某煤礦滑坡發(fā)育特征及防治措施

郭 磊

(山西省第三地質(zhì)工程勘察院，山西晉中 030620)

山西省平遙興盛煤化有限責(zé)任公司木家莊煤礦滑坡位于山西省平遙縣卜宜鄉(xiāng)上神南村北，距平遙縣城約25 km?；麦w位于碎屑巖剝蝕侵蝕低中山區(qū)，地處木家莊煤礦工業(yè)廣場(chǎng)南側(cè)。地貌類型屬構(gòu)造剝蝕中低山區(qū)，地勢(shì)呈南高北低趨勢(shì)。地形地勢(shì)整體為東西兩條溝夾一南北向梁，梁頂被黃土覆蓋，厚度4 m～17 m，下覆由二疊系上石盒子組紫紅色薄～中厚層泥頁巖及砂巖組成。坡體前緣為木家莊煤礦工業(yè)廣場(chǎng)，坡頂部為上神南村。直接威脅木家莊煤礦工業(yè)廣場(chǎng)設(shè)施及神南村等村民的生命財(cái)產(chǎn)安全，通過對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行分析，為實(shí)施工程治理提供了技術(shù)依據(jù)。

1 地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征

木家莊煤礦滑坡體長(zhǎng)360 m左右，寬約500 m，厚度15 m～38 m，均厚25 m，面積160 000 m2，體積約4 000 000 m3，為大型巖質(zhì)滑坡。坡體頂部覆蓋有第四系中上更新統(tǒng)黃土，坡體前緣因建筑切坡而形成階梯狀，后緣梁頂形成長(zhǎng)15 m～185 m的拉張裂縫，裂縫走向295°～330°，地面裂縫寬8 cm～14 cm，最長(zhǎng)地裂縫L1影響寬度約4 m，在村民耕地地表形成“U”形槽;村莊內(nèi)房屋裂縫寬3 mm～20 mm，目前已導(dǎo)致坡體上上神南村5戶居民房屋(L1地裂縫通過處)損壞嚴(yán)重而被迫搬遷，L1地裂縫以北住戶房屋不同程度開裂，局部自來水管錯(cuò)斷，坡體前緣煤礦深井在28 m處錯(cuò)位，工業(yè)廣場(chǎng)聯(lián)合建筑物墻體及地面開裂變形，副井口以南擋墻豎向開裂、擋墻腳地面鼓起。

該滑坡體結(jié)構(gòu)大體可分為雙層結(jié)構(gòu)，坡體表層為第四系上更新統(tǒng)黃土，厚度4 m～17 m，黃土呈淺黃褐色，稍濕，硬塑，菌絲發(fā)育;下部為二疊系上石盒子組泥巖和砂巖，砂巖多為細(xì)粒結(jié)構(gòu)，中薄層狀;泥巖為薄層狀，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，強(qiáng)～弱風(fēng)化。巖層后緣產(chǎn)狀為30°∠8°，為順層滑坡(見圖1)。

圖1 主滑剖面圖

在 ZK1-1，ZK1-2，ZK1-3，ZK2-3，ZK2-4，ZK3-2，ZK3-3，ZK3-4孔中基巖見有較為明顯的巖芯破碎現(xiàn)象。據(jù)此并結(jié)合該區(qū)水井錯(cuò)位情況推測(cè)滑坡體存在中層和深層滑移面，據(jù)訪問當(dāng)?shù)乩险撸摶麦w早在20世紀(jì)60年代就有滑動(dòng)跡象，溝底基巖裂隙中有渾水流出，溝底以上基巖未見明顯滑動(dòng)。后期隨著煤礦工業(yè)廣場(chǎng)的開工建設(shè)，前緣進(jìn)行了不同程度的基巖切坡，使得切坡段以上坡體因失去支撐而局部產(chǎn)生滑動(dòng)，最早為儲(chǔ)煤場(chǎng)以南坡體因切坡產(chǎn)生局部小型滑動(dòng)(H3滑坡)，該滑坡體長(zhǎng)約45 m，寬約70 m，均厚10 m，體積約31 500 m3，為小型巖質(zhì)滑坡，2009年進(jìn)行了治理;后期副井口以南坡體進(jìn)行了切坡，導(dǎo)致坡體產(chǎn)生蠕滑(形成H2滑坡)，使副井口南地面鼓起，護(hù)坡?lián)鯄v向開裂，聯(lián)合建筑物局部開裂變形。該滑坡體長(zhǎng)約200 m，寬約115 m，均厚14 m，體積約322 000 m3，為中型巖質(zhì)滑坡。兩處坡體滑動(dòng)均為中層滑動(dòng)，滑動(dòng)面形狀為折線型，傾向北東，中層滑動(dòng)面傾角7°～11°，深層滑動(dòng)面傾角6°～14°(主滑剖面見圖1)。滑床巖性:中層滑動(dòng)面下滑床巖性主要為泥巖，強(qiáng)風(fēng)化，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，多為順層面滑動(dòng);深層滑動(dòng)面下滑床巖性主要為泥巖，強(qiáng)～弱風(fēng)化，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，多為順層面滑動(dòng)。

2 邊坡穩(wěn)定性分析

該滑坡體自從2007年滑動(dòng)以來，一直處于蠕動(dòng)狀態(tài)。據(jù)簡(jiǎn)易監(jiān)測(cè)，2010年4月～2011年4月，后緣房屋裂縫加寬3 mm，前緣房屋裂縫也有所加寬，表明滑體仍有變形跡象。

從煤礦深井井管孔深28 m錯(cuò)位及本次勘查鉆孔取芯結(jié)果來看，ZK2-3，ZK2-4，ZK3-2，ZK3-3，ZK3-4鉆孔內(nèi)深部地層有破碎現(xiàn)象，且破碎情況深度與深井位置基本一致，因此推測(cè)滑體存在深部滑移面，但由于坡體削坡后前緣低洼處已回填，深部滑移面剪出口位于地面以下不同深度，形成反壓坡腳。

