金堆城露天矿边坡稳定性研究.pdf

研究 金堆 城钼业公 司张国平 ／ 0‘ 【 摘要】分 析 边坡 稳定 的重 要因素， 提出 控制 边 坡稳 定的 措 施 ， 关 天4 - ／ -j ／ UDY ON E S TABI I TY OF J I ND ,／ 3 I CHENG／ 一 一 r一 ’ 。 t 1 j l一 f S T S L0P L 0PEN Pn’ M I NE i n d u i e h e n g Mo l y b d e n u m I n d u s t r y Co r p o r a t i o n Z h a n g Gu o p i n g 【 A B 丽限A c T 】T h e i mpor t a n t f a c t o r s a f f e c ti n g s l o p e s t a b il i t y a r e a n a 1 y s e d ，a n d t h e c o n t r o l me a s u r e s o f s l o p e s t a b i l i t y a r e p o i n t e d o u t i n t h i s p a p e r ． KEY W ORDSS l o pe s t a b i l i t y L a n d s l i d e Co n t r o l me a s u r e 金堆城钼 业公 司露天 矿从 6 0年代 投产 到现在已 3 0多年，采场空区规模大，采矿 现有深度已达 1 6 0多米 ，但这仅是最终开采 深度的 1 ／ 3 。随着生产规模不断扩大，开采 深度将不断加深 ，边坡稳定性的问题将十分 突出，是生产中不可忽视的问题。 露天边坡的稳定性是一个综合指标。它 受诸多 因素的影 响，其影 响程度也不尽相 同，又相互影响相互制约。边坡稳定性因素 中既有地质条件作用 ，又存在地下水 ，地表 水 ， 爆破工程及边坡本身因素的影响， 对这些 因素要逐个分析 ， 且不能忽视其相互关系。 1 边坡稳定性 因素分析 1 ． 1 边坡分析 边坡形态 主要 由边坡角 ，安全平台及坡 高三部分组成。 金堆城露 天设计 边坡 角为 6 0 。 左 右 ，坡 高为 1 2 m和 l o re 1 2 0 0 m 以上坡高为 1 0 m， 其余约 1 2 m ，安全平台宽 1 2 m．每隔 3个 平盘设计一个安全平台，在边坡拐角处安全 平 台宽为 2 0 m，岩性等 因素影响嚣天矿实 际 边坡角在 5 0 。 左右 ，达不到设计标准。 边坡这三个因素，边坡角的大小与坡高 有直接关系，同时边坡角的大小又关系到安 全平台宽度，边坡角过大，则坡面过陡，则 安全平台的宽度要求就相应宽。 1 2 地质条件分析 在露天边坡稳定性的许多因素中，地质 条件最为复杂，边坡岩体的稳定性主要由岩 体中结构面所控制。爆破振动破坏岩石的结 构面，裂隙增多，改变了地质稳 固条件，从 而影响边坡稳定。地质条件好 ，受开采扰动 就小，边坡稳定性好。 1 ， 2 ． 1 岩性分析 露天矿边坡中岩石以安山玢岩为主，有 少量花岗斑岩，在安山玢岩上覆盖着一层第 四纪堆积物 。 安山玢岩结构 比较松散 ，节理发育，含 黑云母．辉石等暗色矿物。岩石抗风化能力 较弱，遇水后易松软。天然状态下安息角为 3 0 。 --3 5 左右。裂隙率为 2 ％～3 ％．风化剧 金堆城露天矿边坡稳定性研究张国平 邮编 7 1 4 1 0 2 维普资讯 烈时大于 3 ％。