紫金山銅礦露采邊坡穩(wěn)定性分析

李海崇

摘要：近年來，隨著礦山持續(xù)的開采，深部的礦巖被不斷揭露和采剝，越來越多的邊幫臺(tái)階到達(dá)設(shè)計(jì)境界，露天采場(chǎng)目前已經(jīng)形成444m的高邊坡。在頂部礦巖被揭露的同時(shí)，開采區(qū)域工程地質(zhì)與水文地質(zhì)特征變得更加清晰與明確，這為分析礦山最終邊坡角優(yōu)化研究奠定了更加有利的基礎(chǔ)條件。但是，只有結(jié)合尚未被揭露區(qū)域的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)特征，才能進(jìn)一步提高終了邊坡穩(wěn)定性分析的可靠程度，才能更好地指導(dǎo)下一步礦山發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：紫金山;邊坡;穩(wěn)定性

1.引言

紫金山金銅礦位于福建省上杭縣境內(nèi)，是我國(guó)新探明的特大型有色金屬礦床基地之一。經(jīng)過多期技術(shù)改造擴(kuò)建，生產(chǎn)規(guī)模迅速擴(kuò)大。根據(jù)礦方提供的資料（設(shè)計(jì)終了境界圖），設(shè)計(jì)紫金山金銅礦露天采場(chǎng)上口面積約1450×1500m2，下口（采坑底）面積約80×90m2，終了邊坡北側(cè)偏東處最高標(biāo)高為+1012m，采場(chǎng)底標(biāo)高+148m，最大高差達(dá)864m，屬于高陡邊坡。邊坡的穩(wěn)定性直接影響著礦山后期開采安全，對(duì)紫金山銅礦邊坡穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)十分必要。

2.邊坡工程地質(zhì)特征

I類結(jié)構(gòu)巖組主要為微風(fēng)化～中風(fēng)化中細(xì)?；◢弾r為主，巖體的風(fēng)化裂隙及蝕變對(duì)巖石的強(qiáng)度影響程度較大。該巖體完整，巖石單軸（飽和）抗壓強(qiáng)度一般R≥60.0MPa，屬堅(jiān)硬類巖石;II類結(jié)構(gòu)巖組主要巖性以中風(fēng)化中細(xì)粒花崗巖為主，巖體的風(fēng)化裂隙及礦化蝕變程度對(duì)巖石的強(qiáng)度影響較大。巖石單軸（飽和）抗壓強(qiáng)度范圍值為R=36.80～69.20Mpa，該巖組以較堅(jiān)硬類完整巖體為主，局部為較破碎堅(jiān)硬巖體及完整較堅(jiān)硬巖體;III類結(jié)構(gòu)巖組主要巖性以中風(fēng)化中細(xì)?；◢弾r（隱爆角礫巖）為主，巖體的風(fēng)化裂隙及蝕變對(duì)巖石的強(qiáng)度影響程度較大。巖石單軸（飽和）抗壓強(qiáng)度范圍值為R=29.80～57.80Mpa;該巖組以較完整較堅(jiān)硬巖為主;局部為較破碎堅(jiān)硬巖體及完整較軟巖體組;IV類結(jié)構(gòu)巖組主要巖性以中風(fēng)化中細(xì)粒花崗巖為主，該巖體較破碎，以碎裂結(jié)構(gòu)為主，局部呈塊狀結(jié)構(gòu)巖石單軸（飽和）抗壓強(qiáng)度一般為R=14.60Mpa～29.80Mpa。該巖組以較破碎較軟巖體及較完整軟質(zhì)巖體為主，局部為破碎堅(jiān)硬巖體。巖組總體完整性較差，對(duì)邊坡總體穩(wěn)定性影響較大。V類結(jié)構(gòu)巖組主要巖性以強(qiáng)地開石化英安玢巖及強(qiáng)風(fēng)化中細(xì)?；◢弾r

為主。該巖體破碎，以碎裂結(jié)構(gòu)巖組為主，該巖組巖石單軸（飽和）抗壓強(qiáng)度一般R<15.0Mpa，該巖組以較破碎及破碎

軟質(zhì)巖體組為主，局部為極破碎巖體。該巖組完整性極差，對(duì)邊坡總體穩(wěn)定性起控制性作用。

3.邊坡水文地質(zhì)條件

3.1地下水類型

根據(jù)本次地質(zhì)調(diào)查結(jié)合前期水文地質(zhì)資料綜合確定，該礦區(qū)地下水根據(jù)巖石富水性和地下水含水介質(zhì)等差異性，可分為松散巖類孔隙水、基巖裂隙水、斷裂構(gòu)造水三大類。其中松散巖類孔隙水主要為人工堆積松散巖類孔隙水為主;基巖裂隙水可分為風(fēng)化裂隙潛水、基巖裂隙承壓水兩個(gè)亞類。

