非煤礦山露天開采一定期限后形成的高陡邊坡，對礦山的安全生產(chǎn)產(chǎn)生了極大的安全隱患，是影響礦山員工安全的最重大安全因素之一，所以對露天礦山最終邊坡進行穩(wěn)定性預(yù)測分析并提出切實可行的防治安全措施十分必要。

目前國內(nèi)外許多專家學者對露天礦山最終邊坡穩(wěn)定性進行了大量研究，巖土工程系列軟件，對某水泥原料露天礦山進行邊坡穩(wěn)定性計算分析，對終了邊坡參數(shù)選取的合理性進行驗證；極限平衡分析軟件計算了邊坡的安全系數(shù)；運用畢肖普法和Spencer法同時結(jié)合Geo-slope軟件和Stab軟件對礦山邊坡進行了穩(wěn)定性分析；采用赤平投影法對邊坡楔形破壞模式進行定性分析，同時利用極限平衡法對邊坡穩(wěn)定性進行定量分析；采用有限差分法FLAC2D巖土邊坡分析軟件建立邊坡模型對其各個幫的邊坡進行穩(wěn)定性計算分析；基于安太堡礦過背斜區(qū)期末的地質(zhì)構(gòu)造、排土現(xiàn)狀和巖土物理力學性質(zhì)，采用極限平衡法對背斜區(qū)內(nèi)排土場邊坡進行了邊坡穩(wěn)定性分析；采用定性和定量計算分析巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性；對某露天礦開采過程中邊坡的穩(wěn)定性問題進行分析處理，并通過數(shù)值模擬軟件對比利用削坡減載技術(shù)治理前后的邊坡穩(wěn)定性系數(shù)；基于極限平衡法，采用Slide數(shù)值分析軟件，分別計算不同工況下的排土場邊坡安全系數(shù)，并以排土場最小邊坡安全系數(shù)為標準，對不同工況下的計算結(jié)果進行評價與分析；探索礦邊坡穩(wěn)定性分析方法的選擇以及應(yīng)用；根據(jù)赤平投影及實體比例投影對云南某露天鋅鋼礦邊坡進行了穩(wěn)定性分析和運動學分析。

本文通過收集相關(guān)資料，進行現(xiàn)場踏勘，實地調(diào)查了礦山邊坡現(xiàn)狀情況，采用赤平投影方法和極限平衡法對貴州某水泥有限公司水泥用石灰?guī)r礦最終邊坡進行定性評價和預(yù)測分析，同時就邊坡防治提出切實可行的安全措施。

2.1 礦山現(xiàn)有工程布局概況

礦山現(xiàn)為生產(chǎn)礦山，礦山總平面布置主要為露天采場、運礦道路，該礦區(qū)沒有設(shè)置排土場。

2.2 設(shè)計工程布局

（1）礦山露天采場。礦區(qū)位于丘陵地貌，總體呈南北向展布，南北長約262m，東西寬約125m，最高海拔標高1684.00m，面積約0.1559km2，最低海拔標高1609.00m，相對高差75m。為山坡型露天開采，最低開采標高+1615m，礦山臺階高度為10m，安全平臺寬度4m，清掃平臺寬度6m，每2個安全平臺設(shè)置一個清掃平臺。臺階坡面角70°，采場最終邊坡角53°。

本礦區(qū)最終邊坡要素參數(shù)確定見表1。

（2）礦山道路。礦區(qū)內(nèi)部運礦道路為簡易公路和采場斜坡道，礦區(qū)外部運輸為當?shù)剜l(xiāng)村公路，安排適當人力和財力進行灑水降塵和路面維護。

（3）其他輔助設(shè)備。礦山其它輔助設(shè)施如機修房、設(shè)備倉庫、加油站等布置在辦公生活區(qū)附近，便于機械的維修。

（4）開拓運輸方案。本礦山已生產(chǎn)多年，現(xiàn)有公路一汽車開拓運輸系統(tǒng)已相當完善，此次預(yù)測

分析是針對原露天礦體延伸開采，因此，礦山仍采用公路開拓-汽車運輸方式。根據(jù)礦山的年生產(chǎn)能力、選用的運輸設(shè)備及道路的行車密度，設(shè)計道路等級為二級，泥結(jié)碎石路面。公路設(shè)計縱坡不大于8%，最小轉(zhuǎn)彎半徑10m，雙車道，路面寬度為5m，路肩寬度1m。汽車拐彎處設(shè)置不小于60m的緩坡段，道路施工及維護應(yīng)根據(jù)礦山二級道路標準進行施工及維護。