花岗岩结构紧密，其抗风化 能力及力学强度比较高。天然状态下自然安 息角大于 4 5 。 ，裂隙率一般小于 1 ％。 析难度。安山玢岩及花岗斑 岩风化后 的抗 拉 ，抗压强度明显减弱 ，岩石强度降低一倍 以上 见表 1 。 安山玢岩强度变化范围较大 ，增加了分 花岗斑岩的抗风化能力较强 ，但风化作 表 1 安山玢岩及花 岗斑岩强度 用同其它 因素相互作用 ，加快 了强度的降 低。 1 ． 2 2 断层及节理等因素分析 位于矿区北部边坡有一条大断裂带 ，此 为金堆城正 断层 ，走 向 ．N E E，倾 向 S S E， 倾角在 6 0 。 ～7 0 ，断层角砾未经胶结 ，断层 周围的岩性差，断距为2 0 0 m，长 3 0 k in，上 下盘基本为安山玢岩，下盘有少量的金堆城 花 岗岩。 金堆城正断层对整个北部边坡起着一定 的控制作用，贯穿了整个北部边坡。断层两 侧裂隙、节理极为发育，又因地表流水的作 用使岩石裂隙有扩大的迹象。 1 ． 2 ． 3 地表水及地下水分布 金堆城矿区年降雨量最高为 1 9 5 8年 的 1 2 4 0 ． 8 c m ，月最高纪 录为 1 9 5 8年 7月 的 3 6 9 5 c m ，雨季主要集中在秋季。矿区东部 边坡尚未成形，但临近边坡有一条常年流水 的文峪河 ，虽安山玢岩及金堆城花岗斑岩渗 水系数较小，但随着多次爆破振动 的影响， 岩石 的结构受 到一定程度 的破坏 ，增加 了裂 隙的发育，为地表水下渗提供了条件。在雨 季，大量的降雨，流水冲刷边坡岩石．对边 坡稳定性造成一定危害，因此疏导地表水是 一 个必要环节 。 矿区地下水主要分布在安山玢岩与花 岗 斑岩中，因断层及上下盘渗透系数小 ，因此 断层含水量不大。地下水分布在岩石裂隙及 节理发育的地方，裂隙水使岩石强度降低。 在北部边坡东侧有一个较大潜水层 ，地 下水沿 岩石裂隙从多处流出，在 l 1 7 6 m平 台盘 的低 凹处有 明显地下水渗 出形成小面积 的水潭 。 无论是地表水还是地下水都将对边坡稳 定性产生负作用。 1 ． 3爆 破工程 露天矿年爆破次数在 2 0 0次以上 ，孔深 要求 1 4 m，装药量为 3 0 0多公斤 ，孔距 在 6 ～ 1 2 m。在 远 离爆 破 现 场 2 k m 处 亦 能感 到 振动。露 天 矿 采 场 长1 5 0 0 m 左 右 ，宽 1 0 0 0 m以上 ，因此爆破振动是影响边坡稳定 的重 要因素之一。 爆破形成 的爆轰气体对岩石造成剪切 ， 同时压缩应力波反射引起拉伸。在多次爆破 的作用下使未爆破岩体产生裂缝 ，破坏了岩 石的结构面，大大降低了岩石的强度，特别 是在接近边坡地段的爆破地段的爆破振动对 边坡的影响较大，在地质条件差的地方还可 能引起 滑坡 。 2 滑坡现象分析 滑坡受地质条件及岩体强度的影响，同 时又受外部因素作用。 内部断层的存在，降低了岩体强度 ，同 时为地下水的渗透及地表水提供 了侵人条 件 ，使岩石软化 ，再由空气氧化作用使断层 面产生滑动 外部因素以降雨为主，冲刷边坡 ，增大 有色矿山l 9 9 9 3 维普资讯 裂隙宽度 ，导致岩石 内部强度改变。 露天矿北部边坡 出现小 规模 滑坡 ，位置 在金堆城正断层处 ．岩性 以金堆城花 崩岩 为 主。花岗岩经长期的风化作用使岩体稳定性 变差 ， 大 量 降 雨而 形 成 地 表流 水 引起 滑坡 。 