高波

（撫順礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司西露天礦，遼寧 撫順 113001）

撫順西露天礦北幫滑坡分析與治理方案研究

高波

（撫順礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司西露天礦，遼寧 撫順 113001）

通過工程地質(zhì)勘查、表面位移監(jiān)測、深部巖移監(jiān)測等技術(shù)手段，分析確定撫順西露天礦北幫E800滑坡滑體空間幾何形態(tài)，在邊坡穩(wěn)定計(jì)算的基礎(chǔ)上，確定了以削坡減載、水平疏干孔、疏干井、抗滑樁為主要工程措施的綜合治理方案，恢復(fù)了滑坡區(qū)防排水系統(tǒng)、鐵道及公路運(yùn)輸系統(tǒng)，保障了露天礦的有序生產(chǎn)。

滑坡；水平放水孔；疏干井；抗滑樁

0 引 言

2016年7月25日晚，撫順地區(qū)遭遇重現(xiàn)期50 a的暴雨侵襲（降雨量近200 mm），次日5∶00，西露天礦北幫發(fā)生局部滑坡。滑坡后緣為礦坑北部地表運(yùn)輸部車庫，標(biāo)高為+75 m，前緣剪出位置位于12段下部臺(tái)階，標(biāo)高為-25 m附近，南北寬約300 m，高差110 m；東西邊界分別在E800和E1300附近，東西寬約500 m，滑坡體面積約為15萬m2。前緣滑舌掩埋了底部12、14段干線，導(dǎo)致東露天12段、14段內(nèi)排電鐵線路、西端幫汽車運(yùn)輸公路和興平路公路全部中斷，嚴(yán)重影響了東露天電鐵內(nèi)排和西露天礦東區(qū)上部排土，同時(shí)對(duì)采區(qū)正常生產(chǎn)也造成了較大影響。

1 滑坡分析

1.1 邊坡變形演化歷史[1-3]

1978年4月，北幫E700附近28-9段干線下的+20～0 m水平之間發(fā)生綠泥巖楔體滑坡，滑體東西寬約120 m。

1979年4月，北幫E900附近，地表達(dá)到設(shè)計(jì)境界后，+43 m水平向北并段，露頭部分的綠色泥巖長期受第四系沖積層地下水侵蝕，導(dǎo)致滑坡，滑體東西長約120 m，高差33 m。

1987年4月，因-447采區(qū)井采巖移影響，加之地下水作用，發(fā)生了大規(guī)模的E800滑坡，該滑坡切斷了28干線，并掩埋了12段站場，對(duì)礦坑生產(chǎn)造成重大影響。之后在E1000附近也發(fā)生了1次類似的滑坡現(xiàn)象，致使該區(qū)域興平路及居民區(qū)產(chǎn)生地表沉陷變形。

1993年8月，撫順地區(qū)遭遇百年一遇大暴雨，致使北幫E800—E1300區(qū)域，車庫+75至12段-30 m水平的邊坡，經(jīng)歷了從局部變形到坐落滑移的失穩(wěn)破壞過程。

1994年8—9月，該區(qū)再次發(fā)生大規(guī)模沉陷滑移，中心位于E900—E1000附近。

1.2 老滑體復(fù)活機(jī)理

歷次滑坡均發(fā)生在解凍期和雨季，表明該區(qū)域邊坡對(duì)地下水影響敏感程度較高。2016年進(jìn)入汛期后，歷經(jīng)數(shù)次高強(qiáng)度降水，滑坡區(qū)后緣沿F1斷層破碎帶出現(xiàn)數(shù)條東西走向拉裂縫。數(shù)小時(shí)內(nèi)近200 mm的高強(qiáng)度降雨，致使北幫上部地表匯水沿有利地形匯入本區(qū)域，流向礦坑沖刷邊坡；與大氣降水聯(lián)系最為密切，水位陡升的第四系沖積層潛水，沿沖積層邊坡出露面（以E 1000附近劉山舊河道處為甚）密集向礦坑排泄。

