复杂易风化露天边坡分区支护技术及其效果评价*

姚 松，任 卓,郑禄璟

(1.中色非洲矿业有限公司， 赞比亚 基特韦 22592; 2.西山煤电(集团)有限责任公司东曲煤矿，山西 太原 030200; 3.贵州锦丰矿业有限公司， 贵州 贞丰县 562204)

复杂易风化露天边坡分区支护技术及其效果评价*

姚 松1，任 卓2,郑禄璟3

(1.中色非洲矿业有限公司， 赞比亚 基特韦 22592; 2.西山煤电(集团)有限责任公司东曲煤矿，山西 太原 030200; 3.贵州锦丰矿业有限公司， 贵州 贞丰县 562204)

锦丰金矿矿体及围岩复杂破碎且极易风化，边坡稳定性差，破坏模式多样，为了保证矿山开采的顺利进行，对不同边坡采用不同的支护技术，取得了良好的支护效果和经济效益。通过分析边坡的破坏模式制定支护标准分类，详细介绍了边坡分区支护，并对不同支护方法的支护效果进行客观评价，对类似露天边坡的加固支护具有一定的借鉴意义。

复杂边坡；破坏形式；分区支护；支护效果

0 引 言

锦丰金矿位于贵州省黔西南州贞丰县，由于矿化带受断裂带控制，且蚀变作用强烈，矿体及围岩极易风化泥化，边坡垮塌现象时有发生。造成露天高陡边坡稳定性差，这种条件下国内多采用缓坡开挖[1￣2]。

为了提高经济效益和保证露天开采的顺利进行，根据“陡帮开采”、“分区支护”的新思路，锦丰金矿采用了长锚索、钢网、钢带、湿喷混凝土、抗滑桩等多种边坡支护措施，确保了露天开采的顺利进行，并取得了良好的经济效益[3￣6]。

1 边坡破坏模式及支护标准分类

1.1 边坡破坏模式

根据类似矿山经验[7￣8]，锦丰露天矿边坡破坏模式主要有：

(1) 顺层滑坡。当岩层的走向和倾向与边坡的走向和倾向近似一致，且岩层的倾角小于边坡的倾角时可能发生顺层滑坡。如南边坡580-620 mRL，曾发生面积达4500 m2的大范围顺层滑坡。

(2) 楔形体滑坡。当两个断层面相交并与边坡面形成楔形体，或者岩层面与断层面、边坡坡面形成楔形体时可能发生楔形体滑坡。楔形体的岩体一般较为破碎，在重力、爆破振动等外部扰动作用下易于发生垮塌事故。

(3) 倾倒滑坡。倾倒滑坡通常发生在岩体倾角较大，且岩层与边坡的走向近似一致的位置，如西部边坡580-620 mRL。

(4) 松散土体滑坡。露天矿西部和北部地表的松散土体厚度超过10 m，该松散土体的稳定性较差。在露天开采过程中，原有的应力平衡发生改变，常常在大雨过后发生松散土体的整体滑移失稳。

1.2 支护标准分类

根据矿山边坡岩体条件、边坡失稳危害程度等多种因素综合考虑，将支护标准分为五类，即：破碎岩体边坡；顺层边坡；临时边坡；运输道路边坡及安全平台；土质边坡。

除临时边坡外，破碎岩体边坡、顺层边坡、运输道路边坡、土质边坡均为最终边坡。

2 分区支护方式统计

按照东、南、西、北以及冗半五个区域详细统计了不同的支护区域。

(1) 东部区域。东部边坡支护位置图及支护方式见图1和表1。

图1 东部边坡支护位置

序号区域位置支护方式E1540-530东南部长锚索+钢网+锚杆+喷浆E2590-600北东部长锚索+钢网+锚杆+喷浆E3600-595东部长锚索+钢网+锚杆+喷浆E4540-535东部长锚索+挂网+短锚杆+喷浆

