某露天矿边坡滑塌治理方案

陈 斌，杨朝云，周 鹭，漆佳裕，刘 桦，涂欣强

（江西铜业银山矿业有限公司，江西 德兴 334200）

1 引言

露天开采形成的边坡长期经受风化作用、雨水侵蚀、爆破振动、复杂地质条件综合影响作用下，边坡易发生滑塌、台阶失稳，严重威胁露天矿安全生产。某矿山原地下开采方法为浅孔留矿法，开采结束后未进行充填，经过近50年的地下开采建设后，形成了大量且复杂的采空区群。因此，由地下转为露天开采过程中揭露了大量采空区，且采空区主要分布在露天采场南部，在断层、采空区和爆破振动等因素影响下，露天采场南部边坡极易发生边坡滑塌的现象。

2 工程概况

某露天采场采用水平台阶式开采，设计开采最高标高+240 m，最低标高-180 m，设计最终边坡角45°，台阶高度12 m，开采到设计境界后两两台阶并段， 预留10 m的安全平台，封闭圈标高为+72 m。露天采场南部+0～-24 m段边坡面局部出现滑塌，坡面滑塌区域呈梯形，上边界宽约10 m，下边界宽约25 m，滑塌方量约2000m3， 岩块坠落最大块度为1m×1m×1 m， 滑塌下来的岩石最终堆积在南部-24 m安全平台和东南部-24 ～-36 m永久措施道路坡底处， 影响露天采场运输作业安全，从安全和生产的角度考虑急需对边坡滑塌区域进行治理。

露天采场南部边坡属岩质边坡，岩石主要为千枚岩，节理较发育，倾向345°～355°，倾角72°左右。坍塌区域东侧岩性为千枚岩，岩体破碎，西侧岩性为角砾岩，岩体较完整，如图1所示。

图1 露天采场南部边坡滑塌区域

3 边坡滑塌治理方案

露天、山体、公路等边坡滑塌治理方法很多，常见的主要方法包括：（1）抗滑工程，主要包括挡墙、抗滑桩、预应力锚杆、锚索、普通砂浆锚杆锚固、格构锚固、土钉锚、支撑；（2）排水工程；（3）削坡减荷；（4）防冲护坡；（5）土质改良；（6）防御绕避等。

某露天采场南部边坡滑塌区域有原地下开采遗留的采空区，因开采时间年限久远，两侧边帮碎石将采空区回填，在露天开采过程中采空区逐渐被揭露，其断面雨水冲刷痕迹明显，同时在采场南部边坡存在两条断层，南北走向，倾向西南，此次滑塌区域正好在一条断层附近。由此分析此次滑塌主要是由于采空区和断层综合影响下，在受到爆破振动的作用下，发生滑塌现象。滑塌类型为岩层（岩体）滑塌，规模属小型，考虑到滑塌区域有采空区、断层，盲目卸载及爆破施工可能会造成更大规模坡面岩体滑塌。

在治理方案选择时，既要考虑安全可靠，又要技术可行、同时兼顾经济合理。因此南部边坡滑塌治理采用主动柔性防护网和普通砂浆锚杆锚固相结合，同时辅助采取局部卸载的方式进行综合治理的方法。 即0 ～-36 m段边坡采用主动柔性防护网与普通砂浆锚杆锚固相结合方式稳固坡面， 防止坡面岩体进一步滑移坍塌，同时清理卸载边坡面的滑塌量和浮石。

4 施工方案

4.1 主动柔性防护网

主动防护网根据主要部件分为钢丝绳网和普通钢丝网，并由钢丝绳锚和支撑绳固定［1］。根据不同的柔性网，柔性网状部分的预张力分别通过支撑绳索和缝合张力实现，从而形成对整个斜坡的连续支撑。预张紧操作使系统尽可能靠近斜坡并形成预应力以抑制局部位移或损坏局部岩石移动，从而实现主动保护功能。主动防护网的工作原理类似于表层防护系统，如喷锚和土钉墙［2］。其灵活的功能使系统能够将局部集中的负载均匀地分配到周围区域，以充分利用整个系统的保护功能，也就是说，局部载荷，整体作用，使系统能够承受大载荷并降低单锚的锚固力要求，具体施工原理如图2～图4。

