棒磨山铁矿边坡稳定性研究.pdf

S e r i a l No ． 4 5 7 Ma y ． 2 0 0 7 矿业快报 EXP ]刚 S S I NF 0RMA TI ON OF MI NI NG I NDI 『 s TRY 总第4 5 7 期 2 0 0 7 年 5月第5期 棒磨山铁矿边坡稳定性研究 孙敬文王正 昌 唐钢棒磨山铁矿 摘要 A L 矿 区地质特征、 采场岩性分布特征 、 矿 区水文地质条件以及影响边坡稳 定性的 因素 入手， 深入分析研 究了棒磨 山铁矿采场边坡产生局部滑坡 的原 因和各个滑体的类型， 制定 出边坡综 合治理方案。 关键词 滑坡 ； 最终边坡 角； 楔体滑塌； 圆弧滑坡体 ； 逐孔爆破技术 中图分类号 1 1 8 5 4 ． 6 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 9 ． 5 6 8 3 2 0 0 7 0 5 ． 0 0 5 3 ． 0 3 1 概述 棒磨 山铁矿位于河北省迁安县境内， 设计生产 能力为年采剥 总量 5 5 0万 t ， 年采 出矿量 1 5 0万 t 。 服务年限1 9 a ， 1 9 8 9年投产， 属中型露天矿山。封 闭 圈标 高 6 8 m， 开采 最 高 高 程 1 5 4 m， 闭 坑 标 高 一 1 2 4 m。设计台阶高度 1 2 m， 采用露天台阶深孔爆 破 。 现棒磨 山铁矿 已开采至 一8 0 m水平 ， 逐 渐进入 矿山开采的后期阶段， 生产中的各种矛盾 随之暴露 出来， 边坡稳定性问题 日趋严重。2 0 0 1 ． 0 7月， 采场 南部边帮发生局部滑坡； 2 0 0 4 ． 0 4 月 ， 采场西部边帮 的同一地段先后两次发生局部滑坡， 2 0 0 5 ． 1 0月该 地段再次发生滑坡。局部滑坡的出现， 不仅影响了 矿山的正常生产秩序 ， 而且严重威胁着职工和生产 设备的安全。因此 ， 研究采场边坡稳定性 ， 采取有效 的措施处理滑体和潜在滑体、 提高新形成边坡的稳 定性 、 减小对 已形成边坡的破坏， 已成为 目前迫切需 要解决的问题。 2 矿区地质情况分析 2 ． 1 矿区地质特征 棒磨山矿体位于复式褶皱的向斜构造中， 位于 残丘及其第四季覆盖层下 ， 属于构造剥蚀及侵蚀堆 积地貌单元中。属鞍山式沉积变质铁矿床。矿区位 于燕山沉降带中部偏东， 是东西向构造带、 北东向构 造带和南北向构造带的复合地带。由轴线大致平行 的3 个向斜和二个背斜组成。矿床赋存于矿区中部 的棒磨山． 薛家峪复式向斜轴部。矿区地层为前震 旦系太古界双山子群深变质岩。受强烈混合岩化作 用影响， 变质岩绝大部分已变成为混合质片麻岩、 混 孙敬文 1 9 7 3 一 ， 女， 工程师， 0 6 4 4 0 9 河北省迁安市夏官营镇夏 官营村 。 合岩和混合花岗岩。区内岩石多被第四季沉积物覆 盖， 出露地 层仅见双 山子群三 屯营组一段 Ar s 1 。 矿床产于 下部的黑云角闪斜长片麻岩中。 2 ． - 采场岩性分布特征 采场开采境界是第四系表土， 其成因类型有残 积土、 坡积土、 冲击洪积土， 平均厚度为2 6 m， 最厚可 达 4 0 m； 中深部为风化岩 ， 分为微风化、 中风化、 强风 化三类。平均厚度为 4 8 m。 2 ． 3 矿区水文和水文地质条件 2 ． 3 ． 1 气象条件 矿区处于北温带干旱季风气候区， 雨季为 6 ～9 月， 连续大暴雨一般发生在 8 月份。年平均降雨量 为7 1 2 ． 6 7 mm。