（5）排土場。因礦山采出的覆蓋層剝離物可作為水泥黏土質(zhì)原料，而夾石層可與礦石進行搭配使用，可搭配使用的夾石堆放至臨時堆場內(nèi)，故礦山未設(shè)置排土場。

2.3 開采方式及采礦方法

（1）開采方式。設(shè)計采用“自上而下分臺階開采”的露天開采方式。

（2）采礦方法。采用自上而下的分臺階中深孔爆破機械鏟裝的開采方法。臺階高度為10m，臺階坡面角65°，安全平臺寬度為5m，最低開采標高為+1615m。終了臺階規(guī)劃：共形成+1615、+1625、+1635、+1645、+1655、+1665、+1675等7個臺階。其中安全平臺標高:+1615m、+1625m、+1635m、+1645m、+1655m、+1665m、+1675m。

3.1 最終邊坡分區(qū)

采場最終邊坡分為四個工程分區(qū):北區(qū)、東區(qū)、南區(qū)、西區(qū)，主要位于現(xiàn)狀分區(qū)的一～三區(qū)內(nèi)。

北區(qū)位于礦區(qū)北側(cè)，北西側(cè)地層產(chǎn)狀：30°~31°∠13°~19°，邊坡傾向180°；傾角39° -73°；反向坡。

東區(qū)位于礦區(qū)東側(cè)，巖層產(chǎn)狀：94°~100°∠4°~15°，邊坡傾向200°~360°，傾角47°~72°；切向坡。 

南區(qū)位于礦區(qū)南側(cè)，巖層產(chǎn)狀：10°~ 55°∠20°~33°；邊坡傾向0°，傾角37°~58°；順向坡或近順向坡。

西區(qū)位于礦區(qū)西側(cè)，巖層產(chǎn)狀：10°~55°∠20°~33°；邊坡傾向90°，傾角37°~58°；順向坡或近順向坡。

3.2 最終邊坡赤平投影

在露天采場邊坡現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，根據(jù)邊坡現(xiàn)狀地質(zhì)條件，結(jié)合最終邊坡的產(chǎn)狀，利用赤平投影方法進行最終邊坡穩(wěn)定性的預(yù)測分析，對最終邊坡的穩(wěn)定性及最終臺階邊坡作出定性分析。

最終臺階邊坡結(jié)構(gòu)面主要為巖層和節(jié)理，組成邊坡的巖石均為碳酸鹽類，以灰?guī)r為主，屬堅硬巖體。

坡面與J3的交線:211°∠50°；對邊坡穩(wěn)定不利。如圖1，節(jié)理J3與坡面相交會產(chǎn)生切割體，其與坡向夾角為31°，與坡面夾角4°，切割體下滑力較小，存在崩塌的可能性小。預(yù)測北區(qū)最終臺階邊坡穩(wěn)定。

坡面與J1的交線：294°∠43°、坡面與J4的交線：240°∠46°；對邊坡穩(wěn)定不利。如圖2，坡面與節(jié)理J1相交、坡面與J4相交會產(chǎn)生切割體，其與坡向夾角為24°、30°，傾角43°、46°，與坡面的夾角1°、3°，均小于15°，屬穩(wěn)定類型；預(yù)測東區(qū)最終臺階邊坡穩(wěn)定。

坡面與J1的交線:55°∠52°、層面與J4的交線：34°∠13°；對邊坡穩(wěn)定不利。如圖3，層面與節(jié)理J4相交會產(chǎn)生切割體，其與坡向夾角為7°，傾角13°，小于15°，屬穩(wěn)定類型；坡面與J1相交會產(chǎn)生切割體，其與坡向夾角為14°，傾角52°，與坡面夾角為1°，切割體下滑力較小，存在崩塌的可能性小。預(yù)測南區(qū)最終臺階邊坡穩(wěn)定。

坡面與J1的交線:55°∠52°、層面與J1的交線:87°∠7°；對邊坡穩(wěn)定不利。如圖4、見表2，層面與節(jié)理J1相交會產(chǎn)生切割體，其與坡向夾角為15°，傾角7°，小于15°，屬穩(wěn)定類型；坡面與J1相交會產(chǎn)生切割體，其與坡向夾角為17°，傾角52°，與坡面夾角為1°，切割體下滑力較小，存在崩塌的可能性小。預(yù)測西區(qū)最終臺階邊坡穩(wěn)定。