3.2斷裂構(gòu)造及富水性

北東向斷裂（F1-4）分布于露天采礦境界中部，屬區(qū)域性斷裂區(qū)域金山腳下-中寮斷裂的一部分，盡管該斷裂局部富水性中等，但整體上仍為一弱導(dǎo)水?dāng)嗔?北北東向斷裂

（F4-1）分布于露采境界西北部，斷裂帶主要由石英斑巖及構(gòu)造角礫巖組成，礦區(qū)控制長(zhǎng)約1000m，未見泉水出露，為不導(dǎo)水?dāng)嗔?北西向斷裂（F2-10）分布于露天采礦境界西南邊界以內(nèi)。其透水性較好，該構(gòu)造在采區(qū)外圍地表裂隙帶兩側(cè)偶見泉水出露，最大泉水流量0.114L/s，一般在0.02L/s～0.04L/s，總體上該構(gòu)造裂隙帶為局部不導(dǎo)水，是該采場(chǎng)導(dǎo)水構(gòu)造，導(dǎo)水性一般。

3.3礦區(qū)地下水補(bǔ)給、徑流、排泄條件

區(qū)內(nèi)地下水主要接受大氣降水入滲補(bǔ)給。礦區(qū)地下水徑流主要受地形、裂隙及含水層埋藏深度、地下水的疏干情況等因素制約。根據(jù)地質(zhì)調(diào)查顯示，本采場(chǎng)結(jié)構(gòu)裂隙極少有水平向結(jié)構(gòu)與裂隙，結(jié)構(gòu)裂隙一般傾角均大于50°，從而導(dǎo)致該采場(chǎng)（邊坡體）地下水以垂直徑流為主，地下水運(yùn)動(dòng)速度相對(duì)較緩慢，流量小，且分散，動(dòng)態(tài)變幅大，屬極不穩(wěn)定類型。300m～100m段受礦坑疏干排水的影響，以輻射流為主，運(yùn)動(dòng)速度較上部快，流量大，動(dòng)態(tài)年變幅小。而深部多為基巖裂隙承壓水，以水平運(yùn)動(dòng)為主，具承壓性質(zhì)，深部銅礦床開采后，深部構(gòu)造裂隙水將沿構(gòu)造裂隙徑流，匯集于深部巷道的張性裂隙中。地下水的排泄方式主要為徑流排泄，其次為人工抽排水。風(fēng)化帶裂隙潛水的排泄途徑主要是通過裂隙含水帶向深部徑流補(bǔ)給基巖裂隙，少量在礦區(qū)外圍低洼地段通過殘坡積層以下降泉的形式排出地表。受地下采礦活動(dòng)影響，人工抽排水也成為區(qū)內(nèi)地下水排泄的重要途徑。

4.邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

4.1A區(qū)總體評(píng)價(jià)

該區(qū)在終了邊坡主要巖體總體完整性及穩(wěn)定性較好。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆孔水位結(jié)合該區(qū)地下水位線，鉆孔剖面圖水位線可看出終了邊坡體內(nèi)裂隙潛水水位較高，坡體內(nèi)靜水壓力較大，高水頭地下水對(duì)邊坡的穩(wěn)定性影響較大。F4-1該構(gòu)造不同程度礦化蝕變、遇水易軟化崩解以及長(zhǎng)期暴露地表后強(qiáng)度會(huì)迅速降低，因此對(duì)邊坡局部穩(wěn)定性有較大影響。

結(jié)合該區(qū)邊坡巖性分組、地下水位以及構(gòu)造特征，雖然以上不良地質(zhì)因素均對(duì)邊坡總體穩(wěn)定影響較大，但是其影響范圍有限，不足以使該邊坡發(fā)生大規(guī)模失穩(wěn)坍塌。總體上該邊坡總體完整性及穩(wěn)定性較好，不同構(gòu)造面相互斜切組合容易導(dǎo)致該邊坡局部發(fā)生楔體或部分滑塌現(xiàn)象。

4.2B區(qū)總體評(píng)價(jià)