為驗(yàn)證坡體穩(wěn)定性，根據(jù)滑坡巖土物理力學(xué)參數(shù)建議值，參照DZ/T 0218-2006滑坡防治工程勘查規(guī)范附錄上滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)計(jì)算公式(式(1))，采用理正軟件選取滑坡主滑斷面Ⅱ—Ⅱ'剖面對(duì)坡體中層和深層目前的穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算，驗(yàn)算結(jié)果見表1。

表1 坡體穩(wěn)定性驗(yàn)算表

其中，Kf為穩(wěn)定系數(shù);Wi為第i條塊的重量，kN/m;Ci為第i條塊的內(nèi)聚力，kPa;φi為第i條塊的內(nèi)摩擦角，(°);Li為第i條塊的滑面長(zhǎng)度，m;αi為第i條塊的滑面傾角，(°);A為地震加速度，g。

其中，φj為第i塊段的剩余下滑力傳遞至第i+1塊段時(shí)的傳遞系數(shù)(j=i)，即 φi=cos(αi－αi+1)－sin(αi－αi+1)tanφi+1。

計(jì)算結(jié)果表明，目前中層滑坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，需要進(jìn)一步采取治理措施。深層滑坡由于前緣反壓坡腳，經(jīng)計(jì)算，目前坡體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。

根據(jù)坡體穩(wěn)定性宏觀分析和穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果，目前中層滑坡坡體仍處于不穩(wěn)定狀態(tài)，需采取相應(yīng)措施進(jìn)行永久性治理。深層滑坡坡體由于前緣反壓坡腳，使得坡體暫時(shí)處于穩(wěn)定狀態(tài)，如前緣繼續(xù)切坡或坡頂加載以及后緣裂縫大量滲水均可能導(dǎo)致深層滑坡體再次滑動(dòng)，因此做好有關(guān)滑坡的防治措施非常必要。

3 防治工程

根據(jù)滑坡體的結(jié)構(gòu)特征和穩(wěn)定性以及主要受保護(hù)對(duì)象情況，擬采取分期治理方式，一期主要采取護(hù)坡、排水溝、抗滑樁工程等措施對(duì)坡體進(jìn)行治理，保護(hù)對(duì)象主要為煤礦工業(yè)廣場(chǎng)設(shè)施;二期視坡體變形監(jiān)測(cè)結(jié)果，重點(diǎn)對(duì)上神南村一帶坡體進(jìn)行治理，保護(hù)對(duì)象主要為上神南村。

1)護(hù)坡工程。

針對(duì)通往聯(lián)合建筑物道路以南坡體較破碎、穩(wěn)定性較差的現(xiàn)狀，擬對(duì)路南斜坡進(jìn)行漿砌塊石護(hù)坡，護(hù)坡厚度0.6 m，高3 m，采用M7.5漿砌塊石砌筑，M10水泥砂漿勾縫;每10 m留設(shè)伸縮縫，縫寬20 mm，用瀝青填充。在護(hù)坡基礎(chǔ)頂面以上0.3 m處橫向每隔3 m設(shè)φ50 mm PVC管泄水孔一個(gè)，傾角不小于3%。

2)排水溝。

設(shè)計(jì)排水溝分主排水溝和小排水溝。主排水溝位于坡體前緣路的南側(cè)和聯(lián)合建筑物的西側(cè)以及村西溝谷內(nèi)，自東南向西北和自南向北排泄，小排水溝位于變電站西側(cè)和上神南村內(nèi)，將臺(tái)面和斜坡部位的地表水疏排至主排水溝。

3)抗滑樁。

為保證工業(yè)廣場(chǎng)以西滑坡體的長(zhǎng)期穩(wěn)定，在H2坡體的前緣設(shè)計(jì)抗滑樁，樁型為方形嵌巖樁，分兩排布設(shè)，一排位于聯(lián)合建筑物東北的平臺(tái)和護(hù)坡坡腳處;另一排布設(shè)于聯(lián)合建筑物和變電站之間斜坡處，樁間距6 m，其中一排布樁16根，樁長(zhǎng)25 m;另一排布樁31根，樁長(zhǎng)35 m。樁體采用鋼筋混凝土灌注樁。

4)填埋地裂縫。

為了防止雨季地表水順地裂縫下滲，擬對(duì)滑坡體后緣已形成的地裂縫實(shí)施填埋，采用3∶7的灰土分層填埋，分層夯實(shí)。

5)坡體變形監(jiān)測(cè)。

在滑坡體的不同部位布置地面變形和房屋裂縫長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)坡體的變形情況實(shí)施定期監(jiān)測(cè)，雨季加密觀測(cè)，便于掌握坡體的變形情況。

二期工程根據(jù)坡體變形監(jiān)測(cè)結(jié)果，如坡體變形較大，應(yīng)對(duì)上神南村一帶坡體進(jìn)行治理。

總之，按前述的治理方案實(shí)施處治后，該滑坡體的穩(wěn)定性將得到大大提高，坡體穩(wěn)定性加強(qiáng)，其地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性明顯減小，對(duì)坡體前緣的煤礦工業(yè)廣場(chǎng)設(shè)施和人員的威脅將得到有效遏制。

［1］孫奮清.平遙興盛煤化有限責(zé)任公司木家莊煤礦滑坡勘查報(bào)告［R］.山西省第三地質(zhì)工程勘察院，2011.

［2］鄭 婕，施 睿.抗滑樁在滑坡治理工程的應(yīng)用［J］.山西建筑，2011，37(4):61-62.