新疆鄯善紅云灘鐵礦西礦邊坡穩(wěn)定性的工程地質(zhì)分析

鄒明煜 廖正凱

摘要：本文根據(jù)礦區(qū)內(nèi)巖性的基本特點(diǎn)，礦體與巖層的組合關(guān)系，對(duì)各類結(jié)構(gòu)面進(jìn)行了分級(jí)和工程地質(zhì)評(píng)價(jià)，對(duì)巖體風(fēng)化帶和蝕變帶進(jìn)行劃分和描述。在此基礎(chǔ)上對(duì)井巷圍巖的穩(wěn)定性作出評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞：新疆鄯善紅云灘;鐵礦;西礦邊坡穩(wěn)定性;工程地質(zhì);治理措施

1新疆鄯善紅云灘鐵礦西礦邊坡穩(wěn)定性的工程地質(zhì)分析

1.1結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體因素及其對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響

礦區(qū)內(nèi)發(fā)育的結(jié)構(gòu)面類型有四種，即構(gòu)造結(jié)構(gòu)面、變質(zhì)結(jié)構(gòu)面、火成結(jié)構(gòu)面及次生結(jié)構(gòu)面。見(jiàn)表1。

由于結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)和規(guī)模不同，結(jié)構(gòu)面的力學(xué)效應(yīng)，力學(xué)作用特征有著顯著的差異，因此，根據(jù)結(jié)構(gòu)面的規(guī)模大小，將礦區(qū)的結(jié)構(gòu)面分為5級(jí)。見(jiàn)表2。結(jié)構(gòu)面的規(guī)模，是指結(jié)構(gòu)面的長(zhǎng)度和寬度。長(zhǎng)度包括它的延展性和連續(xù)性，寬度則反映它的大小，寬度對(duì)于巖體變形破壞和工程措施有著直接的影響。

1.2底層巖性、組合因素及其對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響

1.2.1地質(zhì)巖組

（1）散體巖組

屬第四系坡積及洪積物，礦區(qū)大面積分布，以砂為主，夾礫石、碎石塊，局部有鹽漬土，礦區(qū)內(nèi)丘陵山坡的斜坡地帶及坡腳，多為片巖或大理巖的碎石塊，有少部分砂及土等。疏松多孔，無(wú)膠結(jié)，厚度不均，0-3米不等。巖體呈散體結(jié)構(gòu)。

（2）塊狀堅(jiān)硬凝灰?guī)r、花崗巖塊狀巖組

本區(qū)位于天山緯向構(gòu)造帶與北西向構(gòu)造的斜接部位。斷裂發(fā)育，巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，巖漿巖分布極為廣泛，從中基性至酸性，從深成侵入至噴發(fā)，均有活動(dòng)。以華力西中期的中、酸性侵入巖為主。主要分布于阿奇克庫(kù)都克大斷裂的北側(cè)，呈近東西向展布，與區(qū)域構(gòu)造線方向基本一致，為同期多次侵入的復(fù)式巖體，它對(duì)本區(qū)鐵礦的形成有很大的影響。

1.2.2礦區(qū)（床）巖體結(jié)構(gòu)類型及巖體對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響

（1）散體結(jié)構(gòu)巖體

主要發(fā)育于第四系坡積-洪積物中。其特點(diǎn)主要是由砂、巖土碎塊及土組成，呈散體狀。工程地質(zhì)性質(zhì)最差，穩(wěn)定性也差，往往是工程失穩(wěn)的起點(diǎn)。此類巖體多為松動(dòng)剪切破壞，變形過(guò)程一般較短，但厚度小，位于地表，可以剝?nèi)ァ?/p>

（2）塊狀巖體

堅(jiān)硬凝灰?guī)r、花崗巖巖組，廣泛分布于調(diào)查區(qū)內(nèi)，位于第四系松散覆蓋層之下，具互層層理，巖體呈致密塊狀、堅(jiān)硬，完整或較完整，巖石質(zhì)量好，巖石的抗壓強(qiáng)度在40Mpa以上，工程地質(zhì)條件好，穩(wěn)固性高。巖體變形破壞主要受斷層及層間錯(cuò)動(dòng)帶等結(jié)構(gòu)面的控制，破壞機(jī)制表現(xiàn)為順層巖爆、塌落等。變形過(guò)程可與爆破同時(shí)發(fā)生或因爆破逐次松動(dòng)滑落。

2礦山邊坡的治理措施

2.1及時(shí)支護(hù)，設(shè)置警示標(biāo)志

紅云灘礦區(qū)在區(qū)域上呈現(xiàn)為完整的兩個(gè)向斜和一個(gè)短軸背斜，礦床受斷層影響，礦體呈一個(gè)較為明顯的雁列式排列，構(gòu)造較復(fù)雜，礦體深部貧富懸殊，礦石在斷層附近結(jié)構(gòu)疏松，容易造成軟弱結(jié)構(gòu)面，由于目前主要是露天開(kāi)采，主要受影響的是采坑邊坡支護(hù)，建議據(jù)實(shí)際定期測(cè)量剖面及觀測(cè)點(diǎn)位移，及時(shí)支護(hù)，必要時(shí)降低采坑邊坡坡度，設(shè)置防護(hù)欄，據(jù)地域性多民族的特點(diǎn)，設(shè)置多語(yǔ)言警示牌。

