井下开采过程中边坡稳定性分析.pdf

4 湖 南有 色金 属 HUNAN ,NONF ERROUS M r AI 第 1 8卷 第 4期 2 0 0 2年 8 月 井下开采过程中边坡稳定性分析 傅鹤林 中南 大学长 沙铁 道 学 院 ， 湖南 长沙4 1 0 0 7 5 摘要 对 井下 开采 过程 中边坡 稳定 性分析 进行 了探讨 ，为保证 矿 山安全生 产 的边 坡 防护提 出 了整 治措施 。 关 键词 井 下开采 ； 边坡 稳 定性 ； 分析 中图分 类 号 T D8 5 4 ． 6 文献 标识码 A 文章 编 号 1 0 0 35 5 4 0 2 0 0 2 0 40 0 0 40 3 1 前言 露天转 地下开采是 国内外近 2 0 a 来 的重大研 究 课题 ， 它的岩 石力学 问题 ， 已受 到广泛 重视 。白银 折 腰 山矿床 为我 国大型铜矿床 ， 经 2 0多年的露天开采 于 1 9 8 4年 6月 6日闭坑 。闭坑后露天境界 为东 西长 1 3 2 0 m，南 北 宽 6 0 0 m，相 对 深 度 2 8 4 m，面积 0 ． 6 7 k m 。井下开采 于 1 9 8 4年正式投产 ，地下开采 引起 了北边坡 和南边坡 的滑 动 ，边坡稳定性 直接影 响着井下采矿 作业安 全 ，因此有 必要对井下 开采过 程中边坡稳定 性进行研究 。 2 矿体 的赋存 条件及开采 条件 矿 区 内主要有 1 、 2 、 3 矿体 ， 矿石储 量 占全矿的 9 0 ％ 以上 。矿体与围岩 为同一岩层 ， 产状 一致 ， 走 向 5 0 。 ～7 0 。 ， 倾 向南西 ， 倾 角 6 0 。 ～7 0 。 。 地下开 采对象 为 l 露天开采境 界外 的矿体 即 赋存 于露 天底部 的矿 体 以及 端帮边坡 的矿体尖灭部 分和上下盘边坡 的三角矿柱为主要开 采对象 。 3 露天边坡 的工程 岩体结构 依 据露 天边 坡 的岩 性 和岩体 结构 的 自然属 性 ， 将 采场 内边坡 出露 的岩石划分 为块 状结构 、层 状结 构 、 片状结构 、 碎裂结构 和散体结构 五种类型 。 1 ．块状结构岩组 。分 布于北边坡 、 东边坡及 n 断层以南 。 岩石 层理不清楚 ， 呈厚层状或块状结构 。 2 ．层状 结构岩组 。采场 内绝大部分岩石属 于此 基金 项 目 凼家 留学 基金 委员 会 艾助 。 作者 简介 傅鹤 林 1 9 6 5一 ， 男 ， 副 教授 ， 从事岩 土工程 研究 。 种岩组 。 该 岩组的特点是岩石呈层状结构 ， 片理极发 育 ， 节理也很发育 。 3 ．片状结构岩组 。分 布在采场 西南边坡 ，总体 产状 为 2 0 0 。 5 0 。 。层 状或 片状构 造 ，节理不甚发 育。 4 ．碎 裂结 构岩组。碎裂结构岩组 主要分 布在东 边坡 ，为断层挤压破碎 带和南边坡 F 。 和 断层 的 交岔处断层破坏的部位。主要断层 F 、 、 、 等都 通过该岩组 ， 故边坡在该岩组 内遭 受到严 重破坏 5 ． 散体结构岩组。分布在南边坡 ， 主要是 断 层破碎带 ， 宽达 l 0～3 0 m， 一般为 1 0 m左右 ， 由未胶 结 的断层 角砾 、 断层 泥组 成 ， 沿断层 有多处地 下水溢 出， 导致 断层 破碎带泥化 。 4 地质结构 面和边坡 的组合关系 矿 区大 中型地质结构 面和边坡 的组合关 系控 制 着整体边坡 的稳定性 ， 其组合关 系列 于表 1 ， 表 2 。 表 1 大 中型地质结构 面和边坡 的组 合关系 由表 2可见 ，上盘岩组 的边坡 多属稳定 和基本 稳定结构 ， 仅局部属不稳定结构 。下盘岩体属 基本稳 定 ， 局部不稳定 。东北边坡基本属不稳定结构 。 