該區(qū)域邊坡由于地表匯水及第四系潛水的徑流排泄，含水率急劇增加，松散巖體容重增大，巖體強(qiáng)度降低。后緣張拉裂縫灌滿雨水后，在靜水壓力和動(dòng)水壓力的作用下產(chǎn)生滑坡。

1.3 滑坡特征

滑坡災(zāi)害發(fā)生之前邊坡上部已出現(xiàn)數(shù)條東西走向張拉裂縫，由滑坡后緣西北側(cè)逐步向東擴(kuò)展。暴雨后邊坡于西北側(cè)率先產(chǎn)生滑移，拖動(dòng)?xùn)|側(cè)巖體產(chǎn)生滑動(dòng)。滑坡后緣西側(cè)與F1斷層走向近乎平行，表明該處滑坡后緣空間形態(tài)受F1及其次生斷層控制。根據(jù)滑坡現(xiàn)場踏勘，滑體西側(cè)植被等邊坡附著物向南滑動(dòng)距離明顯大于滑體東側(cè)，滑后坡表東高西低，表明滑體西側(cè)為本次滑坡的主滑區(qū)域?；碌湫推拭嫒鐖D1。

圖1 滑坡典型剖面

1.4 邊坡問題分析

根據(jù)滑后邊坡輪廓形態(tài)，從動(dòng)態(tài)發(fā)展的角度將滑后邊坡問題劃分為既相互對(duì)立，又相互統(tǒng)一的3個(gè)部分。

1）滑坡后緣風(fēng)化砂巖高陡臺(tái)階?；掳l(fā)生后，靠近永壽路一側(cè)形成了近50 m高的后緣陡傾邊坡，其巖性風(fēng)化嚴(yán)重、節(jié)理裂隙發(fā)育，其穩(wěn)定直接影響到永壽路及其附近房屋建筑的安全。從后緣邊坡治理及整個(gè)滑坡治理全局的角度出發(fā)，需對(duì)滑體后緣進(jìn)行削坡減載及內(nèi)部整形。后緣邊坡上部為第四系沖擊層，渾河定水頭補(bǔ)給地下水，水量豐富。第四系潛水的攔截，可以有效減少地下水進(jìn)入主滑體，有利于主滑體穩(wěn)定。

2）滑坡前緣松散堆積物高陡臺(tái)階。滑坡前緣為滑坡松散體堆積自然形成的高陡臺(tái)階，邊坡巖體松散，穩(wěn)定性較差。需對(duì)其進(jìn)行規(guī)整，清除一部分松散巖體，破成平盤臺(tái)階，降低局部邊坡角度，有利于前緣穩(wěn)定性的提高。但前緣清方，不利于整體邊坡穩(wěn)定，因此，需配合滑體上部清方減載工作，協(xié)調(diào)進(jìn)行。

3）主滑體。根據(jù)滑體內(nèi)邊坡監(jiān)測數(shù)據(jù)，滑后邊坡仍有較小的蠕動(dòng)變形，邊坡處于極限平衡狀態(tài)。其上部清方，減少下滑段載荷，有利于滑體穩(wěn)定，但將造成后緣單臺(tái)階段高增大，不利于后緣臺(tái)階穩(wěn)定。其下部壓腳，增加抗滑段抗滑力，亦對(duì)主滑體有利，但增大前緣單臺(tái)階邊坡載荷，對(duì)前緣邊坡不利。

2 滑帶深度的確定

2.1 工程地質(zhì)鉆探

西露天礦北幫發(fā)生滑坡后，工程技術(shù)人員立即展開現(xiàn)場踏勘，確定滑坡范圍及滑坡特征，并進(jìn)行了相關(guān)測繪工作。自2016年9月起，前后分2期共施工14個(gè)勘查孔，總進(jìn)尺831 m。詳細(xì)進(jìn)行地質(zhì)編錄，著重記錄了鉆進(jìn)中孔內(nèi)異常情況，如縮孔、掉塊、卡鉆、漏水、套管變形、鉆速快慢等，并標(biāo)明其深度位置。