2.2坑道內(nèi)部直接爆破順地下坑道采掘方式

由于本礦區(qū)以前進(jìn)行過(guò)坑探工程，坑道主要是在高程1300m處，目前礦坑開(kāi)采作業(yè)面為高程1300m，由于開(kāi)采的礦石堆積、車(chē)輛運(yùn)輸加上開(kāi)采爆破造成的裂隙，容易造成地面塌陷，危及人員安全。建議在后續(xù)開(kāi)采過(guò)程采取坑道內(nèi)部直接爆破順地下坑道采掘方式進(jìn)行開(kāi)采。

2.3錨網(wǎng)支護(hù)

礦體頂?shù)装寮皣鷰r多為堅(jiān)硬巖層塊狀結(jié)構(gòu)的花崗巖巖體，巖石強(qiáng)度較高，穩(wěn)定性好，但由于花崗巖與部分地段圍巖及礦體有較為強(qiáng)烈的圍巖蝕變，主要是以矽卡巖化為主，巖石結(jié)構(gòu)較為疏松，易形成明顯的破碎帶，建議采取錨網(wǎng)支護(hù)。本工程錨網(wǎng)支護(hù)施工圖見(jiàn)下：

2.3.1施工工藝

首先對(duì)待支護(hù)地段斷面進(jìn)行檢查，滿足設(shè)計(jì)要求后，確定噴錨網(wǎng)支護(hù)的范圍，并做好標(biāo)記。

其次，作好材料、機(jī)具、人力等施工準(zhǔn)備，特別作好施工技術(shù)交底。

第三，按工藝技術(shù)要求進(jìn)行施工作業(yè)，技術(shù)、質(zhì)量管理人員跟蹤督促檢查。

具體為：先噴射混凝土20～30mm厚;按設(shè)計(jì)間距500～700mm打錨桿孔，注漿安裝砂漿錨桿;布設(shè)安裝鋼筋網(wǎng)片，使其緊貼巖壁，網(wǎng)筋與錨桿端部連接牢靠;再噴一次混凝土，保證噴層總厚度80～100mm。

2.3.2支護(hù)參數(shù)

包括錨桿、網(wǎng)片及噴射混凝土。

（1）錨桿與網(wǎng)片錨桿

用Ф16螺紋鋼加工而成，長(zhǎng)1.6～1.8m（T型岔口局部為2.3～2.5m），布置網(wǎng)度500～700mm;鋼筋網(wǎng)片：網(wǎng)度200mm×200mm，用Ф6.5鋼筋綁扎而成，穿過(guò)夾有較厚斷層泥的局部地段，每隔400mm加Ф10鋼筋1根。鋼筋網(wǎng)片由錨桿根部彎鉤卡固，并用鉛絲綁扎。

（2）噴射混凝土

噴射混凝土工藝參數(shù)控制在工作風(fēng)壓0.12～0.14MPa之間，水壓0.14MPa，水灰比0.4～0.43，第一遍噴射厚度20～30mm，布設(shè)安裝錨桿網(wǎng)片后再全噴50mm厚，第三遍給安設(shè)錨桿網(wǎng)片部位噴厚20～30mm。拌合料總放置時(shí)間不能超過(guò)20min。

2.3.3質(zhì)量控制措施

（1）嚴(yán)格控制拌合料質(zhì)量

按水泥∶砂子∶石子=1∶2∶2的重量配比配料，混合前石子用水沖洗干凈。事先明確各種材料計(jì)量方法和數(shù)量，技術(shù)人員隨時(shí)監(jiān)督班組配料，發(fā)現(xiàn)不合規(guī)定者，立即指出令其改正?；旌狭线M(jìn)入攪拌機(jī)的攪拌時(shí)間不得少于1.2min，拌好后料的濕度以“手能捏成團(tuán)，松開(kāi)手后能緩慢地散開(kāi)，用嘴吹無(wú)灰飛起”為準(zhǔn)。

（2）嚴(yán)格控制置料時(shí)間

拌合料由攪拌機(jī)下放到裝料斗車(chē)，運(yùn)至作業(yè)面，再由人喂給噴射機(jī)，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，規(guī)定總時(shí)間在20min以內(nèi)。

（3）按支護(hù)工藝一步一步地進(jìn)行，把好工序質(zhì)量關(guān)。事先對(duì)加工好的錨桿進(jìn)行檢查驗(yàn)收，待第一遍混凝土噴好并具有相應(yīng)強(qiáng)度后，按設(shè)計(jì)的相應(yīng)位置布設(shè)鉆鑿錨桿孔，驗(yàn)孔及安裝錨桿，錨桿安裝到位且具一定強(qiáng)度后，布設(shè)綁扎鋼筋網(wǎng)片，保證鋼筋網(wǎng)片的網(wǎng)度不大于設(shè)計(jì)尺寸，與錨桿端部卡緊扎牢（必要時(shí)局部焊接牢靠），確保鋼筋網(wǎng)片本身及與錨桿間連接質(zhì)量，有足夠的強(qiáng)度。檢查第二、三遍混凝土噴到相應(yīng)厚度。

參考文獻(xiàn)

[1]張衡，劉秋實(shí)，廖信根. 露天邊坡控制及支護(hù)[J].礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā)，2011（04）.

[2]于庭安，戴興國(guó). 露天礦邊坡穩(wěn)定性的安全因素分析[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2008（01）.

（作者單位：新疆地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院）