降雪发生在每年的 1 1 月份至次年的 3月份。 2 ． 3 ． 2 矿区地表水系 矿区主要有滦河、 青龙河、 沙河。其中滦河最 大， 距棒磨 山采区 2 k m， 洪峰流量 为2 4 8 0 0 m3 ／ s ； 青 龙河距棒磨山采区 5 k m， 洪峰流量7 5 5 0 m 3 ／ s ； 沙河 距棒磨山采区4 0 0 m左右， 最高洪峰流量6 ． 4 8 m 3 ／ s 。 这 3条河流对棒磨山采区均无大的影响。 2 ． 3 ． 3 矿区水文地质条件 1 第四系冲积、 洪积、 坡积无压～微承压孔隙 含水层。该层分布在棒磨山南部， 厚度 1 6 ． 4 0 -- 4 3 ． 5 0 m， 平均厚度 3 1 m， 在矿山西南端有四层含水 层， 含水层岩性有亚沙土、 细沙土及中沙等， 单层最 厚 9 m左右。其间夹有薄隔水层， 厚度 3 ～1 8 m， 隔 水层岩性为河湾相淤泥质粘土、 亚粘土夹细粉沙等。 在含水层底部有一层厚度为 2 ～1 0 m 的粘土隔水 层。含水层平均静水位标高6 1 ． 2 0 4 m， 单位涌水量 3 ． 1 8 8 --3 ． 3 3 2 L ／ S m ， 渗透系数为7 ． 9 5 2 m／ _ 夜， 具微承压水力性质， 水位年变 幅在 2 ～3 m。该层北 5 3 维普资讯 总第 4 5 7 期 矿业快报 2 0 0 7年 5月第 5期 部基岩断续出露， 构成第四系隔水界限。 2 基岩风化裂隙无压～有压含水层。该层沿 矿山的地形起伏分布， 由于受构造、 岩性、 地形、 地表 水等因素控制， 其裂隙比较发育， 深浅不一， 随深度 加深而逐渐减弱。一般分布在 0 勘探线以南， 地下 水位 以 下平 均 厚 度 1 8 ． 7 9 5 m， 平 均 底 层 标 高 2 1 ． 5 6 7 m， 平 均静 止水位 6 1 ． 2 0 4 m， 单位 涌水量 0 ． 0 2 9 ～ 0 ． 1 4 3 L ／ s m ， 平 均 渗 透 系 数 3 ． 2 0 3 m／ 昼夜， 与第四系孔隙潜水有一定的水利联系， 补 给来源靠大气降水。 3 基岩裂隙脉状承压含水层。该层分布全区， 部分被第 四系层覆盖 ， 大部分下伏 于风化层 以下。 含水层呈脉状或带状分布， 深浅不一， 一般随深度加 大而减弱。地下水位下平均厚度5 4 ． 9 8 m， 平均底板 标高为 一1 1 6 ． 3 9 m， 平均静止水位6 4 ． 0 4 m， 单位涌 水量 0 ． 0 0 8 ～0 ． 4 3 1 2 L ／ S m ， 渗 透 系数 0 ． 5 1 7 9 m／ 昼夜。主要补给来源为大气降水及区域地下水 迳流。 3 滑坡因素 边坡 的稳定性受边帮岩石性质、 坡面平整度 、 坡面角度大小和地下水等多方面因素的影响。 矿区北部边帮虽然比较陡 坡面角较大 ， 但表 土层和风化岩层较薄、 没有大的地质断层、 节理裂隙 相对不太发育、 边帮上没有地下水涌出， 所 以岩石性 质 比较稳定 ， 不易产生滑坡 。 矿区东西两侧边帮由北向南表土层逐渐加厚 ， 而且表土层下的风化岩层也逐渐加厚。但固定出入 沟在东侧边帮折返下行， 致使边帮倾角比较缓， 底部 岩层的负荷较小， 而且在整个东侧边坡上都没有地 下水渗出 ， 因此东侧边坡不会形成滑坡 。 西侧边坡的偏南部和南部边坡局部形成滑坡主 要是因为以下 4方面的原因。 1 该处边坡岩体中较厚的表土层和风化岩层 岩性较弱， 为边坡破坏提供了天然的物质基础。 2 西南部边坡岩体的地质构造比较复杂。