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某金属露天矿山向斜核部滑坡区边坡治理安全技术措施的实际应用

2020-07-16 11:41220

1 前言

国内某金属露天大型铁矿山,自投产以来,已有18年的开采历史,形成高陡边坡高度近240m(西端帮向斜核部),总体边坡角度约为35度,靠帮后边坡出露的岩体较破碎,结构面也较发育,向斜核部岩层南倾,边坡岩体呈顺坡层状结构,受地质条件、扩帮及爆破影响,逐渐发育成西端帮向斜核部滑坡区和相邻北帮不稳定区两个危害变形区,伴随边坡大面积的揭露,一些地质灾害和次生地质灾害显现,边坡台阶的滑塌、滑移等问题不断发生,严重影响了下方正常的生产安全。为了消除上述安全隐患,提高边坡加高后的稳定性,保障矿山的安全生产顺利进行,进行了露天开采边坡综合安全治理。

2 边坡地质情况

①西端帮向斜核部:向斜的核部,岩性以绢石英片岩(aq)为主,岩石坚硬,片理发育。受构造运动影响强烈,多成舒缓波状。岩层走向与边坡走向基本一致,倾角约39°。曾多次发生台阶规模的顺层剪切破坏。

②北帮岩墙:岩性为正长闪长岩(az)。球状风化严重,常有掉块、落石现象发生。

③北帮铁闪片岩区(at):易风化、崩解。层理发育,走向多与边坡相同,铁闪片岩遇水崩解,风化呈纤维状、针状、柱状集合体,容易发生顺层张裂破坏。

3 高陡边坡治理安全控制技术措施的应用

通过采取削方减载、边坡清坡撬毛、平台清理、控制爆破、人工凿岩爆破、挂网喷浆、锚杆、肋柱式钢筋砼挡墙、预应力锚索、sns被动防护网等措施,消除治理区边坡(1632m以上)的危害变形与破坏,保证该区域矿山的安全生产。西端帮向斜核部滑坡区、北帮不稳定区两个危害变形区安全治理控制技术措施如下:

3.1 西端帮向斜核部滑坡区

该部位位于向斜轴部,岩性以石英片岩为主,夹有斜长角闪片岩。岩体片理发育,受构造运动挤压影响明显,层面多呈舒缓波状,平均倾角39°,走向与边坡基本一致。该部位曾多次发生局部台阶规模的滑坡,造成多台阶并段,破坏形式以顺层剪切破坏为主。坡面存在大量危岩体,各清扫平台也堆满滑塌岩石,严重威胁着下方采矿安全生产。同时经计算, 1752~1632m段边坡还具有产生深层顺层滑动的可能。

3.1.1 清坡撬毛

对拟治理区段上方边坡坡面及眉线边缘浮石进行全面清理,以保证安全。.

3.1.2 危岩体爆破处理

对坡面危岩体采取控制爆破、人工凿岩爆破及人工清理等手段进行处理。

3.1.3 平台清理

1704m、1680m和1632m平台堆积大量滑塌岩石,同时上部边坡清坡撬毛及爆破处理将加大平台清理量。治理区段1704m平台堆存量约35000 m3,1680m平台约18000 m3,1632m平台约15000 m3。

3.1.4 被动sns防护网

在1704m平台布设rx-075型被动sns网,长度200m,拦截落石,保证下方生产安全。被动sns网高度4m,钢柱间距8m,钢柱与平台之间由φ25地脚螺栓锚杆固定,锚杆长度1m。上部由φ16上拉锚绳和2φ16钢绳锚杆与坡面固定,钢绳锚杆高度8m,孔间距8m,深度6m。两侧及每隔50m由φ18侧拉(中间加固)锚绳与平台锚固。

3.1.5 加固台阶

(1)加固台阶1632m~1680m,其中1632~1650m采用肋柱式钢筋砼挡墙、2700kn预应力锚索(18束φ15.24mm钢绞线编制)进行加固,长度132m。锚索长度40m/45m,间距4m×4m,钢筋砼挡墙厚度0.6m,混凝土强度不低于c20;肋柱截面0.8m×0.8m,混凝土强度等级不低于c30。南部1650~1680m坡面挂网喷砼,区段长度40m,钢筋(φ6.5mm)网格尺寸250mm×250mm,系统锚钉(φ16ⅱ级螺纹钢)长度0.8m,布置间距为1.5m×1.5m;喷射砼厚度10cm,强度等级不低于c20。

 (2)加固台阶1776m~1788m,采用全长粘结锚杆(φ32ⅱ级螺纹钢)结合挂网喷射砼加固方式,加固面积300m2。锚杆间距3m×3m ,布设4排,长度12m。喷射厚度10cm,强度等级不低于c20;钢筋(φ6.5mm)网格尺寸250mm×250mm,系统锚钉(φ16ⅱ级螺纹钢)长度0.8m,布置间距为1.5m×1.5m。

3.1.6  1632m以下靠界爆破及加固

1620m~1608m台阶靠界时采取斜孔(按设计坡面角穿孔)小孔径(φ110mm)预裂爆破方式。台阶靠界后在1632m~1620m采用全长粘结锚杆(φ32ⅱ级螺纹钢)和挂网喷砼进行防护。锚杆间距3m×3m ,长度12m,喷射c20砼厚度10cm,钢筋(φ6.5mm)网格尺寸250mm×250mm,系统锚钉(φ16ⅱ级螺纹钢)长度0.8m,布置间距为1.5m×1.5m。

3.2 北帮不稳定区

3.2.1 正长闪长岩滚石区

本区采用全长粘结锚杆(φ32螺纹钢)和挂网喷砼解决岩墙球状风化带的崩落问题。锚杆间距3m×3m ,长度12m,喷射c20砼厚度10cm,钢筋(φ6.5mm)网格尺寸250mm×250mm,系统锚钉(φ16ⅱ级螺纹钢)长度0.8m,布置间距为1.5m×1.5m。

3.2.2 铁闪片岩滑坡区

边坡岩性为铁闪片岩,片理发育且易风化崩解,片理产状与边坡产状一致。边坡破坏模式为顺层剪切破坏。在北帮分布于岩墙以东,坡面平均出露长度100余米。采用全长粘结锚杆(φ32ⅱ级螺纹钢)和挂网喷砼的方式进行防护。锚杆间距3m×3m ,长度12m,喷射c20砼厚度10cm,钢筋(φ6.5mm)网格尺寸250mm×250mm,系统锚钉(φ16ⅱ级螺纹钢)长度0.8m,布置间距为1.5m×1.5m。防护区段1632m~1704m。

4 结论与建议

露天矿山边坡安全控制管理是随采矿而伴生的,是重大的安全工程,随着西端帮向斜核部滑坡体及北帮不稳定区治理安全技术措施的实施,该区域滑体稳定性达到了规范安全要求,边坡安全问题得到解决,保证了采场的正常安全生产靠界。建议要树立“边坡治理首先从成坡开始”的理念,把靠帮控制爆破过程视为滑坡治理的第一步,严格按设计坡形形成台阶坡,同时要实施边坡的截排水治理,加强边坡的监测及日常维护。治理应自上而下、分段分片进行,在治理过程中对变形滑塌体应采取变形监测与安全警戒,确保安全控制措施得到落实。

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