德兴铜矿官帽山边坡稳定性分析.doc

德兴铜矿官帽山边坡稳定性分析 摘 要官帽山边坡位于我国最大的有色金属矿山--德兴铜矿富家坞采矿场，由于原地方单位不合理露采和坑采及切坡过陡，导致官帽山边坡产生多处小规模的滑塌，采空区发生大面积的坍塌，边坡的整体稳定性直接影响着矿山后期开采安全。本文通过对官帽山边坡综合分析、计算，确定边坡整体处于稳定状态，但不排除在暴雨及爆破震动作用下边坡局部失稳的可能。 关键词德兴铜矿 官帽山 边坡 稳定性分析 局部失稳 中图分类号P642.22文献标识码A文章编号 1引言 官帽山边坡位于我国最大的有色金属矿山--德兴铜矿富家坞采矿场，为一人工岩质边坡。由于原地方单位对官帽山矿体进行了不合理露采和坑采及切坡过陡50-54，导致官帽山边坡产生多处小规模的滑塌，采空区发生大面积的坍塌，并且在坡体产生了比较集中的三个裂缝带。德兴铜矿接手后，对原裂缝带进行了剥离卸荷，在坡体仅剩下一条长约10m的张裂缝。为了对官帽山铜矿进行分级露天剥离开采，对富家坞官帽山边坡进行稳定性分析和评价十分必要。 2边坡地质环境条件 2.1地形地貌 富家坞矿区位于怀玉山脉官帽山支脉的南东麓，为低山丘陵地带，属构造剥蚀地形。区内侵蚀基准面海拔160m，工作区处于分水岭近旁。官帽山山体经数次人工改造，目前山顶高程约620m。在山顶南侧现有剥离台阶3级，每级台阶高约15m，整体坡度约38，第三级台阶剥离至575m。剥离的土石少部分沿山坡及山前的沟谷进行堆弃，在平面上可分为2个不同的弃石堆。坡脚运矿公路在305～310m高程处通过，公路为半挖半填式，公路内侧切坡较陡，坡度约50度，高度约20m，见图1。 2.2地层岩性及物理力学性质 工作区地层均为震旦系浅变质岩系，主要为一套泥砂质与凝灰质混合沉积层，具类复理式建造，由绢云母千枚岩、绿泥石绢云母千枚岩、凝灰质千枚岩及沉凝灰岩组成。总体地层走向近EW，倾向NNWNNE，倾角3070，呈一单斜层序产出。岩浆岩主要为燕山早期第二阶段侵入的脉状花岗闪长斑岩。根据勘查资料综合分析，工作区边坡地层岩性如下 ①素填土（Qml）主要分布于高程305m与575m之间，分布厚度受原地形影响，厚度为0～5.6m，平 均厚度3.0m。物质成因主要为原山体开挖堆积，物质成份为强、中风化基岩碎块夹细颗粒组成，碎块级配好，直径多在3050cm，最大可达2m，碎块含量约占50，碎块直径随高程降低而变大、含量也随其增加。 ②强风化千枚岩（Ptsh）黄褐色，千枚状结构，块状构造，岩芯破碎，以碎屑状为多，少量块状。钻探所揭露厚度3.5025.0m，岩芯采取率8287，岩石单轴饱和抗压强度平均值4.1MPa，岩石基本质量等级为Ⅴ级。 ③中风化千枚岩（Ptsh）灰黄～青灰色，千枚状结构，块状构造，岩芯较破碎，节理裂隙较发育，多被黄铁矿细脉充填，岩芯以碎屑、碎块状为主，少量短柱状。钻探揭露厚度10.2046.50m，岩芯采取率8791，岩石单轴饱和抗压强度平均值12.7Mpa，岩石基本质量等级为Ⅳ级。 ④微风化千枚岩（Ptsh）灰绿色，千枚状结构，块状构造，岩芯较新鲜，岩芯较完整，以短柱状为主，强度较高。岩芯采取率9093，岩石饱和抗压强度平均值22.0 Mpa，岩石基本质量等级为Ⅳ级。 ⑤花岗斑岩（γδπ）浅灰绿色，全晶质斑状结构，块状构造，斑晶主要为石英、黑云母、角闪石、正长石等，粒度一般为2-5mm，最大达2cm。