摘要：在矿山开采过程中容易引发一系列的边坡地质灾害，给企业、附近居民、自然环境带来巨大的损失。为了有效应对该问题，本文以某露天有色金属矿山地质灾害治理工程为例，重点研究其边坡的稳定性问题，并有针对性地提出了滑坡治理方法，包括打设抗滑桩、削坡减载、布设排水沟与截洪沟、长锚索加固、裂缝回填、砌筑挡墙等。研究结果表明，采用可靠的治理措施，边坡的沉降速率能控制在允许范围内，且位移变化符合标准，可为矿区的生产安全提供有效保障。

　　关键词：矿山；地质灾害；滑坡治理

　　边坡安全是矿山安全管理工作的重中之重。受地质构造、天气条件、爆破移动、采场几何形状等因素的影响，如果矿山边坡应力场与岩土体强度长期处于动态失衡的情况下，容易发生变形崩落的现象，引发滑坡灾害，具体可分为平面滑坡、楔体滑坡、倾倒滑坡等多种类型，其中平面滑坡的发生概率最高。由于滑坡问题具有极强的动态性和复杂性，必须结合矿山的实际情况，给不同破坏形式的边坡制定并实施科学的治理方案，确保矿山企业的正常生产。

　　1项目概况

　　以某露天有色金属矿山地质灾害治理工程为例，该矿山开采的矿石以铜、硫为主，伴生金银，采用台阶式露天剥离生产模式，采剥矿岩约1.013×108m3。采区沿矿体走向布置，在整个矿区的西北侧和东南侧，附近3.5km范围内有一小村庄。监测报告显示，矿山二号采场南侧边坡1684m～1840m标高范围内发生岩质滑坡，属于顺层滑移拉裂破坏，总方量约14000m3。滑坡周界处坡体出现张拉裂缝，深约1m。

　　2矿山地质条件

　　2.1地层岩性

　　矿区以玄武岩类、流纹岩类为主，伴有少量安质火山岩和辉绿岩。出露的地层包含中下奥陶统酸性火山岩组、千枚岩—中基性火山岩组。由于该矿山规模较大，边坡不同区域的岩性分布存在较大差异，比如二号采场的西侧以绿泥石化石英角斑凝灰岩、千枚岩为主，东侧以细碧玢岩、石英角斑岩为主，北侧以石英角斑岩、石英角斑凝灰岩为主，南侧以凝灰岩和千枚岩为主。由于滑坡问题出现在南侧，将其作为研究对象。南侧边坡顶部为第四纪堆积物，是以往作业过程中产生的堆积废料，自上至下出露的地层岩性依次为灰绿色辉绿岩与基性凝灰岩、铁质千枚岩、石英角斑凝灰岩和细粒流纹质火山岩、硅质炭质千枚岩。

　　2.2地质构造

　　矿区位于北祁连山加里东褶皱带东部地区，包含一脆性断层，走向与矿体基本平行，但与矿坑的间距较大。还包含一韧性剪切带，斜切边坡西南侧、东北侧。南侧边坡发育多组节理，最上部有2组，产状为50°∠60°、340°∠45°；西南侧有1组，产状为200°∠50°；中下部有1组，产状为350°∠44.5°。

　　3矿山边坡稳定性分析

　　3.1构建模型

　　为了进一步掌握采场边坡的稳定性情况，依托FLAC3D软件进行数值模拟分析，对边坡分5次进行开挖，确定应力、位移变化情况。在正式分析前，要为二号采场边坡构建相应的三维模型，还原坡体的实际状态。选用摩尔—库仑弹塑性本构模型，仅考虑重力场的作用，边界条件是在X、Y、Z方向都施加约束。沿着平行于勘探线的方向，在边坡面上布设监测线。根据实际勘察情况，对岩石力学参数赋值，比如第四纪堆积物密度为2.05g/cm3，弹性模量0.054×104MPa，泊松比0.5，黏聚力0.02MPa，内摩擦角20°。在模型中设置接触面，作为实际破坏中作为滑动面的顺坡向节理。模型共设置987543个六面体单元，968462个节点。根据《有色金属采矿设计规范》（GB/50771-2012），设置二号采场边坡的安全系数，分为四个等级，包括稳定＞1.15、基本稳定1.05～1.15、欠稳定1～1.05、不稳定＜1.0。

　　3.2模拟分析

　　3.2.1应力场变化

　　在第一次开挖中，边坡的临空面高度不大，应力总体呈现水平分布，并与高程呈反比关系，总体处于稳定状态；在2次～3次开挖中，受节理面的影响，标高1840m处出现正应力，约200kPa，后期扩大到节理面上覆岩体，形成潜在滑动面；在4次～5次开挖中，应力平衡被进一步破坏，潜在滑动面趋势增强。坡面、坡脚处出现应力集中。在持续开挖过程中，深埋在地下的岩体突然临空，加之气候条件、人工扰动等因素的影响，岩体强度也会下降，边坡处于欠稳定状态，容易发生滑坡灾害。

