露天矿边坡治理技术的探讨

李小龙

（无为华塑矿业有限公司，安徽 芜湖 241000）

一、露天矿边坡治理特点

（一）规模大，高边坡，治理兼顾整体和局部

露天矿的边坡规模较大，边坡高度一般为150～300m，最高可以达到500～800m，边坡走向延伸可以达到数公里，因而边坡揭露的地层多，各部位工程地质条件差异大，变化复杂。要求治理对策既要考虑整体边坡稳定性，又要兼顾关键部位、局部台阶的安全。

（二）边坡位置固定，治理难度和要求高

在公路、铁路、水利水电工程中，边坡位置可根据实际工程条件，通过改路线、挖隧道、架桥梁等方式，合理绕避危险边坡。而露天矿边坡的位置是有矿带决定的，这就注定其成坡位置不具选择性，在边坡开挖治理过程中，只能“兵来将挡，水来土掩”，这也造成了露天矿边坡治理比其他边坡工程更加复杂和困难，治理要求也更高。

（三）地质条件认知存在局限性和阶段性，治理需和信息化施工结合

露天矿边坡对地质条件的认知主要来源于两个方面：一是前期储量勘探，二是阶段性边坡勘察。前者主要是针对找矿做的地质工作，一般对边坡稳定相关数据投入较少，工作具有侧重点和局限性。后者一般是随边坡开采揭露及边坡安全需求进行的，具有阶段性。因此，边坡治理对策要求综合分析两手资料，提取可靠信息后方能开展。治理对策完成后应结合施工及开采揭露情况机动调整应对。

（四）边坡状态动态性，治理对策应遵循动态设计，具一定前瞻性

岩体开挖与边坡形成贯穿于生产过程的始终,开采的过程就是边坡形成的过程,它是一动态过程。边坡从地表开始,最初只有一个或几个台阶,最终可能形成含有数十个台阶的高大的岩体边坡,其形成过程一般需要数年或更长时间。上部边坡形成后，受下部开挖影响，其应力分布状态及稳定能力也在动态变化调整之中。边坡治理应在整治现状边坡的同时，配合一定程度上结合后续开采的前瞻性计划。

（五）时效性，治理防护量应合理

边坡工程的最终形成亦标志着工程功能的完结和废弃。因此边坡治理以保证边坡顺利完成开采使命为结点，应尽量调整防护量科学合理，防止防护不足带来安全隐患，也要避免防护过量，造成浪费。

（六）差异性，治理应分区段，分主次

露天矿的最终边坡由上至下逐渐形成，上部边坡服务周期长，下部边坡服务期则相对较短，边坡上部和下部暴露时间、应力分布、地质条件等不同，需要的设防力度也不同。边坡治理应分区段根据部位不同，作用不同，有主次有层次的针对性布置。

二、方案分析

采取的方案为：优化境界+局部支护。优化境界主要是根据现状页岩层面进行削坡，在+206m 处设置平台（现状边坡已沿层面开挖至+206m-210m，原推荐的+230m 平台，已被开挖。根据现状平台位置，确定在现有+206m 平台留置）。局部支护推荐方案给出了格构梁+锚杆锚索+挂网喷播。由于后期矿山会继续向下开采，+180m 平台留设宽度不会过大，同时格构梁质量较大，会增加边坡的荷载，增加+180m 平台的压力。考虑到削坡后边坡整体稳定性较好，本次设计对局部支护采取了优化处理：取消推荐的荷载过大的格构梁，通过随机锚杆和挂网来增加边坡的整体性，同时进行边坡喷播防风化和软化，能够达到支护的目的。

