抚顺西露天矿北帮滑坡分析与治理方案研究

2017-09-03高波

露天采矿技术 2017年9期

关键词：滑体后缘抚顺

高波

（抚顺矿业集团有限责任公司西露天矿，辽宁抚顺 113001）

抚顺西露天矿北帮滑坡分析与治理方案研究

高波

（抚顺矿业集团有限责任公司西露天矿，辽宁抚顺 113001）

通过工程地质勘查、表面位移监测、深部岩移监测等技术手段，分析确定抚顺西露天矿北帮E800滑坡滑体空间几何形态，在边坡稳定计算的基础上，确定了以削坡减载、水平疏干孔、疏干井、抗滑桩为主要工程措施的综合治理方案，恢复了滑坡区防排水系统、铁道及公路运输系统，保障了露天矿的有序生产。

滑坡；水平放水孔；疏干井；抗滑桩

0 引言

2016年7月25日晚，抚顺地区遭遇重现期50 a的暴雨侵袭（降雨量近200 mm），次日5∶00，西露天矿北帮发生局部滑坡。滑坡后缘为矿坑北部地表运输部车库，标高为+75 m，前缘剪出位置位于12段下部台阶，标高为-25 m附近，南北宽约300 m，高差110 m；东西边界分别在E800和E1300附近，东西宽约500 m，滑坡体面积约为15万m2。前缘滑舌掩埋了底部12、14段干线，导致东露天12段、14段内排电铁线路、西端帮汽车运输公路和兴平路公路全部中断，严重影响了东露天电铁内排和西露天矿东区上部排土，同时对采区正常生产也造成了较大影响。

1 滑坡分析

1.1 边坡变形演化历史[1-3]

1978年4月，北帮E700附近28-9段干线下的+20～0 m水平之间发生绿泥岩楔体滑坡，滑体东西宽约120 m。

1979年4月，北帮E900附近，地表达到设计境界后，+43 m水平向北并段，露头部分的绿色泥岩长期受第四系冲积层地下水侵蚀，导致滑坡，滑体东西长约120 m，高差33 m。

1987年4月，因-447采区井采岩移影响，加之地下水作用，发生了大规模的E800滑坡，该滑坡切断了28干线，并掩埋了12段站场，对矿坑生产造成重大影响。之后在E1000附近也发生了1次类似的滑坡现象，致使该区域兴平路及居民区产生地表沉陷变形。

1993年8月，抚顺地区遭遇百年一遇大暴雨，致使北帮E800—E1300区域，车库+75至12段-30 m水平的边坡，经历了从局部变形到坐落滑移的失稳破坏过程。

1994年8—9月，该区再次发生大规模沉陷滑移，中心位于E900—E1000附近。

1.2 老滑体复活机理

历次滑坡均发生在解冻期和雨季，表明该区域边坡对地下水影响敏感程度较高。2016年进入汛期后，历经数次高强度降水，滑坡区后缘沿F1断层破碎带出现数条东西走向拉裂缝。数小时内近200 mm的高强度降雨，致使北帮上部地表汇水沿有利地形汇入本区域，流向矿坑冲刷边坡；与大气降水联系最为密切，水位陡升的第四系冲积层潜水，沿冲积层边坡出露面（以E 1000附近刘山旧河道处为甚）密集向矿坑排泄。

该区域边坡由于地表汇水及第四系潜水的径流排泄，含水率急剧增加，松散岩体容重增大，岩体强度降低。后缘张拉裂缝灌满雨水后，在静水压力和动水压力的作用下产生滑坡。

1.3 滑坡特征

滑坡灾害发生之前边坡上部已出现数条东西走向张拉裂缝，由滑坡后缘西北侧逐步向东扩展。暴雨后边坡于西北侧率先产生滑移，拖动东侧岩体产生滑动。滑坡后缘西侧与F1断层走向近乎平行，表明该处滑坡后缘空间形态受F1及其次生断层控制。根据滑坡现场踏勘，滑体西侧植被等边坡附着物向南滑动距离明显大于滑体东侧，滑后坡表东高西低，表明滑体西侧为本次滑坡的主滑区域。滑坡典型剖面如图1。