　　3.2.2位移场变化

　　在分阶段开挖过程中，边坡坡面的最大位移分别是2.5mm、6.2mm、7.8mm、9.4mm。虽然每次开挖后，坡面的最大位移量都有所增加，但位移总体较小，边坡处于稳定状态，不会对生产活动造成负面影响。同时，各节理面剪切位移会沿重力方向不断增加，由坡内至坡外扩展，前3个阶段的最大剪切位移分别是0.38mm、0.97mm、1.46mm，后2次开挖对节理面作用较小，剪切位移基本不变。开采结束后，顺坡向节理面露出并缓慢发育，形成危险的潜在滑动面。

　　3.2.3潜在滑动面的形成

　　边坡开挖到2阶段至4阶段时，地层中破碎的凝灰岩露出，应力和位移出现较大变化，形成潜在滑动面。1组倾角小于台阶坡度的顺坡向节理从坡脚切出，也形成潜在滑动面。受开采活动的影响，节理裂隙逐步张开，也加剧了边坡的不稳定性。

　　3.2.4破坏形成机制

　　根据模拟分析结果，将南侧边坡的滑坡灾害分为四个阶段。第一，切坡扰动阶段，在开挖期间，岩体结构遭到破坏，边坡的临空高度不断增加，应力场处于失衡状态。同时在爆破活动后，岩体会出现裂隙，并逐渐向周围扩展。第二，风化侵蚀阶段，矿区所在城市属温带大陆性气候，年均降水量约为255.2mm，主要集中在夏季阶段，因此雨水冲刷对边坡的影响较小。但矿区在建设初期，经常将湿渣、废水排放在坡面，含有大量侵蚀性元素，在挥发作用和雨水携带下，这类元素逐渐入侵到边坡的软弱岩层交界处，极易诱发深层次滑坡。第三，滑移变形阶段，矿区每年的3月份～5月份是大风高发期，主要受西风槽动移的影响，并经常伴随沙尘天气。在长期的风化侵蚀作用下，边坡表层岩体、内部节理面的强度不断下降，难以抵抗上覆岩体的下滑力，加剧了滑移和变形趋势。第四，整体失稳阶段，在没有采取加固治理措施的情况下，边坡处于不稳定状态，一旦受到其他因素的扰动，就会导致下滑力超出边坡岩体的抗拉强度，发生滑坡灾害。

　　3.3滑坡成因

　　采场边坡南侧滑坡的成因主要涉及以下几个方面。第一，采场边坡主要由较坚硬的变质岩构成，但在长期风化作用和工程扰动下，岩体力学强度降低，内部结构受到破坏，承载能力较差，导致边坡整体稳定性下降。第二，持续降水工况下，雨水容易渗透到岩体中，使其容重增大，且容易形成瞬态饱和区，加之采选矿期间产生的污染物侵蚀岩体，导致岩体内部结构发生变化，孔隙比、压缩性等指标都有所增加，进而诱发滑坡。第三，在开采生产过程中，主要采用松动爆破的方式处理周围岩石，每次爆破量约为3450m3。每次爆破震动产生的惯性力会使边坡承受动荷载和引力波，岩体受到的剪应力也随之增大，增加失稳风险。第四，南侧边坡发育有多组结构面，且坡面存在多处平台交汇或回转，导致局部坡角骤增。因此，为提高采场的安全性，必须采取合适的治理措施，有效抑制坡体下滑的趋势，增强其整体抗滑移能力

　　4矿山滑坡治理方法

　　4.1打设抗滑桩

　　针对已滑的边坡，决定在边坡内部打设抗滑桩，起到支撑附近岩体的作用，防止岩体继续滑移。根据设计资料和勘察资料，设计采用钻孔灌注桩，圆形截面，桩径和桩间距分别为1.2m、5m。施工期间严格控制开挖循环进尺，尽量减少对黏土层的扰动。施工过程中，先清除表土，做好测量定位放线工作。再进行间隔挖孔，依照先中间后周边的顺序作业，按桩径1.2m+2倍护壁厚度控制截面，每节高度控制为0.5m～1m。然后进行护壁施工，采用组合式木模板，每节护壁的搭接长度控制在350mm以下。在孔内吊放钢筋笼，钢筋笼主筋内侧设置加强箍，每隔一箍加设井字支撑，用槽钢横至担将其悬挂在井壁上。最后用导管连续分层灌注C30混凝土，坍落度控制为80mm～100mm，每层高度控制在1.5m以下，直至到达桩顶。边灌注边插实，顶部抹压平整，并凿除浮浆层。