(2) 南部区域。南部边坡支护位置及支护方式见图2和表2。

图2 南部边坡支护位置

序号区域位置支护方式S1620-600南部削坡削坡，减缓边坡角，并采取长锚索+钢网+锚杆+喷浆S2540-530南钢网+锚杆+喷浆支护S3580-565南部挂网+锚杆+喷浆支护S4580-560东南长锚索+挂网+喷浆支护S5507．5-502．5东南10m长锚索+小型钢网S6570-565南部挂网+锚杆+喷浆支护泄水孔4个，深20mS7570-560南部长锚索+喷浆+挂网+锚杆支护+泄水孔S8520-510南部长锚索+挂网+锚杆+喷浆+泄水孔S9520-515南部长锚索+小型钢网+泄水孔S10510-505南部长锚索+挂网+喷浆+泄水孔S11530-505西南长锚索+挂网+喷浆+泄水孔

(3) 西部区域。西部边坡支护位置及支护方式见图3和表3。

(4) 北部区域。北部边坡支护位置及支护方式见图4和表4。

图3 西部边坡支护位置

序号区域位置支护方式W1660-620西部削坡削坡，减缓边坡角，长锚索+钢网+锚杆+喷浆，对风化表土层，采取防水布覆盖W2540-530西长锚索+钢网W3610-600西北长锚索+钢网+锚杆+喷浆W4590-585西北挂网+喷浆+短锚杆W5550-560西部挂网+锚杆+喷浆支护W6530-520西部长锚索+挂网+锚杆+喷浆支护W7530-525西部长锚索+钢网+喷浆W8530-525西部长锚索+锚杆+挂网+喷浆

图4 北部边坡支护位置

序号区域位置支护方式N1700-640北部削坡削坡，减缓坡度N3580-575北边坡长锚索+钢网N4595-600西北部长锚索+挂网+短锚杆+喷浆N5550-545北部长锚索+钢网N6560-550北部挂网+短锚杆+喷浆N7530-520北部运矿道下方挂网+喷浆+抗滑桩N8510-505北部长锚索+钢网

(5) 冗半区域。冗半区域支护位置及支护方式见图5和表5。

图5 冗半区域支护位置

序号区域位置支护方式RB1640S抗滑桩RB2640-635西北长锚索(637mRL)+钢网

3 露天边坡分区支护方法

3.1 长锚索+钢网+锚杆+喷浆

3.1.1 支护技术参数

台阶高为20 m，安装6排长锚索，排间高差为3.6 m。在长锚索之间安装管缝锚杆固定钢网。管缝式锚杆长度为1.8 m，其间排距与长锚索相同(见图6)。

图6 破碎岩体边坡支护长锚索及锚杆分布

3.1.2 支护效果评价

该支护方式支护效果好、使用范围广泛，但工艺较复杂，设备材料等资金投入较大，施工作业周期相对较长。

该支护方式为露天边坡支护的主要方式，适用于较破碎边坡，如断层破碎带、褶皱轴部、矿体破碎带等；顺层边坡，如南部边坡；重点区域，如运矿道下方、清扫平台下方边坡等。

3.2 长锚索+钢带

3.2.1 技术参数及施工步骤

长锚索：当台阶高度为10 m时，共布置3排，排距为3.6 m，间距为2 m。长锚索孔Φ90 mm，每孔安装2根Φ15.2 mm×12 m的钢绞线。

注浆：采用标号为32.5的水泥制备成水灰比为0.35～0.40的浆液。

钢带：采用6 m×0.5 m×Φ5 mm的钢网。

随着露天边坡的分层开挖，在露天台阶上施工长锚索孔，然后锚索安装以及注浆。用钢带连接同水平的长锚索并用锚索固定钢带，形成一排排相互连接的锚索支护整体。

3.2.2 支护效果评价

该支护方式工艺简单，施工快速高效率，材料设备投入相对较少，支护加固成本低。不足之处在于一旦长锚索间岩体发生松动脱落，将不利于边坡稳定性的控制，可能导致边坡逐渐的失稳滑坡。