图2 孔口凹坑和钢绳锚杆

图3 加固主动网格支撑绳索布置

图4 主动柔性防护网与锚杆

4.2 施工区域及工程量

露天采场南部边坡滑坡治理施工区域主要是24m～-36m段坡面滑塌区域。根据现场情况及地质条件，分三个步骤进行治理：（1）24～0m滑塌区域上方坡面超前主动柔性防护网与普通砂浆锚杆锚固施工；（2）0～-24m滑塌区域主动柔性防护网与普通砂浆锚杆锚固施工和清理卸载滑塌量；（3）-24～-36m滑塌区域下方主动柔性防护网与普通砂浆锚杆锚固施工，主要工程量和施工区域如表1和图5所示。

4.3 施工工艺流程

主动柔性防护网和普通砂浆锚杆锚固施工的主要流程是：（1）清理坡面危岩；（2）钢丝绳锚杆钻孔、灌注；（3）安装支撑绳、张拉、挂网、缝合等工序，其中钻孔为关键环节。

（1）清理坡面危岩。

根据现场情况，在24 m段边坡安全平台上设置安全绳锚杆，间距为5 m，采用水泥浆液锚固锚杆， 将安全绳固定在锚杆上，对坡面浮石或浮土进行清理，清理时安排专人进行安全监护。

（2）钢丝绳锚杆钻孔和灌注。

①钻孔施工： 根据设计图纸检查现场，了解现场地质，危险岩石等，根据纵向和横向4m间距，确定钻孔点。 在钻孔之前测量并检查孔位置，以确保位置准确并且保护区域满足要求。 钻孔的直径为45mm，钻孔深度比钢丝绳锚的长度长50mm或更长，并由1.0m， 2m，2.5m和3m的钻杆构成。钻孔后，使用气动钻杆清洁孔，确保螺栓安装平稳。

②注浆施工：锚杆完全置于孔内，水灰比为0.45～0.5的纯水泥浆用于渗透和压实。侧边缘固化以防止锚孔中的空气影响锚杆的锚固质量，同时确保锚杆不受外力作用。

（3）安装支撑绳以及挂网缝合。

①支撑绳施工：支撑绳索的长度根据每根支撑绳索两端的锚固件之间的距离确定。 从螺栓的一端开始，钢丝绳头穿过锚固件并弯曲，并且绳索的端部通过适合于钢丝绳直径的绳索卡固定。 绳索之间的距离为5～10mm，长度不小于20cm的自由尾绳固定在绳索的末端。从螺栓的一端开始，在支撑绳到达螺栓的最后一端之后，支撑绳穿过锚的U形环套，直到该排的最后一个锚杆。 将绳索的尾部穿过最后一个锚固件并用紧固装置弯曲，拧紧力不小于5 kN或提升机张紧， 最后用绳卡固定尾端，方法与起始端相同。

②挂网缝合施工：钢丝网必须位于系统的底部并靠近坡面，即支撑绳应位于其下方并沿支撑绳展开［3］。 每 2 格铺设 2 张钢丝格栅［4］。 钢丝绳由金刚石网制成，尺寸为300mm×300 mm。单张网块尺寸采用4m×4 m规格，钢丝绳铺设应准确测量每个吊网单元的尺寸。根据每根网1根缝合线的原理确定缝合线的长度［5］。 钢丝网依次铺设在每个吊网单元中。同时，通过缝合线将钢丝绳缝合到支撑绳或相邻网块的边缘［6］。缝合绳的末端应堆放不小于0.5m的长度，绳端通过2根绳卡与钢丝绳网连接。用紧绳葫芦拧紧缝合绳，拧紧力不小于5kN，并固定另一端。

4.4 治理效果

露天采场南部边坡通过采用主动柔性防护网与普通砂浆锚杆锚固相结合，同时辅助采取局部卸载方式进行综合治理后，滑塌区域24～-36m段边坡整体保持稳定，坡面无浮石、大块滚落，达到治理目的，如图6～8所示。

图6 24～-24m段局部边坡面主动柔性防护网

图7 -24～-36m段边坡面主动柔性防护网

图8 24～-36m段边坡面主动柔性防护网

5 结论

（1）某露天矿山根据边坡滑塌区域地质以及现场的情况，分析确定以主动柔性防护网为治理方案，治理后达到矿山安全生产的要求，滑塌区域边坡面安全稳定。

（2）主动柔性防护系统具有高柔性，高防护强度，易铺展性，安装方式简单，工期较短，施工费用较低。主动柔性防护技术在边坡治理和防护方面可以解决传统方法无法解决的特殊边坡问题，并且能够达到安全可靠、技术可行、经济合理的防护效果。