滑体落差大约 2 O多米 ， 破 坏较小 。由于滑坡 后的轮廓呈平整的三角形 ， 为地表流水提供 了通道 ， 为以后再次出现滑坡提供了条件。 3 边 坡控 制措 施 3 ． 1 地质条件的监测 主要从岩石的强度 ，裂隙发育及地下水 分布人手．对边坡岩石裂 隙认真观测其变 化 ，找出裂隙及节理分布规律。对断层除观 测走向， 倾角断距外 ，还要对断层特征及岩 性具体描述．评估断层对 迎渡稳定性的影 响。测定边坡岩石力学性 质 ，分析各种条件 下对岩石强度影响的差别。研究风化及氧化 对不同岩性的作用 ，具体分析边坡现状的风 化、氧化程度。收集地质 队的水文地质资 料 ．结合钻孔所测水位及现场观测地下水情 况 ．评估地下水分布规律及水压、涌水量的 大小 、地下水对边坡 的影 响程度 。 3 2预裂孔的布设 预裂孔是为 了减少爆破对边坡 的振动而 设计的。预裂孔一般设在采场境界线上，预 裂孔是采用密布孔少装药的方法，孔距为 5 m左右 ，装药量 接近爆破孔 的十分之一。 预裂孔产生的裂隙减弱了爆破冲击的作用 ． 对边坡稳定性起着重要作用。 金堆城露天采场应用预裂孔有 2年 左右 的时间 ，实践证明预裂孔的作用十分明显 。 3 ． 3 建立 完善 的排 水系统 露天矿已经建立 了一定 规模的排水系 统．尚未完善。随着 1 1 6 4 m 以上平 台开采 到最 终境 界 ，露天排水系统基本形 成。在每 个完全平台开挖 一条截水 渠道 ，截 流地 下涌 水及地表水 ，在境 界周围形成 排洪 渠道 。 3 ． 4 无爆破法 在 国外 已有深人 的研 究并得到很大程度 的应用 ， 在 我国尚处研究 和试用 阶段 ， 主要应 用在对薄矿脉开采的矿山中。元爆破法与常 规采矿 方法 相 比有 明显 的优 势 ， 主要 表现在 机械化程度 、 高劳动生产率， 特别是无爆破法 消除 了常规方法产 生的震 动对边 坡的影响 。 目前 无爆 破法 主要 有 用刮 刀钻 头切割 岩石的方法、使用摆锤采矿机的方法 、冲击 碎裂方法 、切割采矿方法及炮孔胀裂采矿方 法。无爆破法虽在 目前应用不广 ．但对稳定 边坡有一定实验价值 。 3． 5 边坡 观测 边坡稳定的尺度是对边坡稳定 的评价 ， 是指岩移达到终止期 ．而并非指 岩移值 为 零 ，岩移终止期达到低于某个值并将持续一 段时间。岩移的终止期有一个波动范围 ，这 个范 围一般指岩体移 动量持续在 半年以上波 动视为岩体稳定。 金堆城矿使用 了水准仪观测边 坡的稳 定。边坡观测对仪器的精度要求高 ，使用水 准仪观测具 体方法如下 设 立两 条平行观测线 。一条观测线基本 在 1 2 6 0 m平面上，控制点间隔 5 0 m，在金 堆城断层上设立控制点 ．点矩为 2 5 m，在远 离边坡处观测线 的两端各设立一个基点 ；另 一 条观测绂 以 1 2 3 0 m平 面为主，控制点点 矩 5 0 m．在金 堆城正断 面外 的控 制点 ，点 矩 为 2 5 m，同样设两个基点。 观测点设立初期 ，观测次数频繁 ，每十 天一次 ，待确定边坡稳定后逐 渐减少次数。 在雨季时可适当增加观测次数。 4 结束语 目前无论地质还是生产单位 ，都侧重于 开采，而对边坡工作做得很少，以后边坡稳 定性将是一个重要课题。金堆城钼业公司东 边坡研究中设备不多，如能增加电阻或位移 计及岩石应力测试方面的仪器 ，会使边坡工 作更加完善。 盘堆城露天矿边垃稳定性研究张国平 自 编 3 1 4 1 0 2 维普资讯