西 南部滑体的北部边界处的压扭性断层切割了岩体， 明显降低了岩体的强度， 为边坡破坏滑坡提供 了侧滑面； 滑体南界面是沿碎裂混合花岗岩形成的 断裂面； 下部倾向采场较缓的断裂面构成滑体的底 滑面， 以上3 个地质界面切割形成了长约5 0 m， 宽约 4 0 m， 高约 7 0 m的滑体。 3 地下水对边坡稳定的不利作用。从地质资 料分析， 第四系冲积、 洪积、 坡积无压～微承压孔隙 含水层和基岩风化裂隙无压～有压含水层均分布在 5 4 矿区南部和西南部， 虽有断续的基岩构成隔水层， 但 部分地区基岩风化严重， 节理裂隙发育； 另外， 棒磨 山铁矿的尾矿库位于采场西部， 距采场 6 0 0 m， 水域 面积2 0 ． 8 万 m2 ， 水位标 高6 8 ． 4 m， 而现在采 场底部 工作面为 一 6 8 m 平台， 落差1 3 6 ． 4 m， 所以， 尾矿库的 水也有可能通过节理裂隙缓缓 的渗入采场 ， 成为采 场地下水的补给来源。因此矿区南部和西南部边坡 稳定性受地下水影响较大。事实上南部和西部滑体 以及滑体两侧边帮上常年有地下水渗出， 地下水对 边坡稳定性的影响 ①长期浸泡软化岩石， 特别是对 粘土质岩石、 粘性土和断层泥的软化作用， 明显降低 了岩土体强度； ②对岩土体施以浮托力和渗透压力， 增加下滑力的同时也减小岩体问摩擦力 即抗滑 力 ， 对岩体稳定不利。滑坡前边坡下部常年有水渗 出且水量较大， 说明坡体后面有地下水的渗出点， 采 场西南部边坡第二次滑坡前坡面渗水突然减小甚至 消失， 说明大部分水渗入潜在的滑体中， 而且会沿潜 在滑面自上而下渗透， 软化岩体， 形成渗透压力， 最 后导致边坡破坏。 4 采场南部和西南部部分地段最终边坡角过 大。棒磨山铁矿采场设计最终边坡角为岩石4 8 、 表 土3 0 ； 终 了阶段坡面角为岩石6 5 。 、 表土3 8 ； 阶段高 度 1 2 m， 下部岩性较稳定的部分设计为两个台阶并 段， 并段段高2 4 m， 清扫平台宽度设计值为岩石1 0 ． 5 m、 表土 1 1 m。由于历史上的诸多原因， 棒磨山铁矿 采场边坡多台阶并段 ， 已形成 的清扫平 台宽度大多 在 l O m以下， 且多数平台不连续， 除采场东侧边坡 外， 其它最终坡面角都在5 1 o 以上， 尤其是南部和西 南部的部分地段最终边坡角达N5 8 以上。造成下 部岩层 的载荷过大。 以上各方面的不利因素造成采场南部和西南部 边坡稳定性差， 除已形成的滑坡体外， 在南部和西南 部还有几处潜在滑体， 如边坡后方普遍出现与坡顶 线大体平行的裂缝， 5 6 m水平边坡裂缝普遍在 1 0 ～ 4 0 e m， 西部部分地段可达 7 0 ～8 0 e m， 并且在垂直方 向伴有0 ． 5 --2 m不等的沉降。雨季封闭圈外地表迳 流部分通过裂缝流人边帮 内部 ， 从边坡部位节理裂 隙渗出， 另外， 地下水也常年沿该部位边坡坡面上的 节理裂隙流出。 4 应对措施 4 ． 1 边坡治理措施 通过对大量的地质资料和现场考察资料的深入 细致地分析研究， 确定 2 0 0 4 0 4月份发生在采 场西 南部的滑坡类型为楔体滑塌， 滑塌体后面的潜在滑 维普资讯 孙敬文王正昌 棒磨山铁矿边坡稳定性研究 2 0 0 7年 5月第 5期 体为楔体滑塌体； 采场南部及西南部其它潜在滑体 为圆弧滑坡体。针对滑坡的特点和采场的具体情 况， 研究决定处理方案如下。 对滑坡地段和各潜在滑坡体实行上部卸载， 卸 载后再清理滑下的碎石， 然后再对边坡渗水适当疏 导， 使之不再从滑坡地段渗出， 从而增强边坡的稳定 性。