朱家包包礦采場西南幫滑坡機理研究及治理方案

敬小明 雍 南

（1.中匠民大國際工程設計有限公司，四川攀枝花617000；2.攀鋼集團礦業有限公司，四川攀枝花617000）

1 滑體概況

朱家包包礦西南幫1 270m至1 180m段高發生滑坡破壞。滑坡體位于朱礦西南幫1 270 m公路下方，擬建1 180 m礦石破碎站的上方。滑體對擬建1 180 m礦石破碎站安全作業帶來嚴重威脅，礦石破碎站建設工作被迫暫停，同時1 270 m公路斷道，而1 270 m公路為采場正常出入和采礦設備車輛外出檢修的必經通道，滑坡的出現嚴重制約了礦山的安全生產。

滑體上寬80 m、底寬10余m，平均厚度約5 m，高度90 m（1 270～1 180 m），面積約5 000 m2，滑坡方量約2.5萬m3，主滑方向約N27°E。滑體后緣（1 270 m公路路面上）分布有3條長裂縫，裂縫間距2～4 m，寬度2～30 cm，錯高約5～50 cm，主滑裂縫最大錯高約140 cm。滑坡邊坡較陡，1 270～1 180 m邊坡角50°，1255～1225 m邊坡角56°。見圖1、圖2。

2 地質概況

該區域地貌屬于構造剝蝕中山區地貌，地形高差較大，沖溝發育，谷坡陡峻，地形西北高東南低。本次滑坡發生于朱礦采場西南幫邊坡，位置標高介于1 270～1 180 m。

構成本段邊坡的地層由上至下有：鐵礦石（Fe）、粗粒輝長巖（ω4）、細粒輝長巖（ω5）。該處邊坡順層向節理發育，連續性好，與坡面產狀相近，邊坡內存在ω4（為Ⅸ礦帶含礦層）和ω5的接觸界面及F107斷層。ω4和ω5的接觸界面為一軟弱面，與坡面產狀相近，局部傾角小于邊坡角，對邊坡的穩定性不利；F107斷層與邊坡近于直交，切割ω4和ω5的接觸界面；ω4和ω5的接觸界面、F107斷層及邊坡節理裂隙的組合交割，在大氣降雨時地下水流、靜水壓力增加和爆破震動作用下，邊坡失穩產生了楔形體破壞。西南幫主要斷層構造要素如表1所示。

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3 滑坡原因

（1）該段邊坡屬受長大結構面控制的高陡邊坡，邊坡中存在ω4與ω5的接觸界面和F107斷層，該接觸界面與F107斷層及邊坡呈小角度相交的節理面組合形成的結構體，在礦山開采中卸荷松動變形作用下演變為瀕危結構體。

（2）滑坡區局部邊坡較陡（1 270～1 180 m整體邊坡角50°、1 225～1 180m邊坡角56°），降低了邊坡穩定性。

（3）1 180 m水平巖石破碎站基坑開挖切坡作業使瀕危結構體坡腳失去支撐，加之爆破振動作用誘發了滑坡。

（4）數日連續降雨，雨水下滲降低了ω4與ω5接觸界面的強度，使滑坡體變形加劇。

4 監測方案

2015年8月6日滑坡產生后，在滑體范圍內1 270 m水平設置了4個位移監測點，并采用專業測量儀器定期進行了位移、沉降監測。

根據8月6日至10月7日期間的位移、沉降監測數據，通過統計分析形成了水平位移、豎向位移（沉降）—時間關系圖，如圖3和圖4。

由圖3、圖4可知，滑體在8月6日至10月7日期間，4個監測點中3號點的位移變化最大，水平位移達1 217 mm；1號點的豎向位移（沉降）最大，達到1 386 mm。8月6日至8月12期間的變形、沉降最為劇烈，8月12日至9月1日變形沉降逐漸變緩，9月1日至10月7日基本趨于穩定。

5 現狀邊坡及最終邊坡穩定性分析

根據滑坡現場地質調查及位移、變形監測情況，在滑體上沿主滑方向截取SS9-1剖面，作為穩定性計算分析主剖面，另外選取滑體西側垂直邊坡且貫穿部分滑體的SS10剖面，平面圖見圖5，剖面圖見圖6、圖7。

采用摩根斯坦法（GeoStudio軟件）和余推力法（理正巖土計算軟件）計算邊坡穩定性，選取的邊坡巖體物理力學指標見表2。

計算中考慮了自重、地下水、爆破、地震的影響。工況1：自重+地下水；工況2：自重+地下水+爆破；工況3：自重+地下水+地震。

根據《非煤露天礦邊坡工程技術規范》（GB 51016-2014）規定，結合本工程實際，許用安全系數工況1取［K］=1.20，工況2取［K］=1.18，工況3［K］取K=1.15。各計算剖面計算確定安全穩定性系數K值和許用系數［K］值進行比較，判斷邊坡穩定性。