三、随机锚杆

（一）工程布置

治理区坡面削坡、危岩清理工程完成后，组织本公司相关设计人员和有实践经验的施工技术人员对该区域边坡进行全面的检查，确定需进行锚杆加固的具体

位置和范围并进行测量定位，根据确定的范围可对设计的随机锚杆工程量做适当的调整。

（二）锚杆主要参数

设计采用全长粘结式砂浆锚杆，单根锚固力为100kN，锚杆杆体材料选用φ25mm 螺纹钢筋(HRB400)，抗拉强度设计值取360kPa，钻孔直径为90mm，倾角20°，注浆采用M30 水泥浆，岩体与锚固体间粘结强度取400kPa，钢筋与砂浆间粘结强度2.4Mpa，通过计算，结合削坡后的岩性，设计锚杆长度一般为6m（考虑到页岩最终风化层厚度可达3m，本次锚杆在计算2.26m 的基础上进行了加长），具体施工中可根据结构面的分布特征选择锚杆长度，但需保证锚杆穿入稳定岩层2.26m。锚头主要由垫板、螺帽和砼封锚组成。在每一锚杆加固范围内，杆体注浆材料采用纯水泥浆，标号为42.5 级；水灰比宜为0.40～0.45，浆体材料不应低于25MPa。挂网时应该充分利用已有的锚杆固定，形成主动防护网，既避免小锚杆的重复使用，节约工程投资，又增加了边坡的整体性。

（三）工程量

根据初步估算，按坡面10m×10m 的间距布置锚杆，坡面面积约38434m2，估算总共需随机锚杆385 根。考虑到地层和坡面结构面的变化，设计平均每根预留0.5m 的余量，共计2502.5m。可根据现场情况按照设计间距等要求做局部调整，如有较大范围变动需经业主方及监理方共同确认。

四、截、排水工程

（一）坡顶截水沟

为减少水流对边坡顶部残积层和坡面复绿工程的冲蚀，本次拟在坡顶距离边坡边缘3～5m 处设置截水沟。设计雨水流量根据建设部颁发的室外排水规范，截排水沟设计重现期采用3a，由于项目区面积不大，降雨采用最大日降雨量设计。根据降雨观测资料，无为县规划局采用解析法计算暴雨强度为q=180L/（s·hm2）；项目区坡顶主要为土石边坡，综合径流系数取0.45；坡顶汇水面积约1.83hm2，经换算的雨水流量0.148m3/s。经计算，截水沟采用梯形开敞明渠，底宽0.6m，深0.5m，设计排水坡度大于0.3%，结构采用C20 混凝土预制块（厚80mm）分块拼砌勾缝，采用混凝土铺底后铺设100g/m2 的复合土工布防渗及变形。截水沟总长510.4m。

（二）坡面排水沟

为减少降水对坡面及平台的冲刷，影响喷播复绿的效果，在坡体平台处设置排水沟，将坡面汇水引入坡脚排水沟。排水沟采用矩形开敞明渠，底宽0.5m，深0.4m，设计排水坡度大于0.3%，结构采用C20混凝土预制块（厚80mm）分块拼砌勾缝，采用混凝土铺底后铺设100g/m2 的复合土工布防渗及变形。排水沟总长275m。

（三）坡脚排水沟

为将治理区汇水排出，设计在180m 平台坡脚设置排水沟，排水沟与项目区外围排水沟相连，排水沟规格与坡面排水沟一致，排水沟总长250m。

五、挂网客土喷播

客土喷播能全面防护坡面的同时满足了业主环保绿化要求。边坡经削（清）坡后，确保边坡面平整，喷播范围包括180m 以上全部揭露边坡。总喷播面积为38434m2（含坡面和平台）。设计对区内边坡坡面修整后挂网客土喷播复绿。将水泥、混凝土绿化添加剂、腐殖质等与植绿种子均匀混合喷射到工程坡面，形成一层人工基质，厚10cm，有一定强度，不龟裂，抗冲刷，稳定的附着在坡面上，植物能在此基质上正常生长，特别适用于劣质土边坡、岩石边坡及混凝土边坡的复绿工程。

施工工艺如下：施工工序：坡面清理——铺网——植生基材喷播——养护设施布设——养护。

（一）镀锌铁丝网铺设植被混凝土护坡绿化工程必须铺设14＃镀锌铁丝网，将铁丝网沿坡面顺势铺下，铺设时应拉紧网，铺平整顺后，用锚钉将网从上至下固定，固定时应使铁丝网与坡面的距离保持4cm，网片的搭接长度为横向100mm。包上坡顶长度不小于1～2m。用锚钉将其固定后，在铁丝网与开挖边坡间用木条镶嵌，铺平整后用L 型锚钉将其固定后进行施工，以确保基材稳定，不易流失。木条规格采用4cm×4cm×40cm 方木条，根据坡面梅花形布置，每平方米木条垫片的密度为5 块，L 型锚钉采用Φ8mm 螺纹钢，长600mm。

