復雜易風化露天邊坡分區支護技術及其效果評價*

姚 松，任 卓,鄭祿璟

(1.中色非洲礦業有限公司， 贊比亞 基特韋 22592; 2.西山煤電(集團)有限責任公司東曲煤礦，山西 太原 030200; 3.貴州錦豐礦業有限公司， 貴州 貞豐縣 562204)

復雜易風化露天邊坡分區支護技術及其效果評價*

姚 松1，任 卓2,鄭祿璟3

(1.中色非洲礦業有限公司， 贊比亞 基特韋 22592; 2.西山煤電(集團)有限責任公司東曲煤礦，山西 太原 030200; 3.貴州錦豐礦業有限公司， 貴州 貞豐縣 562204)

錦豐金礦礦體及圍巖復雜破碎且極易風化，邊坡穩定性差，破壞模式多樣，為了保證礦山開采的順利進行，對不同邊坡采用不同的支護技術，取得了良好的支護效果和經濟效益。通過分析邊坡的破壞模式制定支護標準分類，詳細介紹了邊坡分區支護，并對不同支護方法的支護效果進行客觀評價，對類似露天邊坡的加固支護具有一定的借鑒意義。

復雜邊坡；破壞形式；分區支護；支護效果

0 引 言

錦豐金礦位于貴州省黔西南州貞豐縣，由于礦化帶受斷裂帶控制，且蝕變作用強烈，礦體及圍巖極易風化泥化，邊坡垮塌現象時有發生。造成露天高陡邊坡穩定性差，這種條件下國內多采用緩坡開挖[1￣2]。

為了提高經濟效益和保證露天開采的順利進行，根據“陡幫開采”、“分區支護”的新思路，錦豐金礦采用了長錨索、鋼網、鋼帶、濕噴混凝土、抗滑樁等多種邊坡支護措施，確保了露天開采的順利進行，并取得了良好的經濟效益[3￣6]。

1 邊坡破壞模式及支護標準分類

1.1 邊坡破壞模式

根據類似礦山經驗[7￣8]，錦豐露天礦邊坡破壞模式主要有：

(1) 順層滑坡。當巖層的走向和傾向與邊坡的走向和傾向近似一致，且巖層的傾角小于邊坡的傾角時可能發生順層滑坡。如南邊坡580-620 mRL，曾發生面積達4500 m2的大范圍順層滑坡。

(2) 楔形體滑坡。當兩個斷層面相交并與邊坡面形成楔形體，或者巖層面與斷層面、邊坡坡面形成楔形體時可能發生楔形體滑坡。楔形體的巖體一般較為破碎，在重力、爆破振動等外部擾動作用下易于發生垮塌事故。

(3) 傾倒滑坡。傾倒滑坡通常發生在巖體傾角較大，且巖層與邊坡的走向近似一致的位置，如西部邊坡580-620 mRL。

(4) 松散土體滑坡。露天礦西部和北部地表的松散土體厚度超過10 m，該松散土體的穩定性較差。在露天開采過程中，原有的應力平衡發生改變，常常在大雨過后發生松散土體的整體滑移失穩。

1.2 支護標準分類

根據礦山邊坡巖體條件、邊坡失穩危害程度等多種因素綜合考慮，將支護標準分為五類，即：破碎巖體邊坡；順層邊坡；臨時邊坡；運輸道路邊坡及安全平臺；土質邊坡。

除臨時邊坡外，破碎巖體邊坡、順層邊坡、運輸道路邊坡、土質邊坡均為最終邊坡。

2 分區支護方式統計

按照東、南、西、北以及冗半五個區域詳細統計了不同的支護區域。

(1) 東部區域。東部邊坡支護位置圖及支護方式見圖1和表1。

圖1 東部邊坡支護位置

序號區域位置支護方式E1540-530東南部長錨索+鋼網+錨桿+噴漿E2590-600北東部長錨索+鋼網+錨桿+噴漿E3600-595東部長錨索+鋼網+錨桿+噴漿E4540-535東部長錨索+掛網+短錨桿+噴漿

