宏大爆破有限公司 510623
摘要：根据大宝山的地质工程特点，分析了边坡的形态特征，从几个预设方案中利用对比分析法论述方案的优缺点，进而选择最合理的边坡治理方案。
关键词：边坡形态特征；对比分析法；边坡治理方案
1.引言
大宝山矿露天开采设计生产能力为330万t/a，采用高强度扩帮式开采，采剥总量约1000万m3/a。台阶高度为12m，坡面角75°，清扫运输平台宽度
10.5m，安全平台宽度4~8m，最高台阶标高为+985m，目前最低台阶标高为+637m，共计30个平台。台阶边坡地质岩组划分为松散土体岩组、软质岩组及较硬~硬质岩组3个工程地质岩组具体见下表。
表1 采场边坡地质岩组划分表
2 边坡的空间分布特征
采场边坡坡向为NEE向，走向为NNW，延伸长度约2.4km，台阶高度落差344m。由于边坡受到长期风化剥蚀、爆破振动及采空区塌陷的影响，台阶坡面的完整性受到一定的破坏，边坡表面因岩石变形开裂分布大量的松散块、碎石。
3边坡的变形破坏特征
3.1 崩塌
由于边坡高度大，坡度陡，表面岩土体受风化及卸荷变形的影响，在降雨、爆破震动、采空区变形及人工开挖等因素的作用下发生失稳崩塌，崩塌平面上呈弧形，剖面形态为凹形，如下图所示。
4 边坡变形破坏主要影响因素分析
大宝山矿露天采场边坡出现崩塌和地面塌陷现象，是地质构造、边坡岩土体特性、边坡空间形态特征及爆破振动等多种影响因素相互作用的结果。
4.1 地质构造
大宝山受地质构造的影响，其褶皱、断裂、节理构造十分发育。另外受民采盗采的影响，局部空区顶板冒落，于2004年发生了三次大面积的地质塌陷灾害。整个采场的岩性、应力分布都发生了很大的变化，这些都是造成边坡变形的主要因素之一。
4. 2边坡岩土体特性
大宝山矿为多金属矿山，各种矿体的性质变化较大，物理力学性质各异，空间分布不稳定，导致边坡物质组成不均匀，使不同的地段的边坡稳定状态不同[2]。
4.3 边坡空间几何形态特征
边坡平面形状、高度、坡度等空间几何形态特征可影响边坡岩土体内的应力状态，平面上外凸的边坡，由于岩体鼓出，两侧易受拉水平应力的作用，所以稳定性差；对于凹形坡，由于边坡岩体表面处于二向受压状态，稳定性较好[4]。临时边坡高度在30~123m，总体坡度在40~45°之间，坡体采用分级开挖形成，对边坡稳定性可起到良好的控制作用。
4.4 爆破振动影响
爆破产生的地震波，引起边坡岩体应力的变化。后冲作用在边坡上产生龟裂带，在坡体表面产生裂隙。由于每个台阶面或多或少地受到这一影响，对整个边坡来说客观上存在一定的爆破松动带，其深度范围受爆破方式和强度的影响。这一松动带的存在，是导致边坡表部岩体发生崩塌和滑坡的重要原因之一。
5铜矿露天采场边坡治理方案
根据边坡形态特征，物理力学性质，变形破坏特征及稳定状态，结合矿山开采施工方案，提出以下几种治理措施：
方案一：变形岩土体整体削除
该方案采用削除边坡体上崩塌、滑坡及采空区塌落、沉降、开裂松动等形成松动岩土体的方式对临时边坡进行治理。
方案二：全坡面削坡+修整护坡
该方案对采场进行全坡面削坡和修整护坡，降低台阶高度，增大安全平台及清扫平台的宽度，减缓台阶破面角度。在各台阶坡面上设置排水沟，台阶面间设跌水沟，以截排坡面降水，防止对边坡的冲蚀，以保证坡面的稳定，
方案三：重点地段局部削坡+修整护坡
该方案结合边坡稳定性情况、矿山开采情况及安全生产实际，边坡变形破坏特征进行布置。对于稳定的边坡面采取清除坡面松散危石、修整边坡台阶及平台的措施；对于失稳边坡进行重新修整，改变边坡的平面形态使坡面呈弧形，以调整边坡的应力状态，增加边坡的稳定性。各台阶面上设置排水沟，台阶面间设跌水沟，以截排坡面降水，防止对边坡的冲蚀，以保证坡面的稳定。
