由于受多因素的影响。作为一个复杂性的系统.边坡的稳定性研究一直是岩土界的热点课题。在我国金属矿山中占有相当比重的露天开采。边坡稳定性已经成为影响、困扰矿山安全作业和顺利生产的重要问题。弓长岭露天铁矿独木采区是鞍钢重要的铁矿石原料生产基地一,该矿从50年代后期投产至今已有近半个世纪的开采历史.受人为和自然因素的影响,目前,弓长岭露天铁矿北帮边坡出现大范围整体下滑迹象。为避免灾难性事故的发生.需要对现有边坡的稳定性进行合理的分析和预测。为人们采取合理边坡加固措施提供科学依据。
一、露天矿采场概况
独木采区北帮是矿体的上盘,为生产推进工作帮.上盘过渡帮区域是独木采区的主要生产部位之一,现有二条排岩运输公路,其沟下200m半固定运输公路为东部生产排岩通路。采场坑底最低开采标高为+105m,地表标高受地形变化影响,从西至东逐渐增高,最高处为+350m。目前,独木采场北帮东端从+292m水平以上局部已超出设计境界。采场内并段台阶比较多。按标准12m台阶计算。北帮已形成16个开采台阶.目前主要的开采部位位于采场的下部和东部。
二、调查与分析
2006年初北帮中西部沿一条与采场边坡**行的东西向大断层形成大规模滑体。5月份滑体开始出现大范围整体下滑迹象,并且发展迅速,随着雨季的来临下滑加速。7月底沿东西向断层下滑形成的滑体后壁出露高度已达10m左右.断层长约370m,断层的滑移已东延至上部公路以上。滑体西侧切断+304一+292m公路,路面下沉近2m,在+304一+292m公路及沟下+200m公路路面上均可见大量的平行或斜交公路张裂隙。北帮中部滑体规模较大。若不及时有效对滑体进行综合治理.对矿山安全经济生产将造成较大的威胁
及经济损失。影响滑体破坏影响区域(+104一+248m)内约450万t矿石的正常开采.滑坡区内工作的开采设备及人员的安全将受到极大的威胁。
三、爆破测振与分析
常年频繁进行的采场爆破震动效应,不仅直接破坏坡围岩的完整性,其动载荷作用也严重影响边坡的稳定性。为控制采场爆破对边坡围岩的破坏,且正确评价爆破震动载荷作用对边坡稳定性的影响,对采场爆破震动进行观测和分析是不可缺少的研究内容。根据独木采场的现状和设计边坡的条件,本次观测将上盘混合岩和下盘石榴云母石英片岩分为两个观测区,各区都布置一条观测线,对采场爆破震动进行观测和分析。观测均选用65型拾振仪和sc一16型光线记录示波器组合的测试系统。
四、岩体结构类型与强度分析
根据采场岩石的成因类型、物质组成及工程地质特征,将采场岩体划分为五个岩组:
1、石榴云母石英片岩组该岩组片理极发育,由于岩层褶曲,使片理走向与边坡走向成平行,这种空间关系对边坡稳定非常不利
2、含铁石英岩夹角闪岩组,该岩组出露于采场中下部,为主要采掘对象
3、混合岩组该岩体上部质量较差,对边坡不利,深部则岩体质量较好,有利于边坡稳定。
4、岩浆岩组
5、第四系松散岩组第四系松散体在采场边坡顶部较薄,对边坡稳定性不会有多大影响
弓矿公司露天铁矿独木采区的边破岩体主要由混合岩、石榴云母石英片岩及少量的角闪岩、铁矿等组成。矿区内断层比较发育,但对边坡整体稳定性影响较小,对总体边坡破坏模式不起控制作用。因此.根据弓矿公司露天矿独木采区的工程地质特性及稳定性分析的需要,在充分分析前人试验成果的基础上,进行混合岩和石榴云母石英片岩的单轴抗压强度和抗剪强度试验
五、计算结果与分析
边坡稳定分析的传统计算方法是极限平衡法,在工程中应用较为广泛, 该方法以摩尔库仑抗剪强度理论为基础, 将滑坡体划分为若干条块, 建立作用在这些条块上的力的平衡方程式, 求解安全系数。
针对独木采区北帮边坡的稳定性计算, 获得如下北帮中东部边坡稳定性结果:
( 1)受F114断层的影响, 剖面5~ 剖面8简布法计算的安全系数仅为0. 718~ 1. 221, 不平衡推力法计算的安全系数为0. 803~ 1. 382, 表明最终境界边坡处于不稳定状态或安全储备不足, 因此应采取治理措施维护边坡的稳定。
( 2)以F113断层和F115断层做为滑弧后壁计算的安全系数大于1. 25, 表明沿其发生滑动的可能不大, 但断层在坡面出露处发生局部台阶破坏的可能性是较大的。
六、优化设计方案
1.临近边坡的生产爆破要采取降震措施,尽可能采用微差爆破,边坡境界线到位时,
要采用边坡钻机打斜孔采用光面爆破或预裂技术,并控制装药量。
2.建立完整、有效的排水体系,必须抓好沟下的排水工作,
3.严禁坡脚超挖。采场电铲作业如控制不当时,就会造成坡脚超挖(尤其在下盘石榴云母片岩构成的边坡),使阶段坡面角大于设计坡面角,可造成阶段边坡的崩塌,使安全平台和清扫平台的宽度难以保持。
4.保护边坡眉线:靠帮穿孔爆破时,穿孔要避开下阶段边坡眉线,以免破坏下台阶眉线附近的边坡岩体。
5.边坡监测和滑坡预报,是边坡技术管理的主要内容之一。随着露天开采逐渐降深,积累边坡稳定性观测资料,就能比较可靠地找出露天边坡不稳定因素,并为整治边坡或滑坡预报提供依据,指导安全生产。
6.成立专门边坡管理机构,加强边坡管理:随着露天坑降深,露天矿边坡管理工作日益突出,据外单位经验必须成立专门的边坡队伍,加强边坡维护管理。主要技术人员有采矿、地质、测量,负责制定边坡管理及技术规章制度,如边坡靠帮时采取预裂爆破的技术措施、分析边坡破坏机理、边坡加固方法及组织施工、边坡位移观测等日常管理工作。