断层影响下采矿场边坡安全稳定性研究

刘小飞

（四川省安全科学技术研究院，四川 成都 610000）

1 工程概况

该采石场规模为36万t/a，采矿矿区面积0.0314㎞2，开采深度由1570m至1410m标高，矿山服务年限为7a。矿山全期采用露天开采方式，露天开采境界边坡参数为台阶高15m，台阶坡面角70°（其中1570m-1560m以及1560m-1545m为50°），安全平台宽度4m，每隔两个安全平台设置一个清扫平台，清扫平台6m，整体边坡角50°-57°。

2 采场边坡现状稳定性

2.1 剖面选择

选取现状条件下边坡稳定最不利断面，分别截取两个通过断层的剖面A-A′位于采场北边垂直或近似垂直于边坡，落差近130m，对现状边坡稳定性进行判识。

2.2 参数选择

根据原设计报告中建议值和工程经验值确定岩层的物理力学指标，如表1。

表1 岩层各项力学指标值

2.3 计算模型

根据剖面A-A′可知，由断层和潜在结构面构成为最危险的滑面，分别选取通过两个断层的滑面来计算边坡现状的稳定性。

2.4 计算结果与分析评价

采用余推力法计算不同工况下的结果如表所示。

表2 剖面A-A′不同工况下边坡稳定性计算结果表

稳定性计算结果表明：A-A′剖面通过F3、F8断层的边坡在自然和地震条件下K>[K]（许用值），处于稳定状态，在暴雨条件下K＜[K]（许用值），处于不稳定状态。

综上所述，采场边坡在断层F3、F8的影响下，在暴雨条件下，边坡处于不稳定状态，极易出现失稳垮塌。

3 治理方案

3.1 矿区范围变更

将西部边坡向西扩，与原来的西部采空区贯通。西部边坡向西扩后，东西走向的北部边坡虽然被F8、F3两条断层切割为三段，但因北部边坡与F8、F3两条断层走向几乎垂直，故不会影响北部边坡的安全稳定性。

将安全治理范围向南部扩大至开采露天底1410m水平，降低南部陡峭山坡高度在34m左右，在1410水平形成长约400m、宽约200m的大平台，避免崩塌、垮塌、滑坡等地质灾害对省道S310宁华路段交通及其下方9户村民房屋及人生安全的影响。同时，采场台阶下降时，不留南端帮，避免形成“鲫鱼背”似的南部端帮，确保采场生产安全、省道宁华路交通安全和矿区南部烂坝村七社村民民房及人生安全。最终治理效果如图1所示。

图1 最终治理效果图

3.2 断层治理

根据矿区断层走向，调整该矿山采场主要边坡走向，即将与断层走向约一致的原设计西部边坡为主边坡调整为约垂直于断层走向的北部为主边坡。矿区边坡开采参数维持原设计。

3.3 治理后边坡稳定性校核

选取治理后的最终边坡I-I′剖面进行稳定性校核（见图2）。稳定性计算结果如表3所示

图2 I-I′剖面线

表3 剖面I-I′不同工况下边坡稳定性计算结果表

稳定性计算结果表明：I-I′剖面的边坡在自然、地震、暴雨条件下都处于稳定状态，满足安全要求。

4 结论

（1）根据矿区断层走向，调整该矿山采场主要边坡走向，即将与断层走向约一致的原设计西部边坡为主边坡调整为约垂直于断层走向的北部为主边坡。

（2）扩大矿区范围，向西与采空区贯通，向南部扩大至开采露天底1410m水平，从而保证省道宁华路交通安全和矿区南部烂坝村七社村民民房及人生安全。

（3）采用余推力法得出治理后的边坡稳定性结果为在自然、地震、暴雨条件下均处于稳定状态。