綜上所述，礦區(qū)最終臺階邊坡穩(wěn)定。由于礦區(qū)邊坡存在不利于邊坡穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)面及其組合，在雨季期間易引發(fā)和加劇地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。若采場不按照安全設(shè)施設(shè)計的坡率、臺階高度限制及安全平臺寬度設(shè)置來開采或亂開亂挖，發(fā)生巖體崩塌/滑坡的可能性較大，預(yù)測該采場巖質(zhì)邊坡發(fā)生巖體崩塌/滑坡的可能性中等，對坡下的作業(yè)人員及車輛機械構(gòu)成較大的威脅，預(yù)測其危害程度中等，危險性中等。建議按照安全設(shè)施設(shè)計設(shè)置參數(shù)進行礦山開采，并在開采過程中實時排查礦山邊坡松散巖體對其及時清除。重點對西區(qū)邊坡進行監(jiān)測，開采過程中可根據(jù)巖（礦）石裂隙產(chǎn)狀實際情況采取穩(wěn)定坡率法對高陡邊坡進行處置或減小臺階坡角等方法等防治措施。

4.1 剝離臺階和工作臺階參數(shù)嚴格按設(shè)計要求進行

礦山今后生產(chǎn)過程中，結(jié)束一個水平臺階開采時，應(yīng)按設(shè)計要求檢查臺階高度和坡面角；臨近最終邊坡的采掘作業(yè)，必須按設(shè)計的寬度，預(yù)留安全平臺和清掃平臺，保持階段坡面角，不得超挖坡底。巖層破碎帶或穩(wěn)定性差的巖層應(yīng)采取支護措施。

4.2 加強邊坡爆破安全管理

在最終邊坡附近，爆破必須采用控制或減震措施，嚴格控制一次爆破的炸藥量，靠幫邊坡質(zhì)點振動速度應(yīng)小于24cm/s。

4.3 加強作業(yè)現(xiàn)場管控

如果遇到可能滑坡坍塌區(qū)域，必須堅持“先排險后作業(yè)”，不能立即處理的，應(yīng)劃定危險區(qū)、設(shè)立警示標志，撤出相關(guān)人員，待制定出安全可行的施工方案后再采取措施。

4.4 做好邊坡維護和隱患排查

邊坡安全管理小組應(yīng)切實負起責任來，要定期定時加強安全檢查與觀測，專人負責，并建立技術(shù)檔案，加強邊坡的監(jiān)控和維護管理工作。對采場工作坡面的檢查應(yīng)每月檢查一次，不穩(wěn)定區(qū)域在暴雨后應(yīng)及時檢查，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即處理。

4.5 完善特殊天氣防治措施

礦區(qū)存在強降雨天氣，應(yīng)及時做好強降雨可能帶來的各種地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防措施，對各種構(gòu)建筑及時修復(fù)和加固，并通知場內(nèi)人員做好各種準備及應(yīng)急工作。

4.6 做好邊坡穩(wěn)定的監(jiān)測工作

當采場邊坡形成最終邊坡時，應(yīng)根據(jù)最終邊坡的穩(wěn)定類型、分區(qū)特點確定各區(qū)監(jiān)測級別。對存在不穩(wěn)定的最終邊坡應(yīng)長期監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。在建立健全一系列的邊坡管理和檢查制度的情況下，可有效地減少邊坡的穩(wěn)定性對安全生產(chǎn)可能構(gòu)成的隱患。

礦山在今后的生產(chǎn)過程中，除了嚴格按設(shè)計規(guī)定的各項參數(shù)進行開采外，還應(yīng)加強邊坡管理和制定邊坡安全防范措施和事故應(yīng)急預(yù)案，認真貫徹落實設(shè)計和安全預(yù)評價報告提出的各項安全措施，確保采場邊坡的穩(wěn)定。

(1)采場的邊坡危害等級為Ⅰ級，采場邊坡安全等級為Ⅱ級；

(2)采場現(xiàn)狀巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定；

(3)采場南側(cè)為順向坡，后期存在邊坡失穩(wěn)的隱患；

(4)通過對現(xiàn)狀原地形邊坡和現(xiàn)狀采場邊坡進行削坡減載，增加邊坡的穩(wěn)定性，保障礦山的安全生產(chǎn)；

(5)本研究對設(shè)計的最終邊坡進行了預(yù)測分析，東、南、西、北四個區(qū)最終臺階邊坡趨于穩(wěn)定；

(6)預(yù)測該采場終了巖質(zhì)邊坡發(fā)生巖體崩塌、滑坡的可能性中等，對坡下的作業(yè)人員及車輛機械構(gòu)成較大的威脅，預(yù)測其危害程度中等，危險性中等。

作者：席政1，席德美2，席燕3，湛嬌4

所屬：1畢節(jié)市應(yīng)急管理服務(wù)中心；2盤州市水務(wù)局；3湖北省華網(wǎng)電力工程有限公司貴州分公司；4赫章縣第二中學

來源：《水泥工程》

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