斷層影響下采礦場邊坡安全穩(wěn)定性研究

劉小飛

（四川省安全科學(xué)技術(shù)研究院，四川 成都 610000）

1 工程概況

該采石場規(guī)模為36萬t/a，采礦礦區(qū)面積0.0314㎞2，開采深度由1570m至1410m標(biāo)高，礦山服務(wù)年限為7a。礦山全期采用露天開采方式，露天開采境界邊坡參數(shù)為臺階高15m，臺階坡面角70°（其中1570m-1560m以及1560m-1545m為50°），安全平臺寬度4m，每隔兩個(gè)安全平臺設(shè)置一個(gè)清掃平臺，清掃平臺6m，整體邊坡角50°-57°。

2 采場邊坡現(xiàn)狀穩(wěn)定性

2.1 剖面選擇

選取現(xiàn)狀條件下邊坡穩(wěn)定最不利斷面，分別截取兩個(gè)通過斷層的剖面A-A′位于采場北邊垂直或近似垂直于邊坡，落差近130m，對現(xiàn)狀邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行判識。

2.2 參數(shù)選擇

根據(jù)原設(shè)計(jì)報(bào)告中建議值和工程經(jīng)驗(yàn)值確定巖層的物理力學(xué)指標(biāo)，如表1。

表1 巖層各項(xiàng)力學(xué)指標(biāo)值

2.3 計(jì)算模型

根據(jù)剖面A-A′可知，由斷層和潛在結(jié)構(gòu)面構(gòu)成為最危險(xiǎn)的滑面，分別選取通過兩個(gè)斷層的滑面來計(jì)算邊坡現(xiàn)狀的穩(wěn)定性。

2.4 計(jì)算結(jié)果與分析評價(jià)

采用余推力法計(jì)算不同工況下的結(jié)果如表所示。

表2 剖面A-A′不同工況下邊坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果表

穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果表明：A-A′剖面通過F3、F8斷層的邊坡在自然和地震條件下K＞[K]（許用值），處于穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨條件下K＜[K]（許用值），處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

綜上所述，采場邊坡在斷層F3、F8的影響下，在暴雨條件下，邊坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，極易出現(xiàn)失穩(wěn)垮塌。

3 治理方案

3.1 礦區(qū)范圍變更

將西部邊坡向西擴(kuò)，與原來的西部采空區(qū)貫通。西部邊坡向西擴(kuò)后，東西走向的北部邊坡雖然被F8、F3兩條斷層切割為三段，但因北部邊坡與F8、F3兩條斷層走向幾乎垂直，故不會影響北部邊坡的安全穩(wěn)定性。

將安全治理范圍向南部擴(kuò)大至開采露天底1410m水平，降低南部陡峭山坡高度在34m左右，在1410水平形成長約400m、寬約200m的大平臺，避免崩塌、垮塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害對省道S310寧華路段交通及其下方9戶村民房屋及人生安全的影響。同時(shí)，采場臺階下降時(shí)，不留南端幫，避免形成“鯽魚背”似的南部端幫，確保采場生產(chǎn)安全、省道寧華路交通安全和礦區(qū)南部爛壩村七社村民民房及人生安全。最終治理效果如圖1所示。

圖1 最終治理效果圖

3.2 斷層治理

根據(jù)礦區(qū)斷層走向，調(diào)整該礦山采場主要邊坡走向，即將與斷層走向約一致的原設(shè)計(jì)西部邊坡為主邊坡調(diào)整為約垂直于斷層走向的北部為主邊坡。礦區(qū)邊坡開采參數(shù)維持原設(shè)計(jì)。

3.3 治理后邊坡穩(wěn)定性校核

選取治理后的最終邊坡I-I′剖面進(jìn)行穩(wěn)定性校核（見圖2）。

圖2 I-I′剖面線

穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3 剖面I-I′不同工況下邊坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果表

穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果表明：I-I′剖面的邊坡在自然、地震、暴雨條件下都處于穩(wěn)定狀態(tài)，滿足安全要求。

4 結(jié)論

（1）根據(jù)礦區(qū)斷層走向，調(diào)整該礦山采場主要邊坡走向，即將與斷層走向約一致的原設(shè)計(jì)西部邊坡為主邊坡調(diào)整為約垂直于斷層走向的北部為主邊坡。

（2）擴(kuò)大礦區(qū)范圍，向西與采空區(qū)貫通，向南部擴(kuò)大至開采露天底1410m水平，從而保證省道寧華路交通安全和礦區(qū)南部爛壩村七社村民民房及人生安全。

（3）采用余推力法得出治理后的邊坡穩(wěn)定性結(jié)果為在自然、地震、暴雨條件下均處于穩(wěn)定狀態(tài)。