穩定性判據：①K≥［K］，穩定；②1.05≤K＜［K］，基本穩定；③1.00≤K＜1.05，欠穩定；④K＜1.00，不穩定。

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穩定性計算結果見表3。

根據表3計算結果，經過綜合分析得出以下結論：滑坡范圍內SS9-1剖面現狀1 270～1 180 m段高邊坡處于不穩定狀態，該部位需要治理。

6 滑體治理

6.1 治理方案

通過技術上的可行性、經濟投資、施工難易程度及時間成本等對比，最終確定了擴幫清理全部滑體的治理方案。即采用擴幫方式以盡可能少的工程量清理滑移面內1 180 m水平以上滑體，同時采用錨桿、錨索+肋柱擋板支護方式恢復1 270 m公路。擴幫巖石裝汽車運至1 240 m巖石破碎站，破碎后經膠帶運至朱礦鐵路排土場排棄。其中：

（1）擴幫范圍。擴幫范圍位于朱礦西南幫1 180～1 270 m水平之間（1 180 m礦石破碎站上方），長約110 m，寬約85 m，擴幫最高標高1 270 m，最低標高1 180 m，擴幫總高度90 m。

（2）擴幫部位境界要素。根據邊坡穩定性要求，擴幫終了邊坡參數：作業臺階高度15 m，臺階坡面角65°，安全平臺不小于5 m。

（3）擴幫步驟。由于現狀1 225 m平臺廢石膠帶通廊破碎轉運站正在運行，前期擴幫僅能進行轉運站東側的滑體部分，待轉運站服務期滿移除、邊坡正常靠幫后方可進行后期擴幫。

（4）擴幫工程量。采用分層平面法計算擴幫巖石量。經計算，前期擴幫巖石量為113 839.123 m3，計350 624.50 t；后期擴幫巖石量為10 043.989 m3，計30 935.49 t。整體擴幫巖石量為123 883.112 m3，合計381 559.99 t。

擴幫后剖面見圖8、圖9。

6.2 擴幫方案的實施

擴幫采用單水平作業方式，即上一水平按設計境界靠幫后下一水平再開始作業。考慮到爆破震動對邊坡的穩定性的不利影響，擴幫部位均采用預裂爆破工藝；鏟裝作業采用斗容2.2 m3的液壓挖掘機，滿足裝車作業條件的，采用2.2 m3液壓挖掘機裝汽車運至1 290 m倒裝礦倉，汽車運距0.3 km；不滿足裝車作業條件的，采用2.2 m3液壓挖掘機倒至1 195 m水平裝汽車運至1 290 m倒裝礦倉，汽車運距2.0 km，經鐵路運至朱礦排土場排棄，鐵路運距5.0 km。

6.3 擴幫后穩定性分析

采用表2所列參數，對擴幫后的邊坡SS9-1（1 180 m以上）、SS10（1 210 m以上）剖面進行穩定性計算，計算結果見表4。

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由表4計算結果可知：SS9-1、SS10剖面在3種工況條件下，邊坡均處于穩定狀態。

7 治理效果

通過對西南幫滑體邊坡的擴幫及加固治理，基本解決了邊坡長期穩定性問題，恢復了1 270 m公路通行，解除了滑體對1 180 m水平擬建礦石破碎站的威脅。

8 結論及建議

（1）ω4和ω5的接觸界面、F107斷層及邊坡節理裂隙的組合交割，在大氣降雨時地下水流、靜水壓力增加和爆破震動作用下，邊坡失穩產生了楔形體破壞。

（2）采用擴幫方式以盡可能少的工程量清理滑移面內1 180 m水平以上滑體，同時采用錨桿、錨索+肋柱擋板支護方式恢復1 270 m公路為滑坡治理最優方案。

（3）治理后西南幫邊坡可保證長期穩定，并恢復1 270 m公路。

（4）生產過程中要重視對邊坡工程地質調查，及時掌握邊坡的工程地質情況，對邊坡進行動態穩定性分析，根據穩定性分析結果及時采取措施，防止邊坡因開挖卸荷失穩，發生地質災害，影響生產。

（5）重視礦巖接觸界面對邊坡穩定性的影響。接觸界面整合度極高，難以通過勘查手段掌握，但接觸界面物理力學性質較差，邊坡參數低，與其他軟弱結構面切割組合形成楔形體后，在自重應力、水、爆破作用下，極易發生邊坡失穩現象。