图1 滑坡典型剖面

1.4 边坡问题分析

根据滑后边坡轮廓形态，从动态发展的角度将滑后边坡问题划分为既相互对立，又相互统一的3个部分。

1）滑坡后缘风化砂岩高陡台阶。滑坡发生后，靠近永寿路一侧形成了近50 m高的后缘陡倾边坡，其岩性风化严重、节理裂隙发育，其稳定直接影响到永寿路及其附近房屋建筑的安全。从后缘边坡治理及整个滑坡治理全局的角度出发，需对滑体后缘进行削坡减载及内部整形。后缘边坡上部为第四系冲击层，浑河定水头补给地下水，水量丰富。第四系潜水的拦截，可以有效减少地下水进入主滑体，有利于主滑体稳定。

2）滑坡前缘松散堆积物高陡台阶。滑坡前缘为滑坡松散体堆积自然形成的高陡台阶，边坡岩体松散，稳定性较差。需对其进行规整，清除一部分松散岩体，破成平盘台阶，降低局部边坡角度，有利于前缘稳定性的提高。但前缘清方，不利于整体边坡稳定，因此，需配合滑体上部清方减载工作，协调进行。

3）主滑体。根据滑体内边坡监测数据，滑后边坡仍有较小的蠕动变形，边坡处于极限平衡状态。其上部清方，减少下滑段载荷，有利于滑体稳定，但将造成后缘单台阶段高增大，不利于后缘台阶稳定。其下部压脚，增加抗滑段抗滑力，亦对主滑体有利，但增大前缘单台阶边坡载荷，对前缘边坡不利。

2 滑带深度的确定

2.1 工程地质钻探

西露天矿北帮发生滑坡后，工程技术人员立即展开现场踏勘，确定滑坡范围及滑坡特征，并进行了相关测绘工作。自2016年9月起，前后分2期共施工14个勘查孔，总进尺831 m。详细进行地质编录，着重记录了钻进中孔内异常情况，如缩孔、掉块、卡钻、漏水、套管变形、钻速快慢等，并标明其深度位置。

2.2 深部岩移监测

二期施工的10个勘查孔，分别装设了测斜管，采用边坡测斜仪进行深部岩移监测。根据监测成果，E1000剖面岩体深部位移较大，向东逐步减小；E800和E900剖面变形明显，测量时测斜管已遭破坏。将监测成果与钻探成果对比分析可以看出，监测确定的滑带位置与钻探施工过程中漏水跑浆层位相吻合，由此可以确认该层位即为滑带。E1000剖面岩体深部累计位移曲线如图2。

3 滑坡治理方案

3.1 后缘治理

采用坡率法[4-5]，将后缘单台阶边坡破成地表、第四系+60 m水平台阶、28干线+45 m水平3个台阶，边坡角度由原35°左右降至22°，提高了后缘边坡稳定性。于第四系底板台阶，采用水平放水孔提前疏干冲击层地下水，以防止水流冲刷破面。铺设钢筋混凝土水沟，拦截疏导冲击层渗水及水平放水孔中的流水，减少滑体地下水补给源，有利于滑体稳定。

图2 E1000剖面岩体深部累计位移曲线

3.2 前缘治理

E800老滑落体复活后，将17段以上电铁和公路运输系统全部掩埋，西露天矿立即制定恢复方案，集中调配工程机械，全力削坡降段。同时，安排东区上部4台电铲的剥离物料全部对14、12段路基进行回填，反复调整设计，最大限度减小排弃量，缩短工期。期间，多次克服了14段局部下沉的险情，共历时4个月，先后完成14、12段回填路基3 500 m，恢复公路500 m，总工程量53万m3。

3.3 滑体治理

综合采用清方减载、抗滑桩、疏干井和水平放水孔联合疏干等工程措施，以改善滑体稳定状况。

1）清方减载。清方减载是滑坡治理中最直接、最有效的方法之一，在滑坡治理中广泛采用。该处滑坡下滑段载荷清理应顾及滑坡后缘边坡的稳定，经综合考虑，共清理土方41.4万m3。清理后，滑体各剖面稳定系数提高幅度均在0.06以上，最大的为E800，提高幅度为0.4。