在上述过程中， 要加强对滑坡地段的监测， 其中 包括准确的地测监测和现场人员对岩体变形破裂和 滚石等的监测。以确保人员和设备的安全。 4 ． 2 采取有效的爆破方法 ， 减小对边坡的破坏 1 棒磨山铁矿的生产爆破属于露天深孔爆破， 采场生产爆破一次爆破药量以前一般在3 0 t 左右、 最 高3 9 ． 6 t ， 一次起爆药量一般在1 ． 5 ～2 t 。近年来由 于矿山进入服务晚期 ， 现在一次爆破药量一般在2 0 t 左右。随着爆区的减小 ， 大规模微差挤压爆破效果 已不太好 ， 而且边坡问题 日趋严重 ， 为了减小 日常爆 破对边坡稳定性的破坏作用， 采用逐孔爆破技术， 在 提高爆破效果的同时减小了地震波 ， 从而把生产爆 破对边坡的破坏降到最低。 2 加强边坡施工爆破管理， 增加边坡稳定性。 边坡施工爆破是影响边坡稳定性最直接的因素， 这 不仅是因为施工爆破过程形成的地震波对 已形成边 坡的的破坏作用， 更主要的是它直接决定着正在形 成的边坡的稳定性。因此 ， 边坡施工爆破采用预裂 爆破技术 。 5 效果 1 滑体处理和潜在滑体卸载已基本完成， 处理 过程中没有发生滑坡 ， 处理后危险地段边坡稳定性 大大提高。 2 生产爆破采用逐孔爆破技术后 ， 爆破地震波 大幅度降低， 从而降低了生产爆破对边坡的破坏。 3 边坡施工爆破采用预裂爆破技术后， 预裂孔 首先起爆 ， 形成预裂缝 ， 阻断了爆破震动 向预留岩体 的传播途径， 降低了施工爆破对边坡的破坏， 提高了 新形成边坡的稳定性。 收稿 日期 2 0 0 7 ． 0 2 2 5 信息平 台 全球 2 0 0 6年找矿投资 7 5亿美元 我 国勘查投资排名第十 加拿大金属集 团 日前发布的一份调查报告 显 示， 自上一周期谷底 2 0 0 2年之后 ， 全球勘查公司对 非燃料矿产勘查 的投资连续 4 a增长 ， 2 0 0 6年达 到 7 5 亿美元， 同比增长 4 7 ％， 创造了历史新高。 报告表明， 2 0 0 2 --2 0 0 6年， 初级勘查公司 的投 资增幅高达 6 0 0 ％， 2 0 0 6年占全球勘查投资的比例 超过5 0 ％。2 0 0 6 年全球勘查投资排名前十位的国 家， 投资额占全球勘查投资总额的6 9 ％。我国勘查 投资占全球总额的3 ％， 约2 ． 1 4 亿美元， 排名全球第 十。 对传统意义上认为存在高政治风险的新地区进 行勘查 ， 是本轮勘查周期 的一个特点。2 0 0 6年这些 地区的投资进一步增多 ， 最突出的包括亚洲 、 前苏联 和非洲部分地区和拉美部分 国家。 2 0 0 6年 ， 黄金 、 有色金属、 金 刚石 、 铂 族金属和 其他矿产品 主要有银 、 钼 、 钴 、 矿砂和工业原 料 的 勘查投资都创新高 黄金勘查投资比2 0 0 2 年勘查周 期的谷底增长近 4倍， 占全球勘查投资的 4 5 ％； 铜 勘查投资占有色金属勘查投资的5 9 ％， 锌的勘查投 资连续两年翻番。即使是勘查投资增长最慢的铂族 金属， 增幅也达 2 2 ％。其他矿产品与上一年相比增 长6 9 ％， 其中银的勘查投资增长最快。 辽宁省朝阳市整合矿产资源 朝阳市对重点矿种和重点矿区进行资源整合 ， 其中铁矿资源的整合将紧紧围绕保障精品钢基地项 目 需求进行。朝阳市整合的重点矿种有煤、 铁、 金、 钼、 锰、 膨润土和硅石， 其中铁、 锰、 膨润土为重中之 重。铁矿资源的整合将以精品钢基地项目需求为中 心开展， 通过整合， 支持精品钢基地项目以收购、 入 股、 兼并等形式获得除凌钢持有矿山外的大部分铁 矿的矿业权。 5 5 维普资讯