(2) 南部區域。南部邊坡支護位置及支護方式見圖2和表2。

圖2 南部邊坡支護位置

序號區域位置支護方式S1620-600南部削坡削坡，減緩邊坡角，并采取長錨索+鋼網+錨桿+噴漿S2540-530南鋼網+錨桿+噴漿支護S3580-565南部掛網+錨桿+噴漿支護S4580-560東南長錨索+掛網+噴漿支護S5507．5-502．5東南10m長錨索+小型鋼網S6570-565南部掛網+錨桿+噴漿支護泄水孔4個，深20mS7570-560南部長錨索+噴漿+掛網+錨桿支護+泄水孔S8520-510南部長錨索+掛網+錨桿+噴漿+泄水孔S9520-515南部長錨索+小型鋼網+泄水孔S10510-505南部長錨索+掛網+噴漿+泄水孔S11530-505西南長錨索+掛網+噴漿+泄水孔

(3) 西部區域。西部邊坡支護位置及支護方式見圖3和表3。

(4) 北部區域。北部邊坡支護位置及支護方式見圖4和表4。

圖3 西部邊坡支護位置

序號區域位置支護方式W1660-620西部削坡削坡，減緩邊坡角，長錨索+鋼網+錨桿+噴漿，對風化表土層，采取防水布覆蓋W2540-530西長錨索+鋼網W3610-600西北長錨索+鋼網+錨桿+噴漿W4590-585西北掛網+噴漿+短錨桿W5550-560西部掛網+錨桿+噴漿支護W6530-520西部長錨索+掛網+錨桿+噴漿支護W7530-525西部長錨索+鋼網+噴漿W8530-525西部長錨索+錨桿+掛網+噴漿

圖4 北部邊坡支護位置

序號區域位置支護方式N1700-640北部削坡削坡，減緩坡度N3580-575北邊坡長錨索+鋼網N4595-600西北部長錨索+掛網+短錨桿+噴漿N5550-545北部長錨索+鋼網N6560-550北部掛網+短錨桿+噴漿N7530-520北部運礦道下方掛網+噴漿+抗滑樁N8510-505北部長錨索+鋼網

(5) 冗半區域。冗半區域支護位置及支護方式見圖5和表5。

圖5 冗半區域支護位置

序號區域位置支護方式RB1640S抗滑樁RB2640-635西北長錨索(637mRL)+鋼網

3 露天邊坡分區支護方法

3.1 長錨索+鋼網+錨桿+噴漿

3.1.1 支護技術參數

臺階高為20 m，安裝6排長錨索，排間高差為3.6 m。在長錨索之間安裝管縫錨桿固定鋼網。管縫式錨桿長度為1.8 m，其間排距與長錨索相同(見圖6)。

圖6 破碎巖體邊坡支護長錨索及錨桿分布

3.1.2 支護效果評價

該支護方式支護效果好、使用范圍廣泛，但工藝較復雜，設備材料等資金投入較大，施工作業周期相對較長。

該支護方式為露天邊坡支護的主要方式，適用于較破碎邊坡，如斷層破碎帶、褶皺軸部、礦體破碎帶等；順層邊坡，如南部邊坡；重點區域，如運礦道下方、清掃平臺下方邊坡等。

3.2 長錨索+鋼帶

3.2.1 技術參數及施工步驟

長錨索：當臺階高度為10 m時，共布置3排，排距為3.6 m，間距為2 m。長錨索孔Φ90 mm，每孔安裝2根Φ15.2 mm×12 m的鋼絞線。

注漿：采用標號為32.5的水泥制備成水灰比為0.35～0.40的漿液。

鋼帶：采用6 m×0.5 m×Φ5 mm的鋼網。

隨著露天邊坡的分層開挖，在露天臺階上施工長錨索孔，然后錨索安裝以及注漿。用鋼帶連接同水平的長錨索并用錨索固定鋼帶，形成一排排相互連接的錨索支護整體。

3.2.2 支護效果評價

該支護方式工藝簡單，施工快速高效率，材料設備投入相對較少，支護加固成本低。不足之處在于一旦長錨索間巖體發生松動脫落，將不利于邊坡穩定性的控制，可能導致邊坡逐漸的失穩滑坡。