2.2 深部巖移監(jiān)測

二期施工的10個(gè)勘查孔，分別裝設(shè)了測斜管，采用邊坡測斜儀進(jìn)行深部巖移監(jiān)測。根據(jù)監(jiān)測成果，E1000剖面巖體深部位移較大，向東逐步減??；E800和E900剖面變形明顯，測量時(shí)測斜管已遭破壞。將監(jiān)測成果與鉆探成果對(duì)比分析可以看出，監(jiān)測確定的滑帶位置與鉆探施工過程中漏水跑漿層位相吻合，由此可以確認(rèn)該層位即為滑帶。E1000剖面巖體深部累計(jì)位移曲線如圖2。

3 滑坡治理方案

3.1 后緣治理

采用坡率法[4-5]，將后緣單臺(tái)階邊坡破成地表、第四系+60 m水平臺(tái)階、28干線+45 m水平3個(gè)臺(tái)階，邊坡角度由原35°左右降至22°，提高了后緣邊坡穩(wěn)定性。于第四系底板臺(tái)階，采用水平放水孔提前疏干沖擊層地下水，以防止水流沖刷破面。鋪設(shè)鋼筋混凝土水溝，攔截疏導(dǎo)沖擊層滲水及水平放水孔中的流水，減少滑體地下水補(bǔ)給源，有利于滑體穩(wěn)定。

圖2 E1000剖面巖體深部累計(jì)位移曲線

3.2 前緣治理

E800老滑落體復(fù)活后，將17段以上電鐵和公路運(yùn)輸系統(tǒng)全部掩埋，西露天礦立即制定恢復(fù)方案，集中調(diào)配工程機(jī)械，全力削坡降段。同時(shí)，安排東區(qū)上部4臺(tái)電鏟的剝離物料全部對(duì)14、12段路基進(jìn)行回填，反復(fù)調(diào)整設(shè)計(jì)，最大限度減小排棄量，縮短工期。期間，多次克服了14段局部下沉的險(xiǎn)情，共歷時(shí)4個(gè)月，先后完成14、12段回填路基3 500 m，恢復(fù)公路500 m，總工程量53萬m3。

3.3 滑體治理

綜合采用清方減載、抗滑樁、疏干井和水平放水孔聯(lián)合疏干等工程措施，以改善滑體穩(wěn)定狀況。

1）清方減載。清方減載是滑坡治理中最直接、最有效的方法之一，在滑坡治理中廣泛采用。該處滑坡下滑段載荷清理應(yīng)顧及滑坡后緣邊坡的穩(wěn)定，經(jīng)綜合考慮，共清理土方41.4萬m3。清理后，滑體各剖面穩(wěn)定系數(shù)提高幅度均在0.06以上，最大的為E800，提高幅度為0.4。

2）抗滑樁?？够瑯兜臉段辉跀嗝嫔弦话悴荚O(shè)在滑體較薄的擠壓段，既充分發(fā)揮鋼軌樁的抗滑效果，又能使其在經(jīng)濟(jì)上更為合理。

采用傳遞系數(shù)法，計(jì)算各剖面剩余下滑力。單根鋼軌樁的抗滑能力按下式計(jì)算：

式中：P為單根抗滑樁的抗滑能力，kN；Wx為鋼軌的截面模數(shù)，217.3 cm2；[σ]為鋼軌的抗拉強(qiáng)度，7 500 kg/cm2；L為鋼軌樁最大彎矩點(diǎn)至滑動(dòng)面的距離，1.5 m；ε為安全系數(shù)，0.95；

考慮滑體空間幾何形態(tài)及變形特征[6-8]，綜合分析，確定于滑坡區(qū)12段平盤西側(cè)（E750-E1050區(qū)間）進(jìn)行抗滑樁施工。限于12段平盤寬度，采用間排距4 m×4 m，共可布設(shè)400根抗滑樁。

3）疏干排水工程。根據(jù)滑坡區(qū)地下水埋藏深度、補(bǔ)給來源、隔水邊界等水文地質(zhì)特征及滑帶深度、滑體變形情況，結(jié)合抽水試驗(yàn)成果，經(jīng)綜合研究，采用疏干井和水平放水孔聯(lián)合疏干的工程措施，降低地下水水位，提高滑體邊坡安全系數(shù)。

