丰山露天矿滑坡治理.pdf

丰 山露 天 矿 滑 坡 治 理 长 沙 有 色 冶 金 设 计 研 究 院 苎 一 ， f 上 2 【 摘要】丰lu 铜矿 露天 矿 在扩 境中 发 生 惜坡 危 及剐 安 全皿自 身的 生存． 经采 用边坡 船 计和 境 界优化_吐计后，滑坡得到治理 ．副井安全有 了但障．露天矿延长了服务年限， 关键词 滑坡边坡结构境界优化 LANDS LI DE C0NTRoL 0F FENG OP目N P I T M I NE Ch a n g s ha En g i n e e r i n g ＆ Re s e a r c h I n s t i t u t e o f No nf e r r o u s IV I e t a [ [ u r g y Yu Ch e n h u i 【 AB S T R A C T】L a n d s l i d e h a p p e n e d wh e n t h e b o u n d a r y o f F e n g s h a n o p e np i t mi n e Wa S e x p a n d e d ． i t wo u l d m a k e t h e mi n e a n d a n x i [ t a r y s h a f t d a n g e r o u s Af t e r t h e d e s i g n o f s l o pe c o n fi g u r a t i o n a n d p i t l i mi t o p t i mi z a t i o n， t h e l a n d s l i d e v c a s c o n t r o l l e d， ,a n d t h e s a f e t y o f a n x i l i a r y s h a f t wa s e n s u r e d I n t h e s a r o _ e t i me ， t h e s e r v i c e l i f t o f t h e o p e np i t m h m wa n l e n g t h e n e d KEY W ORDSL a n d s l i d e S l o p e c o n f i gu r a t i o n Pi t 1 i mi t o p t i mi z a t i o n 丰山铜矿是大 抬有 色金属工业公司的骨 干矿山之一 ，生产规模 3 0 0 0 t ／ d ，采矿部分 下辖露 天和坑 口两个 车间 ， 目前 ，露天车间 担负了约 6 0 ％的生产任务。 露天矿 自 7 0年代投产以来 ，开采范围 不断扩大 ，受不 良地质条件影响，北帮发生 了滑动 ，危及距边坡坡顶线仅十余米的副井 安全及露天矿 的生存 ，为此 ，矿山与长沙有 色冶金设计研究 院合作 ，开展 了露天 矿境 界 优化设计工程 ，治理滑 坡 ，优化境界 。 1 矿 床 地质 概 况 矿区位于湖北省阳新县富池镇东部 ，地 形为一盆地 ，西面开阔 ，另三 面环 山。主要 地质构 造为东 西走 向 的褶 皱 ，断裂不 发育 。 地层系中三迭系灰岩 ，在燕 山期遇到花 岗闪 长斑岩的侵人．蚀变成矽卡岩、大理岩，环 绕侵人体生成矽卡岩型铜矿床。矿石平均铜 品位为0 ． 8 ％ ，另 含 少量 的金 、银 ，属低价 值矿石 。 2 边坡 滑动 状 况 8 0年 代末 ，矿 山为延 长露 天矿 服 务 年 限 ，开始扩境设 计 ，将境界 向北扩展 ，并于 9 O年代 初 施工 。施工 后 ，由 于边坡 工 程 地 质条件复杂，反复发生滑坡，滑体长 2 0 0 m， 高 4 0 m，体积达数万立方米。虽曾采取过锚 杆加水泥浆覆盖、挡土墙支护等措施，但仍 阻止不住边坡滑动。当滑体推进到距副井十 余米时 ，剥采工作不得不停下来。 3 滑坡地段工程地质条件及水 文地质 条件 滑体 位 于境 界 北 东部 一1 6线 ～1 8线 ， 标 高 4 0 ～ 8 0 m 图 1 ，当时坑底标 高 4 0 m。该 地段 主要地质 构造 为褶皱 、岩性 接 触面和裂隙。褶皱走 向东西，倾 向南 ，受侵 人体吞蚀，已残缺不全，导致岩性分布复 杂 ，从露 天坑 内向外 ，构 成边坡 的岩 性 图 } 山舔天矿滑坡} 台 理余晨晖 邮编 4 1 0 0 1 维普资讯 2 依 次为花 岗闪长斑 岩 、矽 卡 岩 、爆破 角 砾岩 和大 理 岩 。