樣性。在采場(chǎng)爆破振動(dòng)及水等因素的綜合作用下，易導(dǎo)致礦山發(fā)生滑坡等災(zāi)害，給首鋼水廠鐵礦的安全生產(chǎn)帶來(lái)了嚴(yán)重威脅。2008年4月7日，首鋼水廠鐵礦80～56m水平(13#～15#線)邊坡曾發(fā)生過(guò)沉降變形，區(qū)域水平面積3 200m2，走向長(zhǎng)度72m。80～68m水平聯(lián)絡(luò)公路上發(fā)育2條裂縫，呈圓弧狀，56～34m水平坡面出現(xiàn)數(shù)條裂縫。2010—2014年的5個(gè)汛期期間均未發(fā)育新裂縫，2015年1月4日再次發(fā)生沉降變形，且裂縫有發(fā)展的趨勢(shì)，嚴(yán)重影響了水廠鐵礦的安全生產(chǎn)。為確保采場(chǎng)的安全生產(chǎn)，有必要對(duì)其邊坡沉降變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

1　邊坡位移監(jiān)測(cè)

針對(duì)本研究滑坡治理區(qū)域，在平面圖上選擇1條剖面(圖1)，在其剖面布置適當(dāng)?shù)奈灰票O(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)其水平、垂直位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析。根據(jù)水廠鐵礦邊坡特點(diǎn)，并綜合考慮各影響因素，在+80m平臺(tái)與+34m平臺(tái)布置了2個(gè)監(jiān)測(cè)樁(分別對(duì)應(yīng)1#、2#監(jiān)測(cè)點(diǎn))，監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖2、圖3。

圖1　A-A剖面監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

圖2　水平位移與時(shí)間的關(guān)系

圖3　垂直位移與時(shí)間的關(guān)系

由圖2、圖3可知：①+80m平臺(tái)與+34m平臺(tái)均出現(xiàn)了裂縫，邊坡頂部(1#監(jiān)測(cè)點(diǎn))的水平位移明顯大于邊坡底部(2#監(jiān)測(cè)點(diǎn))，這是由于在坡頂附近的巖體節(jié)理構(gòu)造發(fā)育，在爆破振動(dòng)的作用下，裂縫在原有的基礎(chǔ)上向外擴(kuò)展；在邊坡底部，由于邊坡結(jié)構(gòu)面較好，巖體較完整，故其位移變化較小，垂直位移變化不明顯。②1#監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移變化有增大的趨勢(shì)，2#監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移變化趨緩，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查，+80m平臺(tái)上出現(xiàn)了4條長(zhǎng)度不等的裂縫，裂縫寬0.1～0.5m不等，沉降0～10mm，2根廢電柱桿發(fā)生了一定程度的傾斜；+34m平臺(tái)坡面發(fā)育數(shù)條長(zhǎng)、寬、深不等的裂縫，局部范圍內(nèi)出現(xiàn)巖體掉塊現(xiàn)象，裂縫寬0.1～0.3m不等，沉降不明顯，與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)較一致。

根據(jù)上述分析，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，采取削坡減載(單臺(tái)階65°+寬平臺(tái))+錨固的方案治理滑坡，采用較大設(shè)備(4m3電鏟)對(duì)現(xiàn)有公路進(jìn)行適當(dāng)外擴(kuò)，對(duì)滑坡體進(jìn)行清除，對(duì)部分邊坡體進(jìn)行削坡減載，形成高12～24m、坡度65°的單臺(tái)階，臺(tái)階寬12～16m，削坡范圍主要為-10m以上區(qū)域。在滑坡體研究設(shè)計(jì)范圍內(nèi)清坡、削坡方量約16.6萬(wàn)m3。削坡后，對(duì)局部不穩(wěn)定的單臺(tái)階邊坡進(jìn)行錨固處理，對(duì)破碎坡面進(jìn)行噴錨網(wǎng)處理，主要采取預(yù)應(yīng)力錨索、長(zhǎng)錨桿、鋼軌樁、框架梁、噴錨網(wǎng)、排水孔等綜合措施[1-6]。邊坡穩(wěn)定性分析結(jié)果如表1～表4所示。

表1　-65～+80 m現(xiàn)狀邊坡整體穩(wěn)定性分析

表2　65°單臺(tái)階+34～+80 m邊坡穩(wěn)定性分析

表3　削坡減載后-65～+80 m現(xiàn)狀邊坡整體穩(wěn)定性分析

表4　削坡減載后65°單臺(tái)階+34～+80 m邊坡穩(wěn)定性分析

由表1～表4可知：現(xiàn)狀邊坡在無(wú)震與有震的情況下均處于不穩(wěn)定狀態(tài)，邊坡安全系數(shù)分別為0.977、0.924，邊坡安全系數(shù)較低，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，故需對(duì)其邊坡進(jìn)行適當(dāng)?shù)南髌聹p載處理，提高邊坡的整體穩(wěn)定性；考慮水廠邊坡地形等因素的限制，對(duì)其邊坡-20～+80m臺(tái)階進(jìn)行削坡，此時(shí)的邊坡安全系數(shù)在無(wú)震與有震的情況下分別為1.373、1.311，剩余滑動(dòng)力為0，邊坡安全系數(shù)達(dá)到要求，穩(wěn)定性增強(qiáng)，可見(jiàn)經(jīng)過(guò)削坡減載后，改善了邊坡的穩(wěn)定性。

2　安全施工措施

①加強(qiáng)施工期的安全監(jiān)測(cè)，重點(diǎn)對(duì)危巖處的巖體進(jìn)行巡視檢查，及時(shí)對(duì)施工期的邊坡穩(wěn)定程度進(jìn)行評(píng)價(jià)；②礦山爆破時(shí)，作業(yè)人員不得在邊坡坡腳處停留避炮，以免坡頂浮石墜落傷人，須在爆破之后，及時(shí)清除作業(yè)范圍內(nèi)邊坡存在的松動(dòng)浮石，確保后方作業(yè)持續(xù)進(jìn)行；③加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)的巡視工作，對(duì)節(jié)理發(fā)育處的坡面進(jìn)行重點(diǎn)觀測(cè)，若發(fā)現(xiàn)危巖體，應(yīng)及時(shí)清除，以防崩落傷人；④施工過(guò)程中應(yīng)有效防止上部區(qū)域腳手架在搭設(shè)及拆卸過(guò)程中鋼管及扣件滾落至下部施工區(qū)域造成人員傷害、設(shè)備受損等；⑤做好導(dǎo)流溝的溝槽開(kāi)挖施工工作，確保雨季來(lái)臨時(shí)邊坡表層匯集的雨水可及時(shí)排出，提高邊坡穩(wěn)定性。

3　結(jié)　語(yǔ)

在分析水廠鐵礦邊坡地質(zhì)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)其邊坡位移進(jìn)行了監(jiān)測(cè)并對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了詳細(xì)討論，結(jié)合水廠鐵礦邊坡坡面巖體特征，對(duì)確保邊坡安全施工的措施進(jìn)行了探討，為類似礦山邊坡治理提供參考。

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2016-03-30)

呂惠儒(1971—)，男，注冊(cè)安全工程師，工程師，064405 河北省遷安市。