滑坡區(qū)巖體較為破碎，孔隙、裂隙發(fā)育，且有連續(xù)的自由水界面，為潛水含水層，所以參考潛水完整井計(jì)算公式：

式中：K為含水層滲透系數(shù)，m/d；Q為 抽水井流量，m3/d；SW為 抽水井中水位降深，m；R為 影響半徑，m；H0為 潛水含水層厚度，m；rw為抽水井半徑，m；

基于抽水試驗(yàn)成果，采用式（2）計(jì)算得疏干井影響半徑約為51.2 m。結(jié)合現(xiàn)場施工場地，滑體內(nèi)共布設(shè)10個(gè)疏干井，總進(jìn)尺528.5 m；14段平盤共布設(shè)12個(gè)水平放水孔，總進(jìn)尺1 200 m。

4 結(jié) 論

1）提出的3個(gè)邊坡問題，相互影響，相互制約，理清其間的動(dòng)態(tài)關(guān)系，能夠全面、動(dòng)態(tài)的指導(dǎo)邊坡治理工作。

2）根據(jù)工程地質(zhì)勘查、深部巖移監(jiān)測能夠較為準(zhǔn)確的確定滑帶深度，為后期治理工作提供科學(xué)依據(jù)。

3）經(jīng)過治理，恢復(fù)了正常的公路、鐵路及排水系統(tǒng)，保障了露天礦的有序生產(chǎn)。

［1］芮勇勤．露天礦大型沉陷滑移變形體穩(wěn)定性研究［R］.撫順：煤炭科學(xué)研究總院撫順分院，1996．

［2］高國驤．撫順西露天礦開采技術(shù)［M］.北京:煤炭工業(yè)出版社，1993：10-13．

［3］馬新民．撫順礦務(wù)局西露天礦北幫邊坡穩(wěn)定性研究［R］.撫順:煤炭科學(xué)研究總院撫順分院，1990．

［4］門玉明，王勇智．地質(zhì)災(zāi)害治理工程設(shè)計(jì)［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2011．

［5］GB50330—2002．建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范［S］．

［6］朱新平，趙秀峰，李樹學(xué)．伊敏露天礦東端幫變形機(jī)理研究［J］.露天采礦技術(shù)，2003（6）:18-20．

［7］徐常平，尚文凱，朱新平，等．安家?guī)X礦北端幫滑坡治理［J］.露天采礦技術(shù)，2009（5）：22-23．

［8］王來貴．露天礦邊坡工程系統(tǒng)演化過程［J］.露天采礦技術(shù)，2014（12）:10-14.

【責(zé)任編輯：陳 毓】

North slope landslide analysis and control research in Fushun W est Open-pit M ine

GAO Bo
(West Open-pit Mine,Fushun Mining Group Co.,Ltd.,Fushun 113001,China)

Through the engineering geological exploration,the surface displacement monitoring and deep strata movement monitoring,the article determines the north slope E800 landslides sliding body space geometry in Fushun West Open-pit Mine.On the basis of slope stability calculation,the mine identifies the cutting slope and reducing load,horizontal drainage hole,drainage well,anti-slide pile main engineering measures for the comprehensive control scheme,restores the waterproof and drainage system of landslide area,railway and highway transportation system,and guarantees the open-pitmine production in order.

landslide;horizontal drain hole;drainage well;anti-slip pile

TD824.7

B

1671－9816（2017）09－0014－04

2017-06-20

高 波（1959—），男，遼寧撫順人，高級(jí)工程師，學(xué)士，畢業(yè)于遼寧工程技術(shù)大學(xué)采礦工程專業(yè)，現(xiàn)任西露天礦生產(chǎn)礦長，從事露天礦生產(chǎn)工作。

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.09.004

高波.撫順西露天礦北幫滑坡分析與治理方案研究［J］.露天采礦技術(shù)，2017，32（9）：14-16.