内蒙古八岔沟矿露天采场边坡滑坡灾害治理

摘要：露天开采矿山多为大型矿山，采矿活动导致矿区原始地形地貌破坏，且占用了大量的土地资源，有可能诱发地质灾害。以内蒙古八岔沟矿露天采场为例，通过对边坡区域工程地质、水文地质条件分析，确定边坡存在的主要滑坡模式为平面破坏、圆弧形破坏、楔形体破坏、倾倒破坏、崩塌破坏，并提出采用“坡面散体及碎浮石清理挖除＋被动网拆除+预应力锚索＋锚杆＋框架梁＋喷锚网＋排水孔＋帷幕注浆”的技术方案实施治理。实践证明：该治理技术具有超前性、主动性，做到了投入少、效果好，大大节省了基建成本，为矿山的安全生产提供了技术支撑，保障了平台工作人员及设备车辆的安全，保证了露天开采工程的顺利开展。

关键词：露天采场；采场边坡；地质灾害；滑坡；灾害治理

中图分类号：TD854.6文献标志码：A开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

文章编号：1001-1277（2023）07-0121-04doi：10.11792/hj20230720

引 言

矿产资源是人类生产和生活资料的基本源泉之一，对国民经济发展起着重要的推动作用。近年来，矿产资源的大量开发，各类工程的大规模建设，加剧了滑坡、崩塌、泥石流和地面塌陷等地质灾害的发生。地质灾害往往具有突发性强、破坏性大等特征，一旦发生，极易给人类生命财产造成重大损失。为了保障矿山持续安全生产，要实时监测采场挖掘情况，对可能发生的地质灾害及时采取防护及治理措施，最大限度地降低灾害的发生。

内蒙古八岔沟矿为大型露天开采矿山，矿石总量达1 500万t，最高海拔1 002 m。地质调查及钻探勘查发现，矿区主要不良地质作用为滑坡、危岩崩塌及构造破碎带。本文对八岔沟矿滑坡原因及方式进行了分析，并采取了有针对性的治理措施，取得了良好效果，确保了矿山的生产安全。

1 滑坡现状

随着八岔沟矿深凹露天矿的逐步开展，在采场西帮F1、F2、F3断层区域边坡、南帮F6断层区域边坡、北帮F4断层区域局部边坡发现有沉降、裂缝、单台阶滑塌、楔形体破坏等边坡失稳情况。经现场调查发现，存在4处不稳定区域，分别为西帮F2、F3断层区域，高程852 m以上（如图1-a）所示）；西帮F1断层区域，高程900 m以上（如图1-b）所示）；南帮F6断层区域，高程800 m以上（如图1-c）所示）；北帮F4断层区域，高程800 m以上（如图1-d）所示）。

根据采场现状分析，西帮边坡828 m以上区域逐渐靠帮到界，受断层及地下水影响，上部边坡稳定性较差，严重影响后续采矿生产安全。南帮F6及北帮F4断层边坡所在位置尚未完全靠帮到界，且所在区域边坡相对略缓，对采矿生產影响有限。

2 滑坡模式

八岔沟矿区大地构造位于西伯利亚板块南缘，兴安地槽褶皱系（Ⅰ级），喜桂图旗中华力西地槽褶皱带（Ⅱ级），喜桂图旗复背斜（Ⅲ级）的北东段。主构造线方向为NE—SW向。矿区整体受岩体与围岩接触带及北东向区域性断裂派生的次一级张扭性断裂控制，开采后边坡潜在破坏类型复杂、多样，通过对区域工程地质、水文地质的综合分析，滑坡特征如下：

1）采区内出露断层多且杂乱，易形成滑坡灾害。F1断层为平移正断层，上下盘岩石较破碎。西至900 m标高，东至828 m标高，断层面平整且有明显滑痕；随采剥工程的推进，在断层出露东部随台阶下降方向局部有地下水涌出。F2断层为平移正断层，平行位于F1断层向南平距85 m处，产状与F1断层相似，属张性断裂；基本出露位置西至900 m标高，向东延伸至828 m标高，断层面平整有滑痕迹象；在900 m标高处有明显涌水现象，沿生产台阶下降，出水量减少。F3断层位于F2断层南28 m处，呈东西向，上下盘岩石破碎，节理发育，断层面光滑有滑痕；沿生产台阶下降，出水量减少。F4断层为正断层，呈南北向，断层面光滑，局部有凹陷，自上而下呈波状形式出现，沿断裂面有涌水现象。F5断层为正断层，与F4断层倾向相对，出露规模较小，岩石整体破碎，节理发育，断面光滑，有明显断层滑痕现象。F6断层为正断层，位于采场804 m平台南侧，随着采矿生产的推进，目前已到达最终境界边缘并形成最终边坡，受断层影响，该处沿断裂面出现滑体，上盘岩石垮塌，对边坡造成破坏。