3.3 鋼網+短錨桿+噴漿

3.3.1 施工參數及步驟

錨桿：采用Φ34 mm×1.8 m管縫錨桿，錨桿間距2 m，排距2 m；

鋼網：采用2.5 m×4 m×Φ5 mm的鋼網；

噴射混凝土：噴層厚度為60 mm。

現場施工作業時，首先對邊坡表面浮石進行清理，達到施工要求后，進行錨桿和錨網支護作業，最后進行混凝土噴射作業，形成錨噴網支護整體。

3.3.2 支護效果評價

該支護方式錨固強度較低，作用有限，適用于局部區域的維護和邊坡表面的加固。

該支護方式在礦山西北角F6斷層礦體帶620-600 mRL以及580-570 mRL等區域得到了應用，支護區域巖體穩定性較好。

3.4 運輸公路邊坡及安全平臺抗滑樁支護方案

3.4.1 施工步驟

當采場形成運礦道路或安全平臺后，根據設計孔位、孔深等參數，進行抗滑樁孔的鉆孔作業，滿足設計要求后將鋼管放置于抗滑樁孔孔底，然后在鋼管內側注漿，最后在抗滑樁的外側進行注漿。

3.4.2 支護效果評價

抗滑樁支護施工工藝簡單，現場作業人員易于快速掌握施工技術，支護成本低。礦山在三期運礦道580-560 mRL和540-530 mRL、冗半區域660-650 mRL，以及三期北部和西部620 mRL平臺、三期南部560 mRL平臺都采取了抗滑樁支護，并取得了良好的支護效果。

3.5 土質邊坡HDPE防滲膜護坡

3.5.1 施工步驟

為避免邊坡浮石等對防滲膜的破壞，施工作業前進行邊坡面的清理平整工作，然后在松散土體上覆蓋防滲膜，搭接寬度為1 m。

3.5.2 支護效果評價

該護坡方式施工工藝簡單，施工難度小，易于掌握施工技術，支護成本低，可以較好的防止雨水對松散土體的弱化作用，維護土體邊坡的安全。

礦山西部邊坡660-620 mRL主要為第四系表土和強烈風化的粘土巖、砂巖，出現多次土體失穩滑移現象，直接威脅著邊坡上部充填站及下部主運礦道的安全，根據設計要求覆蓋HDPE防滲膜后，土體邊坡穩定性明顯好轉，邊坡位移得到有效控制。

4 結 論

(1) 根據礦山邊坡巖體條件，查明了邊坡4種變形破壞模式；并按照東部邊坡、南部邊坡、西部邊坡、北部邊坡以及冗半五個區域分區分別提出了詳細支護方案。

(2) 根據不同的破壞模式分別采用長錨索+噴射混凝土+鋼網+短錨桿、長錨索+鋼帶、鋼網+短錨桿+噴漿、抗滑樁和HDPE防滲膜護坡五種不同的支護方式，并對五種支護方式的支護效果和優缺點進行了分析。

(3) 通過采取露天邊坡分區支護加固技術，提高了礦山生產安全，減小了礦山剝采比，降低了開采成本，初步估算每年可以節省露天剝離費用215.5萬元，直接經濟效益十分顯著。

[1]章海象,吳巖佩.樹脂錨桿支護技術在錦豐金礦的應用[J].采礦技術,2017,17(3):29￣32.

[2]李繼興.錦豐金礦露天邊坡開采穩定性分析及擋土墻支護[J].金屬礦山,2016 (9):179￣183.

[3]韓 斌,儀海豹,鄭祿璟,等.低強度易風化破碎露天邊坡綜合加固與排水技術[J].金屬礦山,2013 (3):14￣17.

[4]韓 斌，鄭祿璟,王少勇,等.復雜破碎露天邊坡的綜合加固技術[J].中南大學學報(自然科學版),2013,44(2):772￣777.

[5]鄭祿璟,鄭祿林,常曉娜,等.露天邊坡穩定性影響因素分析及防治措施[J].金屬礦山,2014(2):131￣136.

[6]賈住平,鄭祿璟,鄭祿林.露天邊坡大型滑坡穩定性分析與治理方案[J].金屬礦山,2014 (5):27￣31.

[7]Bagdasar A G, Lukishov B G, Rodionov V N, et al. Detection of features of a rupture structure in walls of an open pit in terms of the Muruntau open pit[J]. Journal of Mining Science,2008,44(1):73￣81.

[8]Adhikary D P, Dyskin A V. Modeling of progressive andinstantaneous failures of foliated rock slopes[J]. Rock Mechanicsand Rock Engineering,2007,40(4):349￣362.(收稿日期：2017￣08￣15)

國家自然科學基金項目(50774011)；教育部長江學者和創新團隊發展計劃項目(IRT0950).

姚 松(1990-)，男，山西運城人，碩士，主要從事采礦技術與生產管理工作，Email:yaosongustb@163.com。