云南某露天矿边坡稳定性及压脚方案研究

武尚荣，许 波

(1.昆明有色冶金设计研究院股份公司，云南 昆明 650051；2.中国铜业有限公司，云南 昆明 650051)

0 引 言

每年因滑坡等地质灾害造成大量的经济损失以及人员伤亡。而露天矿开采会形成大量的高陡边坡，这些边坡的稳定性直接影响矿山的安全生产。边坡稳定性受自身岩体结构面以及岩体强度控制，开采对边坡的影响也是重中之重，还有其他的如爆破、机械、地震以及风化作用等的影响，所以对露天矿边坡稳定性研究一直以来都是伴随着矿山的开采在不断发展的。

1 工程地质概况

矿区地质及水文地质概况矿区地处东西走向构造带香条村背斜的北翼东段，呈单斜形式。区内地质以寒武系下统梅树村组含磷岩系为主，约占50 %以上。由北向南依次出露为泥盆系中上统、寒武系下统、震旦系上统灯影组，第四系分布于矿区边缘。矿区为一山脉走向近东西、坡面北的单坡面，最高处尖山，标高2 225.75 m。山坡有南北向雨裂、冲沟切割，最低侵蚀基准面标高为1 883.15 m(海口河大烟囱水文站河床)，高差为342.6 m。

2 边坡稳定性分析

2.1 边坡稳定判别准则

根据《建筑边坡工程技术规范》(GB50330—2013)中对边坡安全系数的规定，采场边坡安全评价准则为：边坡安全系数Fs>1.10以上，即认为是安全的，Fs在1～1.10之间，认为是处于极限平衡状态，Fs<1.0 时则不安全。

2.2 极限平衡法分析

2.2.1 参数的确定

根据矿区实际情况结合室内岩石力学试验的要求，分别运用Hoek—Brown强度准则对岩石抗剪强度进行折减，求得对应岩体的抗剪强度数值，综合考虑，确定出了岩体力学参数，见表1。

表1 岩体力学参数

2.2.2 现状边坡稳定性分析

运用理正软件计算各剖面的稳定性，计算结果见图1～3。

通过计算，得出各边坡坡面的现状安全系数值见表2。

表2 现状稳定性计算结果表

从表2可以看出，现状边坡：1#～3#剖面安全系数在1.00～1.10之间，处于极限平衡状态。

3 开采对边坡稳定性的影响

通过分析计算3个剖面的边坡往下持续开采的稳定性，得出结果见表3～5，图3～5。

表3 1#剖面考虑下部采矿稳定性计算结果

表4 3#剖面考虑下部采矿稳定性计算结果

表5 5#剖面考虑下部采矿稳定性计算结果

4考虑压脚方案后的边坡稳定性

结合矿山地质勘探资料，采场边坡1#～3#剖面稳性安全系数在1.00～1.10之间，采取对边坡坡脚进行排土反压，提高边坡稳定性。上述露天矿边坡治理技术方法不仅能有效解决边坡向下延伸开采期间的稳定性，又能减少上部边坡卸载工程量，进而实现采场内排土作业，降低排土成本。

方案具体为：1#～3#剖面线，预留30 m安全距离，以散体自然安息角38°进行废石排土反压，2050平台至1975平台，设计排土台阶段高排土台阶15 m、平台宽度15 m。1975平台至底部排土台阶段高20 m、平台宽度15 m。排土体下部应设置挡墙或土挡等防止滚石滑落的工程措施。具体方案见图6～8。

结合矿山地质勘探资料，采场边坡1#～3#剖面考虑采矿后稳定性安全系数见表6。

剖面1和2沿相应平台高度向下开采30 m后，安全性系数小于1.0，处于欠稳定状态，建议开采到稳定标高后就开始排土反压。剖面3沿相应平台高度向下开采30 m后，稳性安全系数在1.00～1.10之间，采取对边坡坡脚进行排土反压，提高边坡稳定性。

5 结 语

通过对矿山的现状进行分析，我们可以得出矿山处于极限平衡状态，存在不稳定的风险，通过对不稳定坡面采取不同压脚方案，计算的结果表明，采取对边坡进行压脚可以有效地提升边坡稳定性系数，进而使矿山可以达到安全高效的生产，此研究对类似不稳定矿山边坡的处理具有一定的工程指导意义。