2）年度降水量大，易导致破碎带垮塌。地表水主要来源为大气降水，碎石层透水性强，年度降水量集中，导致边坡场地内及其周边形成地表径流，从坡顶F1、F2、F3断层处径流，从坡面破碎带处排出，易导致破碎带在水的作用下发生松动、垮塌。

综合分析，该采场范围大、边坡长、垂直高度深，矿区断层、节理构造发育，边坡岩体结构复杂。矿区边坡存在的主要滑坡模式为平面破坏、圆弧形破坏、楔形体破坏、倾倒破坏、崩塌破坏［1］。西帮890 m标高上部为强风化岩层，受岩土体物理力学性质影响，形成圆弧型近直线滑动（如图2所示）。

3 治理措施

3.1 治理区域划分

根据采场地质情况和滑坡现状分析，治理区域分为两部分：一是西帮F2、F3断层区域，高程852 m以上；二是西帮F1断层区域，高程900 m以上。区域治理设计立面图如图3所示。

3.2 技术方案确定

滑坡治理，归根结底就是减小下滑力或增大抗滑力。露天矿山常用的治理手段有削坡减载、回填压坡脚、降水疏干和人工加固等［2］。针对八岔沟矿露天边坡破坏特征，治理措施采用“坡面散体及碎浮石清理挖除＋被动网拆除+预应力锚索＋锚杆＋框架梁＋喷锚网＋排水孔＋帷幕注浆”技术［3-5］。具体技术方案如下：

1）对滑坡失稳区域采用锚索（杆）框架梁结构体系加固，对坡面松散、滚石区域采用喷锚网支护进行封闭，新设置排水孔等。

2）在滑坡治理区域坡顶外侧设置帷幕注浆区域，以拦截雨季大量地面水顺断层及土岩接合面喷流，防止上部边坡失稳；其余坡体部位设置排水孔以降低地下水浸润线，坡面设置喷锚网进行封闭，减少雨水对上下盘岩体的冲刷。

3）清除坡面上的松散体，将部分主动防护网拆除，对沉降变形开裂区域用长臂挖掘机进行清理，然后实施锚杆、锚索、框架梁、喷锚网综合加固方案，上部区域进行帷幕注浆，并结合坡体内排水孔等进行综合治理。

3.3 技术方案实施

1）清坡。采取自上而下、分区跳段的方式清理坡面松散浮石。强风化层采用人工配合机械进行清理挖除，坡面破碎松动岩体采用人工及机械撬挖，尽量避免爆破。清理后的边坡及时进行后续施工作业。

2）预应力锚索。预应力锚索分别布置在各个加固治理区域。锚索水平间距为3 m，长度20～22 m。锚固体系钻孔采用干凿孔、风排岩粉施工工艺，孔径130 mm；每根锚索为8束钢绞线，锚索上安装导正架，采用预应力锚索，单根预应力锚索锚固力为900 kN，锚固段长度8 m。采用从孔底到孔口返浆式注浆，注浆压力不小于0.4 MPa，浆液材料为纯水泥浆或M30砂浆。

3）全长黏结型长锚杆。边坡岩体加固采用水泥砂浆及全长黏结型锚杆（如图3所示），布置于F2、F3断层888～930 m、852～876 m高程及F1断层900～930 m高程。杆体采用2根φ28 mm螺纹钢焊接，单根锚杆锚固力为250 kN，锚杆上焊接安装导正架。孔内注浆，浆液材料为纯水泥浆或M30砂浆，强度不小于30 MPa，锚杆钻孔孔径为110 mm，水平间距为3 m。

4） 喷锚网。松散破碎区域实施喷锚网护坡，喷锚网内的钢筋与挂网锚杆焊接，整体支护效果加强。喷锚网钢筋采用φ6 mm圆钢，钢筋网间距200 mm×200 mm，挂网锚杆长度2 m和4 m交错布置，锚杆网度2 m×2 m，挂网锚杆选用φ22 mm螺纹钢，钻孔孔径42 mm，黏结剂为1∶1水泥浆，喷射C20混凝土，厚度为100 mm。在网喷坡面上设置导水孔，采用60PE管，网度3 m×3 m，长度0.20 m。