方案四：设置安全禁区
该方案针将边坡失稳地带设为安全禁区，在禁区外围设置铁丝网进行封闭，树立警示牌，严禁无关人员进入。
6 治理方案的比选
方案一的优点是基本上将整个采场边坡全部清除，完全消除了现有采场边坡的危害。但削除现有边坡后，在其后缘将形成规模及高度更大的边坡，从而对采场边坡的稳定性产生影响。另外该方案的实施工程量巨大，施工周期长，投入的人力、物力、机械设备多，费用高，施工期间可能出现新的安全问题。
方案二的优点是对整个露天采场边坡坡面采取了工程技改措施，减缓了边坡的台阶坡面角，增加了台阶宽度，从而使边坡稳定性增加。削坡后其后缘不形成新的高陡边坡，由于台阶坡面角较缓、台阶宽度较大，有利于施工的展开，施工安全易保证。但该方案需清除大量的土石方，施工工期贯穿整个生产周期，投入的人力、物力、机械设备也较多，治理费用高，其投入产出效益低，经济效益差。。同时，产生大量的弃土、弃渣，对环境影响较大。
方案三的优点是结合了采场边坡整体处于稳定状态，边坡局部可能产生小规模崩塌、滑坡的特点，有针对性地对边坡变形破坏严重的地段进行治理。通过修整和加固坡面，清除临时边坡体上的松散危石，加宽和连通坡脚平台，增加边坡的稳定性，提高了边坡的安全性。其施工期相对较短、见效快，投入的人力、物力及机械设备相对较小，治理费用相对较低，弃土弃方量较小，对环境影响小。
方案四投入的人力、物力少，见效快，不产生弃土弃渣，对环境影响小，但其采取的是一种被动和回避的方式处理采场边坡的安全问题，未对边坡的稳定性和安全性有任何的改善，导致边坡安全问题将长期存在，对矿山今后的发展不利。
综上所述可见，方案一临时边坡变形岩土体整体削除方案工程量巨大，施工周期长，费用投入高，对环境影响大，产生新的边坡安全问题，不宜选用；方案四设置安全禁区虽然投入少，对环境影响小，但其是以牺牲边坡稳定安全及矿山的长远发展为代价，也不宜采用；方案二虽然安全性较高，但其投入的工程量大，费用高，施工周期长，对环境影响较大，综合效益较差；方案三充分考虑了大宝山矿边坡整体处于稳定状态，重点解决边坡表面的局部变形破坏问题，可保证边坡的安全；同时其工程量相对较小，施工周期较短，综合比较该方案的社会效益、环境效益、经济效益等指标较其它方案高，因此，推荐采用方案三。
7 结论
1、根据岩土体的性质、结构及其坚硬程度分析边坡的破坏特征，边坡的破坏方式以及产生破坏的原因。
2、根据大宝山矿区露天采场临时边坡形态特征，物质组成及物理力学性质，变形破坏特征及稳定状态，结合矿山开采利用方案，提出了可选的四种边坡削治理方案，即边坡变形岩土体整体削除方案；边坡全坡面削坡+修整护坡方案；边坡重点地段局部削坡+修整护坡方案；设置安全禁区方案。经过安全性、社会效益、环境效益、经济效益及施工工期等多因素比选后，推荐采用方案三：边坡重点地段局部削坡+修整护坡方案进行大宝山矿区铜矿露天采场临时边坡治理。
参考文献：
[1]手册编写组.采矿设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1987.
[2]孙玉科.中国露天边坡稳定性研究[M]. 北京：中国科学技术出版社，1999.
[3]王恭先，徐峻岭，等.滑坡学及滑坡防治[M].北京：中国铁道出版社，2003.
[4]徐邦栋.滑坡分析与防治[M]. 北京：中国铁道出版社，2002.
论文作者:黄胜贤
论文发表刊物:《防护工程》2018年第22期
论文发表时间:2018/11/22
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