岩芯较新鲜、完整，以柱状为主，强度较高，主要以透镜状分布，厚度3.914.0m。 依场地内裂隙、节理结构面的发育程度判定岩体完整程度属较完整，结构面结合一般，多为闭合型。根据岩体完整程度及结构面特征确定该边坡的岩体类型为Ⅱ类，区内主要岩体物理力学性质见表1。 岩体物理力学性质统计表 表1 2.3 地质构造与地震 2.3.1地质构造与节理、裂隙 从区域地质来说，富家坞矿区处于隆起与凹陷交接的脆弱地带，并为多构造体系的主干断裂交接复合部位。因此，矿区断裂构造显得特别发育，组次多，强度大，而褶皱构造相对不太发育，褶皱构造仅表现为官帽山向斜及其次级褶曲。 官帽山边坡区及其周围的断裂构造主要有NE向、NNE向和NW向断层。由于矿区构造岩浆活动频繁，各期活动均派生广泛而多样的微细裂隙，经地表裂隙调查，区内主要发育有以下几组节理、裂隙 （1）倾向70-75，倾角36-81，该组裂隙主要发育在L2、L4、L9点。 （2）倾向113，倾角69，该组裂隙主要发育在L8点。 （3）倾向156-171，倾角50-76，该组裂隙主要发育在L5、L7及L10点。 （4）倾向196-204，倾角34-78，该组裂隙主要发育在L3、L4、L6及L10点。 （5）倾向242-279，倾角57-72，该组裂隙主要发育在L1、L5、L6、L7及L11点。 （6）倾向296-315，倾角69-81，该组裂隙主要发育在L1、L8、L9及L11点。 边坡主要坡向约140度，与坡向呈顺向关系的裂隙为第3组裂隙，按照该裂隙的特征（裂隙面闭合、贯穿长度小、裂隙倾角比坡角大），其对边坡的稳定性影响较小。其余各组裂隙均与坡向呈斜向、逆向关系，所以对边坡稳定性基本无影响。仅在L4、L10点的两组裂隙所切割的楔形体的组合面方向与坡向呈顺向关系，且组合面的倾角小于坡角，初步判断楔形体有滑移破坏的可能。 2.3.2地震 工作区位于稳定性较好的泗洲庙复向斜南翼，根据建筑抗震设计规范（GB50011-2001）和国家地震局1400万中国地震烈度区划图（1990年，50年超越概率10），工作区一带抗震设防烈度为小于6度区，区内场地土类型属中硬土，Ⅰ类建筑场地。 1.4气象条件及水文地质特征 （1）气象条件 区内气候温和湿润，四季分明，雨量充沛。年平均气温17.4℃，极端最高气温39.5℃，极端最低气温－10.4℃。多年平均降雨量为1996.6mm，最大降雨量为2803.6mm，最小降雨量为1312.8mm，最大日降雨量为311.7mm，最大小时降雨量为67mm，每年的3～7月份为丰水期，降雨量占全年降雨量的70，8-11月为平水期，12月至次年2月份为枯水期。 （2）水文地质条件 工作区处于含水微弱的变质千枚岩系广布的山区，地形陡峻，山沟纵贯，地表水、地下水排泄条件极好，不利于地下水的积集。地下水类型主要有第四系孔隙水和基岩构造裂隙水。第四系孔隙水含水介质为人工松散堆积物，其孔隙发育，但无贮水条件，降雨由坡体渗入沿坡脚流出，迳流时间一般3～5天。基岩构造裂隙水主要受构造断层及岩石裂隙发育情况控制，水量较贫乏。 3边坡稳定性分析评价 3.1边坡稳定影响因素分析 1、地层岩性因素 边坡出露地层为震旦系浅变质岩，主要由绢云母千枚岩、绿泥石绢云母千枚岩、凝灰质千枚岩及脉状花岗斑岩组成。受区域构造及原采矿单位切坡爆破开采的影响，基岩节理裂隙发育，局部成碎块状，岩石的本身特性及破碎程度是边坡稳定性影响的主要物质因素。