該區(qū)終了邊坡體在標(biāo)高+600m以上存在有結(jié)構(gòu)IV巖組為主軟弱夾層，該軟弱夾層對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響較大，即此標(biāo)高以上邊坡穩(wěn)定性相對(duì)較差。該區(qū)邊坡裂隙潛水帶的地下水位相對(duì)于排水通道來講相對(duì)較低，故起靜水壓力不大，但并不排除由于豐雨期大氣降水，由于邊坡排水不暢導(dǎo)致高靜水壓力水頭對(duì)邊坡的穩(wěn)定性可能產(chǎn)生不良影響。

結(jié)合該區(qū)邊坡巖性分組、地下水位以及構(gòu)造特征，雖然以上不良地質(zhì)因素均對(duì)邊坡總體穩(wěn)定影響較大，不足以使該邊坡發(fā)生大規(guī)模失穩(wěn)坍塌;該區(qū)主要以局部順滑塌破壞為主，除此之外未見其他破壞現(xiàn)象，該區(qū)總體上該邊坡總體完整性及穩(wěn)定性較好。

4.3C區(qū)總體評(píng)價(jià)

該區(qū)總體上該邊坡主要以I、II巖組為主，邊坡巖體整體完整性較好，整體工程強(qiáng)度較高，邊坡體穩(wěn)固性較好。該區(qū)邊坡裂隙潛水帶地下水位較高，靜水壓力較大，高水頭地下水對(duì)終了邊坡的穩(wěn)定性影響較大。根據(jù)地質(zhì)調(diào)查，通過該區(qū)結(jié)構(gòu)面不會(huì)對(duì)邊坡整體穩(wěn)定性產(chǎn)生大的影響，但不同結(jié)構(gòu)面延伸及相互組合對(duì)邊坡易產(chǎn)生楔形破壞、傾倒破壞和順層崩塌破壞現(xiàn)象。

結(jié)合該區(qū)邊坡巖性分組、地下水位以及構(gòu)造特征，雖然以上不良地質(zhì)因素均對(duì)邊坡總體穩(wěn)定影響較大，不足以使該邊坡發(fā)生大規(guī)模失穩(wěn)坍塌。邊坡破壞類型以小規(guī)模局部順層滑塌為主，總體上該邊坡總體完整性及穩(wěn)定性較好。

4.4D區(qū)邊坡總體評(píng)價(jià)

該區(qū)本邊坡中部的+820～+940平臺(tái)主要巖性以強(qiáng)地開石化英安玢巖為主，在地質(zhì)構(gòu)造、地下水以及由于礦產(chǎn)開挖卸荷多重因素影響下以發(fā)生坍塌現(xiàn)象，同時(shí)由于坍塌卸荷牽引出現(xiàn)一條水平拉裂縫，該拉裂縫延伸發(fā)展及該區(qū)域巖體不斷坍塌容易導(dǎo)致上部邊坡體出現(xiàn)懸空發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，該邊坡結(jié)構(gòu)裂隙發(fā)育，不同產(chǎn)狀的構(gòu)造帶延伸切割，對(duì)該邊坡體局部地段安全性有一定影響，但對(duì)邊坡整體穩(wěn)定性不會(huì)構(gòu)成較大的威脅。

結(jié)合該區(qū)邊坡巖性分組、地下水位以及構(gòu)造特征，雖然以上不良地質(zhì)因素均對(duì)邊坡總體穩(wěn)定影響較大，不足以使該邊坡發(fā)生大規(guī)模失穩(wěn)坍塌;該邊坡目前主要破壞現(xiàn)象主要在于邊坡中部的+820～+940局部坍塌破壞為主，該區(qū)該邊坡總體完整性及穩(wěn)定性較好，僅局部地段出現(xiàn)崩塌失穩(wěn)現(xiàn)象。

5.建議

邊坡設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮巖體的強(qiáng)度、構(gòu)造面、風(fēng)化程度、地下水情況等，設(shè)計(jì)不同的坡形坡率和相應(yīng)的加固、防護(hù)和排水設(shè)施，定期進(jìn)行邊坡與滑坡工程治理，有效杜絕巖體崩塌、滑坡災(zāi)害的發(fā)生;對(duì)于可能發(fā)生災(zāi)害的區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測(cè)，比如順坡向的結(jié)構(gòu)面區(qū)域以及排土場(chǎng)等，減少災(zāi)害發(fā)生后造成的損失。

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