3.3 钢网+短锚杆+喷浆

3.3.1 施工参数及步骤

锚杆：采用Φ34 mm×1.8 m管缝锚杆，锚杆间距2 m，排距2 m；

钢网：采用2.5 m×4 m×Φ5 mm的钢网；

喷射混凝土：喷层厚度为60 mm。

现场施工作业时，首先对边坡表面浮石进行清理，达到施工要求后，进行锚杆和锚网支护作业，最后进行混凝土喷射作业，形成锚喷网支护整体。

3.3.2 支护效果评价

该支护方式锚固强度较低，作用有限，适用于局部区域的维护和边坡表面的加固。

该支护方式在矿山西北角F6断层矿体带620-600 mRL以及580-570 mRL等区域得到了应用，支护区域岩体稳定性较好。

3.4 运输公路边坡及安全平台抗滑桩支护方案

3.4.1 施工步骤

当采场形成运矿道路或安全平台后，根据设计孔位、孔深等参数，进行抗滑桩孔的钻孔作业，满足设计要求后将钢管放置于抗滑桩孔孔底，然后在钢管内侧注浆，最后在抗滑桩的外侧进行注浆。

3.4.2 支护效果评价

抗滑桩支护施工工艺简单，现场作业人员易于快速掌握施工技术，支护成本低。矿山在三期运矿道580-560 mRL和540-530 mRL、冗半区域660-650 mRL，以及三期北部和西部620 mRL平台、三期南部560 mRL平台都采取了抗滑桩支护，并取得了良好的支护效果。

3.5 土质边坡HDPE防渗膜护坡

3.5.1 施工步骤

为避免边坡浮石等对防渗膜的破坏，施工作业前进行边坡面的清理平整工作，然后在松散土体上覆盖防渗膜，搭接宽度为1 m。

3.5.2 支护效果评价

该护坡方式施工工艺简单，施工难度小，易于掌握施工技术，支护成本低，可以较好的防止雨水对松散土体的弱化作用，维护土体边坡的安全。

矿山西部边坡660-620 mRL主要为第四系表土和强烈风化的粘土岩、砂岩，出现多次土体失稳滑移现象，直接威胁着边坡上部充填站及下部主运矿道的安全，根据设计要求覆盖HDPE防渗膜后，土体边坡稳定性明显好转，边坡位移得到有效控制。

4 结 论

(1) 根据矿山边坡岩体条件，查明了边坡4种变形破坏模式；并按照东部边坡、南部边坡、西部边坡、北部边坡以及冗半五个区域分区分别提出了详细支护方案。

(2) 根据不同的破坏模式分别采用长锚索+喷射混凝土+钢网+短锚杆、长锚索+钢带、钢网+短锚杆+喷浆、抗滑桩和HDPE防渗膜护坡五种不同的支护方式，并对五种支护方式的支护效果和优缺点进行了分析。

(3) 通过采取露天边坡分区支护加固技术，提高了矿山生产安全，减小了矿山剥采比，降低了开采成本，初步估算每年可以节省露天剥离费用215.5万元，直接经济效益十分显著。

[1]章海象,吴岩佩.树脂锚杆支护技术在锦丰金矿的应用[J].采矿技术,2017,17(3):29￣32.

[2]李继兴.锦丰金矿露天边坡开采稳定性分析及挡土墙支护[J].金属矿山,2016 (9):179￣183.

[3]韩 斌,仪海豹,郑禄璟,等.低强度易风化破碎露天边坡综合加固与排水技术[J].金属矿山,2013 (3):14￣17.

[4]韩 斌，郑禄璟,王少勇,等.复杂破碎露天边坡的综合加固技术[J].中南大学学报(自然科学版),2013,44(2):772￣777.

[5]郑禄璟,郑禄林,常晓娜,等.露天边坡稳定性影响因素分析及防治措施[J].金属矿山,2014(2):131￣136.

[6]贾住平,郑禄璟,郑禄林.露天边坡大型滑坡稳定性分析与治理方案[J].金属矿山,2014 (5):27￣31.

[7]Bagdasar A G, Lukishov B G, Rodionov V N, et al. Detection of features of a rupture structure in walls of an open pit in terms of the Muruntau open pit[J]. Journal of Mining Science,2008,44(1):73￣81.

[8]Adhikary D P, Dyskin A V. Modeling of progressive andinstantaneous failures of foliated rock slopes[J]. Rock Mechanicsand Rock Engineering,2007,40(4):349￣362.(收稿日期：2017￣08￣15)

国家自然科学基金项目(50774011)；教育部长江学者和创新团队发展计划项目(IRT0950).

姚 松(1990-)，男，山西运城人，硕士，主要从事采矿技术与生产管理工作，Email:yaosongustb@163.com。