（二）锚钉施工要求按设计标准测量放线，用白灰做标记或插钎以便准确布孔。钻孔时应垂直坡面或成10°～15°上倾角钻入，一次成孔，孔间距允许偏差±50mm。成孔后及时插入锚钉，防止孔内积杂物、浮土等。如有注浆锚钉注浆后必须间隔24 小时以上，方可进行下一道工序。锚钉采用梅花形布置，间距1000mm×1000mm。锚钉长度300mm～500mm，坡顶、坡面较破碎及风化程度较严重锚钉应加粗加大到Ф22，加长到800mm～1000mm。锚钉外露长度80mm，在离坡面40mm 处与镀锌丝网绑扎。排水孔间距3000mm×3000mm，孔径不小于30mm，孔深300mm。如坡面有渗水，需增加排水孔，并安装PVC 管。

（三）种子配比设计植物种子的混配必须考虑植物间的生态生物搭配是否合理。冷季型和暖季型草种互相搭配。抗逆性强，适应粗放管理，具有一定的自播能力。选用冷暖季型草及豆科草种混播，如乔、灌木植物选择：马棘、胡枝子、紫穗槐、伞房决明、棘槐；草本植物选择：高羊茅、狗牙根、黑麦草、百喜草。对于选好的种子应进行催芽处理，而后用木纤维、粘合剂、保水剂、复合肥、缓释肥经过喷播机搅拌成喷播浆，在喷播泵的作用下，均匀喷洒在工作面上，做到不多喷，不漏喷。

（四）喷植施工要求植被混凝土拌合物在喷植前要搅拌均匀，搅拌时间不少于1 分钟。喷植时喷枪口距坡面1000mm 左右，喷枪与坡面的夹角应尽量垂直，严禁仰喷，不允许漏喷，喷植次序从上到下，喷植完毕表面光滑平整。喷植厚度必须达到设计要求，偏差不应大于±10mm。喷植施工中必须控制好用水量，保证基质有足够的含水量而不流淌。喷混植生施工分为基底和表层喷播，基底厚7cm、表层厚3cm 以上，表层配入种子。分层喷播有利于提高出苗率、成苗率，缩短见绿与覆盖时间，降低生产成本和养护成本。要求确保灌木成苗密度大于5 株/m2。在喷植中应注意找平。做排水孔，间距、孔径、孔深按设计标准执行。在面层喷射完成后，铺盖无纺布进行保墒。

（五）喷灌养护设施布设在坡面上布设喷灌设施，提高植被恢复初期养护效率和浇水均匀度，促进植物生长。横向（主）水管沿坡顶及各级平台布置，水管规格宜采用4 寸PVC 水管；纵向水管沿垂直坡顶线方向间距20m 布设，每10m 坡高间距布设喷头，水管规格宜采用2 寸PVC 水管。以横向（主）水管从多级泵站系统抽水至坡面养护区。

（六）养护要求喷混植生施工完成后，必须定期进行养护，养护内容包括浇水、施肥、补种、病虫害防治等。在养护期内，应一直保持坡面湿润至草种全满、齐苗。喷播完毕后，盖上遮阳网并洒水养护，遮阳网搭接长度不小于10cm。前期养护晴天每天浇水至少一次，可根据当天天气情况相应调整，干旱季节适当增加浇水次数，雨季适当减少。浇水时应呈雾状喷洒，避免直接对着面层喷射。浇水量以使混植土充分湿润为宜。根据苗期生长情况适时进行施撒肥料，保证植物生长良好。后期浇水应遵循“多量少次”的原则。高温季节及雨季，可覆盖遮阳网，待草生长高度达4～5cm，揭开遮阳网，以免阻碍植物生长。施工完成一个月后，应全面检查草本植物生长情况，对于生长明显不均匀的位置应予补播处理。施工中后期植被逐渐演替发展，达到预定的植物群落形成、水土保持、景观恢复等目标，应进行保育和更新等维持作业，同时开展植物的病虫害防治工作。工程交工验收后要求二年的养护期。

六、结论

本工程边坡治理面积为38434m2；削坡后边坡整体稳定性较好，但坡面可能发生碎石掉落等地质灾害，需进行防护；本次设计提出防治方案为“坡面清理+加固锚杆+挂网喷播+截排水”；无为华塑矿业有限公司杨家岭石灰石矿中采区南帮180m 以上边坡治理工程具有较好的社会效益、经济效益和环境效益。