岩性 接触 面 强度 低 ，属 弱 面。裂隙较发育 。 图 1 露 天坑 平面 图 花岗闪长斑岩为块状至碎裂状结构 ，中 图 2 边 坡剖 面 图 等稳固。矽卡岩保留了灰岩的结构 ，为似层 状 ，中等稳固。爆破角砾岩为岩浆侵人后期 气液爆炸所炸裂的矽卡岩、大理岩，松散结 构 ，颗 粒粒 径 ≤ 5 0 ram，不 稳 固。大 理岩 为 厚层状结构 ，倾 角≥ 5 5 。 ，倾 向南 ，稳 固。 各种岩石的物理力学性质见表 1 。 表 1 岩 石物理 力 学性质 矿 区南 部地应力 以水平应力 为主 ，最大 水平应力约为垂直应力的1 5 ～2 0倍 ，但 北部以重力应力为主，垂直应力约为最小水 平应力 的 8倍 。 由于矿床系露天与地下联合开采 ，故边 坡已基本疏干。但矿区位于江南 ，年平均降 水量 1 6 0 0 ram，每年 5 ～7月为暴雨期 ，降 水占全年 的3 9 3 ％。原矿区 中央有一条小 河 ，随着境界扩大 ，小河须改道 。 4 滑坡 原 因 滑坡原园一是爆破角砾岩体结构差 ，松 散多泥，易于含水，强度低，当边坡角大于 其安息角时 ，不能 自持，滑动后还牵动其下 的矽卡岩；二是原设计的边坡角取得过高 ， 达 4 5 ，超 越 了工 程 地质条件 。滑体 性质属 边坡浅层不稳 固岩体滑动 。 5边坡 结构 设 计 边坡结构设计是根据岩性的赋存位置， 合理地安排不同岩性的边坡角 ，设计出形状 好 、受力合适的边坡。在滑坡地段，大理岩 是边坡的基底，其余岩性赋存其上，可以利 用这个条件安排好各岩性的边坡面。边坡结 构设 计的原则是 1 尽可能多地剥掉爆破角砾岩，残留 体的边坡角低于其安息角。 2 将大理岩边坡角提高到 5 O 。 以上， 最大限度地利用稳固岩体来提 高整体边坡 角。 3 花 岗闪长斑岩和矽 卡岩 的边坡 角取 在这两种岩体之间的倾角。 有 色矿山 1 9 9 9 4 维普资讯 设计 后 的边 坡 见 图 2 ，呈 向 内 凹 的弧 形，上部大理岩坡度较徒 ，下部花岗闪长斑 岩、矽卡岩较缓 ，中间残余的爆破角砾岩圆 滑带过。一些 关键 剖 面 ，如过 副井 的剖 面 ， 均用极限平衡法 、有 限元法校核稳定性 ，其 安全 系数不小于 1 2 O。 6 境 界优 化 设计 境界优化设计 是在边坡结构设计 的基础 上 ，对原设计境界进行修改 ，合理地确定露 天坑轮廓。境界优化设计中有关滑坡治理的 原则是 1 小河改道从大理岩 内穿过 。 2 将原边坡放缓。 治坡先 治 水 。原 设 计小 河 从 边 坡 上 经 过 ，将小河移到境外后 ，彻底消除 了渗丽的 河水对边坡的危害。边坡放缓符合工程地质 条件 。优化设计后 的境界见 图 1 。 7 滑 坡治 理 效果 扩境优化设计后的露天矿予 1 9 9 4年初 投产 ，投产 即达产 ，延长服务年 限 7 ～8年 ， 产矿石2 0 6 ． 3 7万 t 。至 1 9 9 7年 8月 ，露 天 坑底已 降 到 一2 0 m 标 高 ，边坡 高 达 l O O m。 未再滑坡 。 8 结 语 通过 丰山露天 矿滑坡 治理实例 ，表 明在 一 定 条件 下 ，应用 边坡 结构设计 与境界优化 设计 ，可 以达 到治 理滑坡 的 目的 。 上接第 3页 图 3围井试 验示 意图 由于围井为矩形 ，故需将矩形 以与 圆面 积相等的方法换算成 圆，换算半 径 分 别 为 E l 2． 5 c m ，r 2 8 4 c m ，r 3 1 1 6 c mo 水 头差 P 1 一P 2 9 2 9 c m k 3． 01 0一 c r l a ／ s Q0． 6 6 c m ／ s m 3 85 c r n Ql n r 3 k 1 ． 1 31 0一 c n 1 2 一 x m p l 一13 3 一 ’ ” k _ k 1 n旦 lI L9 8 4 1 0一 c m／ s k l l n r 3一k l n r 2 r I r I 4 结 语 上述 两种计算方法 其结果 相差 1 ％ ，满 足 1 O 数量级的工程要求。中国水利水 电 科学研究所对围井试验取样样品进行了室内 测试，测定结果与通过达西定律计算的结果 相差为3 ． 0 ％，验证 了计 算方法 的可 行性。 因此，当围井中土层渗透系数远远大于墙体 的渗透 系数 时 1 0 0倍 ，可将 土 层 看作 均匀一层 ，采用达西定律来计算围井的渗透 系数 。 丰山露天矿惜坡治理泉晨晖 邮编 4 1 0 0 1 1 维普资讯