2）抗滑桩。抗滑桩的桩位在断面上一般布设在滑体较薄的挤压段，既充分发挥钢轨桩的抗滑效果，又能使其在经济上更为合理。

采用传递系数法，计算各剖面剩余下滑力。单根钢轨桩的抗滑能力按下式计算：

式中：P为单根抗滑桩的抗滑能力，kN；Wx为钢轨的截面模数，217.3 cm2；[σ]为钢轨的抗拉强度，7 500 kg/cm2；L为钢轨桩最大弯矩点至滑动面的距离，1.5 m；ε为安全系数，0.95；

考虑滑体空间几何形态及变形特征[6-8]，综合分析，确定于滑坡区12段平盘西侧（E750-E1050区间）进行抗滑桩施工。限于12段平盘宽度，采用间排距4 m×4 m，共可布设400根抗滑桩。

3）疏干排水工程。根据滑坡区地下水埋藏深度、补给来源、隔水边界等水文地质特征及滑带深度、滑体变形情况，结合抽水试验成果，经综合研究，采用疏干井和水平放水孔联合疏干的工程措施，降低地下水水位，提高滑体边坡安全系数。

滑坡区岩体较为破碎，孔隙、裂隙发育，且有连续的自由水界面，为潜水含水层，所以参考潜水完整井计算公式：

式中：K为含水层渗透系数，m/d；Q为抽水井流量，m3/d；SW为抽水井中水位降深，m；R为影响半径，m；H0为潜水含水层厚度，m；rw为抽水井半径，m；

基于抽水试验成果，采用式（2）计算得疏干井影响半径约为51.2 m。结合现场施工场地，滑体内共布设10个疏干井，总进尺528.5 m；14段平盘共布设12个水平放水孔，总进尺1 200 m。

4 结论

1）提出的3个边坡问题，相互影响，相互制约，理清其间的动态关系，能够全面、动态的指导边坡治理工作。

2）根据工程地质勘查、深部岩移监测能够较为准确的确定滑带深度，为后期治理工作提供科学依据。

3）经过治理，恢复了正常的公路、铁路及排水系统，保障了露天矿的有序生产。

［1］芮勇勤．露天矿大型沉陷滑移变形体稳定性研究［R］.抚顺：煤炭科学研究总院抚顺分院，1996．

［2］高国骧．抚顺西露天矿开采技术［M］.北京:煤炭工业出版社，1993：10-13．

［3］马新民．抚顺矿务局西露天矿北帮边坡稳定性研究［R］.抚顺:煤炭科学研究总院抚顺分院，1990．

［4］门玉明，王勇智．地质灾害治理工程设计［M］.北京:冶金工业出版社，2011．

［5］GB50330—2002．建筑边坡工程技术规范［S］．

［6］朱新平，赵秀峰，李树学．伊敏露天矿东端帮变形机理研究［J］.露天采矿技术，2003（6）:18-20．

［7］徐常平，尚文凯，朱新平，等．安家岭矿北端帮滑坡治理［J］.露天采矿技术，2009（5）：22-23．

［8］王来贵．露天矿边坡工程系统演化过程［J］.露天采矿技术，2014（12）:10-14.

【责任编辑：陈毓】

North slope landslide analysis and control research in Fushun W est Open-pit M ine

GAO Bo
(West Open-pit Mine,Fushun Mining Group Co.,Ltd.,Fushun 113001,China)

Through the engineering geological exploration,the surface displacement monitoring and deep strata movement monitoring,the article determines the north slope E800 landslides sliding body space geometry in Fushun West Open-pit Mine.On the basis of slope stability calculation,the mine identifies the cutting slope and reducing load,horizontal drainage hole,drainage well,anti-slide pile main engineering measures for the comprehensive control scheme,restores the waterproof and drainage system of landslide area,railway and highway transportation system,and guarantees the open-pitmine production in order.

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