5）钢筋混凝土框架梁。框架梁竖梁水平间距3 m，横梁排距根据锚杆、锚索排距而定，垂直间距为3～4.5 m。

6）排水孔。综合考虑坡体地下水含量、残坡积层及风化层厚度、坡体的节理裂隙发育程度等因素，为能迅速排出滑体水，设置了排水孔，如图4所示。

7）风化岩区域帷幕注浆。灌浆帷幕布置于滑坡区域顶部外侧，现有截水沟东侧，采用垂直帷幕，如图5所示，防渗标准以透水率5 Lu进行控制。帷幕灌浆孔布置2排，即上游排和下游排，排距1.5 m，每排孔间距为1.6 m，呈梅花形交错排列。上游排孔深为15 m，下游排孔深均需穿过凝灰角砾岩，同时满足不小于0.3 倍水头高度（自然地形最高1 002 m）。根据勘查资料，下游排灌浆孔孔深取25 m。

3.4 治理效果

西帮局部边坡岩性复杂，断层、节理、裂隙发育，特别是不利于边坡稳定的节理构造十分发育，因此采用“坡面散体及碎浮石清理挖除＋被动网拆除+预应力锚索＋锚杆＋框架梁＋喷锚网＋排水孔＋帷幕注浆”技术方案进行治理，工程量如表1所示。实践证明：该方案具有超前性、主动性、费用低的特点，大大节省了基建成本，为矿山的安全生产提供了技术支撑，保障了平台工作人员及设备车辆的安全，保证了露天开采工程的顺利实施。

4 结 论

1）通过对内蒙古八岔沟矿露天采场边坡区域工程地质、水文地质条件分析，确定边坡的破坏模式，并实施治理。

2）采用“坡面散体及碎浮石清理挖除＋被动网拆除+预应力锚索＋锚杆＋框架梁＋喷锚网＋排水孔＋帷幕注浆”的技术方案对八岔沟矿露天采场边坡实施治理，取得了良好效果。

3）露天采场边坡治理受空间、道路、矿体赋存情况等限制，对采矿安全生产影响较大的边坡需重点关注。此外，露天采场边坡受边坡高度增加、卸荷应力调整、爆破振动、融雪雨水入渗等的影响，其稳定状态是动态的，因此在项目实施过程中应根据地质情况和监测数据进行信息化施工和动态设计。

［参 考 文 献］

［1］中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.非煤露天矿边坡工程技术规范：GB 51016—2014［S］.北京：中国计划出版社，2014.

［2］国家市场监督管理总局，国家标准化管理委员会.滑坡防治设计规范：GB/T 38509—2020［S］.北京：中国标准出版社，2020.

［3］中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.岩土锚杆与喷射混凝土支护工程规范：GB 50086—2015［S］.北京：中国计划出版社，2015.

［4］中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.混凝土结构设计规范：GB 50010—2018［S］.北京：中国计划出版社，2018.

［5］中华人民共和国水利部.水工建筑物水泥灌浆施工技术规范：SL 62—2014［S］.北京：中国水利水电出版社，2014.

Landslide disasters management on the slopes of the open-pit stope in Bachagou Mine，Inner Mongolia

Li Fuyan

（Changchun Gold Design Institute Co.，Ltd.）

Abstract：Open-pit mining is mostly carried out in large-scale mines，which leads to the destruction of the original terrains and landscapes in the mining area and occupies a large quantity of land resources，which may trigger geologi-cal disasters.Taking the Bachagou Mine in Inner Mongolia as an example，through the analysis of engineering geology and hydrogeological conditions in the slope area，the main landslide modes of the slope are determined to be planar failure，arc-shaped failure，wedge-shaped failure，dumping failure，and collapse failure.A technical scheme of "slope unconsolidated body and debris removal，passive mesh demolition，prestressed bolt，bolt，frame beam，shotcrete-bolt-mesh，drainage holes，and curtain grouting" is proposed for implementation and treatment.Practice has proved that this treatment technology is advanced and proactive，with small investment and good results，greatly saving infrastructure costs，providing technical support for mine safety production，ensuring the safety of platform workers and vehicle equipment，and ensuring the smooth operation of open-pit mining projects.

Keywords：open-pit stope;stope slope;geological disaster;landslide;disaster management

收稿日期：2023-01-25; 修回日期：2023-05-05

作者簡介：李福艳（1983—），女，高级工程师，从事有色金属矿山地质设计工作；E-mail：245808148@qq.com