维普资讯 第 4期 傅鹤 林 井下开采过程 中边坡稳 定性分析 表 2 结构面特征及其组合关系 结构l h J 产 状 块 状 结 构 } 纠 i I T 2、 竹2 y 状 刍 构 } I T 3 片状 结 构 岩 组 P 组 谯 、 块状 结构 岩组 “iT1 x、 下 、 状 结 构 组 1 T 3、 1 r 3 y 、 w5 11 婵 22 理 33 理 ’ -断层 ， J 一， J 边 坡 特 征 结 构 面组 合 关系 图 边坡 体稳 定结 构 的类 分 析 6 5。E／ 3 8 。 N6 6 。 W ／SW L 68 。 m 。 E，S E ’ 5 。 N8 5 o E，s EL 75 o EW ， N 4 4 。 卜l片婵 7 O。 ／s 53 。 理 22 理 33 理 44 理 ， J 一， J 边 坡 1 1节理 22 理 断层 上 一D边 坡 11 理 22节理 33节理 断层 n 断层 DD边 坡 11节理 22 理 33 1 了 理 ， J D边坡 较平 直 ， 发育 大 而光 滑 延伸 较远 、 粗糙 、 密度 破碎 带 宽 1 0 n l以上 大而 光滑 ， 延 伸 1 0 0～ 2 0 0 m， 1条 ／ 1～2 m N8 0 。E／NWL5 0 。 延 伸 3 O～5 0 m 。1 条 ／ 2～3 m 35 。 E／ 3 5 。 N7。 E／SEL 68 。 EW ／NL 44 。 N70 。 W／S E L 4l 。 1 5 。 E，NW 5 8 o N5 5 。 W ，NE s N6 5 o W ，NE 4 』 v 8 5 。 ／』 v E 5l 。 l O 。 ／ 5 3。 5 5 。 ／S 65 。 』 v 8 O。E／SE 75 o 5 5 。 ／S 56 。 N65 o W ，NE 41 o 7 7。 ／S 5 7。 N4 5。E／ NW L 3 5。 3 O 。 ／ E 6 O。 ／S 4 2 。 11片理 节 理 N7 0 ／s 5 3 。 22节理 33节理 1 一|逸 坡 1 1片理 节理 22节理 33 理 44 理 3断层 ， Jf 边坡 发 育 局 部发育 。 延展 性差 破 碎带宽 35 m 密集 密集 密集 破碎 带宽 1 0 n l以上 破碎 带宽 35 m 光滑 ， 1 条 ／12 m 较 发百 连续性 差 ， 1条 13 m 大 而光滑 ， 延伸 1 0 0 2 0 0 m， 1条／1 2 m N8 0 。 ／NWL5 0 。 延伸 3 O一5 0m， 1 条 ／ 23 m 35 。 E／NW L 35 o W／SL 4 2。 N7 0 。 ／SWL 60 。 S ／ 6O 。 6 O 。 E／ 5 O。 3 O。 ／S 5 O。 6 O。 ／ 7 O。 6 o。 ／ 6 O。 发育 ， 延伸 1 0 0～2 0 0 m， 1 条 ／ 2 m 平直 ， 延伸 3 O～5 0 m 破碎带 宽 1～1 0m 稳定结 构 多数 毡本稳 定结构 少数 小稳定 结构 少数 1 ．毖夺 稳定结 构 少数 2 ．小稳 定结 构 少数 稳 定结 构 稳定结 构 多数 基本稳 定结构 少数 稳定结 构 少数 均属 睡奉稳 定结构 和 稳定结 构 均属 稳定结 构和 基本 稳定结 构 基本 上属 不稳 定结构 状 构 组 驻 东北角边坡 维普资讯 6 湖 南有 色金属 第 1 8卷 5 地下开采对边坡 的影 响 根据 矿岩性 质及赋存条件 ，深 凹露 天边坡岩体 滑 移特点及多种 采矿办法并 用 ，东部 超前西部一个 中段 开采 ， 结合深部 铜矿 的岩石崩 落角和移 动角 ， 推 断边坡岩体 的破坏影 响范围如下 1 ．东 部边坡 主要 断裂构 造为斜 向 和正交 结构 ， 虽 然 岩体完 整性 较 差 ，但仍 处 于基 本 稳定 状 态 。 4 0 2 5 0东 剖 面 的 岩 石 崩 落 角 6 5 。 ，据 此 推 断 ，从 1 5 9 5～1 7 6 5水 平 以西 的边 坡 上 覆 岩在 崩 落角 范 围 以内， 将 可能下滑 ， 规模 不大 ， 厚 度约 1 0 m。 2 ．南边坡 的主要 断裂 为反 向结构 ，岩组属稳定 和基本稳定 ，只是 V行有些 不稳定 ，以岩体崩 落角 6 0 。 推 断 ，V行 南边 坡在用崩落法 开采 1 5 9 5水 平时 ， 1 5 9 5～1 8 0 0以北 的矿岩在崩 落角范围以 内，可能发 生 变形破坏 ， 厚度约 3 0 m，由于 F。 的影 响 ， 规模可 能会增大 。 3 ．西 边坡 在用崩 落法 开采 1 6 0 9水平 时 ，以崩 落 角 7 5 。 考 虑 ，1 6 0 9～1 8 2 5水平 以东 的矿岩在崩 落 角范 围以内， 可能发生破坏 ， 厚度约 5～ 2 0 m。 4 ．北边坡断 裂构造 为顺 向结构 ，由于井下 开采 的影响 ， 边 坡岩体 出现滑移 ， 断 面与岩层结构形成 的 锲形 体出现错位 。 锲 形体 出现滑移之 前 ， 相互夹制 。 由于 1 1 9 8 3年东北边 坡发生 了达 1 0 01 0 m 的 滑坡 ， 因此导致北边 坡 Ⅳ 一Ⅵ的锲形体失 去 “ 依靠” ； 2 1 VV I 之 间地 下水发育 ，软化 了岩体强度 ； 3 4 l 矿体 的开采为锲形体 的滑移 提高了诱导 因素 ，因 此 Ⅳ 一Ⅵ之 间可能会发生较 大规模滑坡 ，滑坡过程 可能是一次完成或若干次完成 。 6 边坡 滑坡 的防治 边坡 的稳定 与否直接影 响着井下采矿 作业的安 全 ，因此有必要 加强井下采 矿作业过程 中边坡滑坡 的防治工 作。根据深部铜矿具体情况 ， 建议采取如下 措施 1 ．加强边坡工 程地质 调查工作 ，及时 了解和发 现新 的工程地质情况 ， 使地质 资料准确可靠 ， 及时作 好分析 。 2 ．加强边 坡的监测工作 ，及时 了解 滑体 的滑移 情况 ， 必要时作出预报 ， 由于地下水对边坡稳定性影 响较大 ， 故雨季监测 密度要加 强 。 3 ．加强井下 开采过 程中的地压研究工作 ，以研 究成果指导 生产 。 4 ．井下生 产过程 中尽 可能少 留或不 留空 区，因 此采后应及 时充填 。 5 ．由于露天边坡对井下影 响较 大 ，建议在必 要 的巷道采取经济合理 的支 护措施 。 6 ．由于地下水软化岩体强度 ， 影响边坡稳定性 ， 因此有必要 寻找边坡工程 地下水 的来 源 ，并尽 可能 截 断。 7 ．保持露天坑底一 定厚度 的松散覆盖层 ，以防 止边坡 突然垮塌 冲击 井下井巷工程而造成破坏 。 收稿 日期 2 0 0 2 0 23 0 S l ope S t abi l i t y Ana l ys i s Dur i ng t he Pe r i o d o f Unae r gr ou nd Exc av i ng FU Hel i n f C o l l e g e o fR a i l w a y ,C e n t r a l S o u t h U n i v e r s i t y ,C h a n g s h a 4 1 0 0 7 5 ，C h i n a Ab s t r a c t S l o p e s t a b i l i t y a n a l y s i s o f u n d e r g r o u n d e x c a v i n g i s b rie fl y i n t r o d u c e d i n t h i s p a p e r ， a n d me a s u r e s t o p r o t e c t t he s l op e s t a b i l i t y a r e p ut f o r wa r d． Ke y wo r ds u nd e r g r o un d e x c a v i n g ；s l o p e s t a bi l i t y ； a n a l y s i s ’ ， d q 1 - r 4 ～ ’ 维普资讯