　　4.2长锚索加固

　　为了将潜在滑坡体锚固在稳定的岩体中，为其提供可靠的正应力，设计采用600kN长锚索加固，提高边坡整体稳定性。长锚索间距为2.5m，直径为15.24mm，长为12m，配设2根钢绞线、Q235钢制托盘和双孔锚具。施工过程中。第一，要用Φ115mm的钻头干钻，凿孔方向与水平面的夹角控制在10°~20°范围内，允许误差±1°。采用跟套管钻进模式，作业结束后及时清除孔内岩粉、泥屑、积水，并暂时封堵。如果出现坍孔问题，要立即停止作业，采用固壁灌浆措施，灌浆压力控制为0.1MPa～0.2MPa，初凝后再重新扫孔钻进。第二，在锚索推送前进行压水试验，水压力控制在0.3MPa以下，10min内的平均漏水量在5l/min以下即为合格。第三，安装长锚索，下放深度误差控制为±10cm。然后灌注水灰比为0.35～0.45的砂浆，其强度应≥35MPa。待孔口溢出浆液后继续注入3min～5min再停止，每次稳压15min～20min；最后是完成张拉与锁定，加荷速率控制为50kN/min～100kN/min，每次间隔10min。锁定后进行封孔注浆，并用混凝土封头。

　　4.3削坡减载

　　采用削坡减载方案，通过削坡放缓边坡角、控制滑坡体的体积，进而削弱岩土体的下滑力。同时尽量减小边坡上部荷载，削弱其对下方岩土体的负面影响。在施工过程中，一是要将清理坡面浮石，剥除危岩体，同时尽量减少对天然植被的破坏，然后做好测量定位工作，根据设计要求确定削坡减载的范围、深度等；二是用反铲分层开挖，预留厚约20cm的保护层；三是依照自上而下的顺序，通过预裂爆破的方式削坡。先按60°进行倾斜穿孔，直径120mm，得到预裂孔与缓冲孔，二者的延时时差控制在550ms以上。正常孔的角度为90°,孔距5m，尽量减少对保留岩体的破坏。挖掘出来的土方材料和碎石料都运到弃渣场中。在爆破时，选用低爆速、低威力的炸药，按适当的段差爆破。预裂面应光滑平整、孔痕清晰。

　　4.4布设排水沟与截洪沟

　　为了控制雨水对边坡的侵蚀，决定采取合适的排水措施。考虑到矿区采场汇水面积较小，地表沟谷发育，所以决定在台阶上布设排水沟，坡度3%，断面尺寸0.3m×0.3m。采用C20喷射混凝土施工，配设20m×20cm的钢筋网片和Φ6mm。先开挖沟槽，再铺设一层HDPE防渗膜，留有约2%的余量，沿着平行于边坡最大坡度线的方向进行延伸，然后用锚钉固定。在防渗膜外侧喷射一层厚约10cm的混凝土，与防渗膜形成组合式柔性结构。此外，还要在局部区域设置水平疏干孔，直径110mm，内部插入PE管，向上倾斜5°。

　　4.5裂缝回填

　　根据调查，边坡出现了张拉裂缝，雨水沿边坡顶部灌入裂缝后，会加剧风化现象，增加边坡滑移风险。因此，在锚固滑移体的同时，也要用级配块石碎石料回填裂缝，提升边坡的稳定性。为保证整体结构强度，在裂缝底部和中部铺设厚为50cm的钢筋混凝土层，采用C25混凝土和16 250×250mm的钢筋网片。施工过程中，一是初步填充裂缝底部，高约1m，将其顶面修平整后开始测量工作，确定裂缝宽度、深度等参数；二是将钢筋笼放在填充材料顶部，在裂缝内部设置导料槽，将混凝土浇筑到内部，将其振捣密实；三是通过导料槽回填碎石，使其进入裂缝内部，靠自重作用密实；四是在裂缝顶部铺设一层黏土，厚约50cm，使其与裂缝两壁紧密接触。然后铁锤将土层夯实，方便栽种绿化植被。

　　4.6砌筑挡墙

　　在边坡台阶底部砌筑挡墙，以削弱边坡的滑移失稳风险。先做好准备工作，选用尺寸、形状合适的石料，厚度、宽度、长度分别在200mm、300mm、300mm以上，并敲掉尖锐突出的部分，并将施工所用的砌石冲洗好。同时还要将基础表面清理干净，适当洒水湿润。然后开始分段、分层砌筑，在沉降缝、伸缩处划分施工段，每段长度控制在15m以下，相邻段的砌筑高差控制在1.2m以下。沉降缝应上下垂直贯通，尺寸误差控制在2mm范围内。在横竖向双挂线，依照外圈定位、砌筑里层的原则铺设石料，使内外层交错连成一体，竖缝错开距离控制在80mm以上，并保持整体平齐，水平缝一致。砌筑过程中，先铺设一层砂浆，保证砂浆饱满，黏结牢固不得直接干铺或是脱空。然后再放置石料，大面朝下，采用平砌模式，呈丁顺相间或二顺一丁排列。采用凸缝形式给挡墙勾缝，宽度25mm，做到宽度、厚度均匀一致，整体平直。最后采用一次性成型技术进行压顶施工，使用厚约30mm的木质模板，压顶混凝土浇筑好后，按间隔3m锯缝，并在沉降缝处必须断开。施工期间分两次完成墙背分层回填施工，每次厚度控制为300mm～400mm，先在墙身砌筑好且养护一周后作业，然后在压顶结束后作业。

　　5矿山滑坡治理效果评价

　　在施工结束后的五个月内，对露天采场进行变形监测，在坡脚、坡体后缘及中层区域共设置3个监测点。发现在前两个月内，边坡仍存在持续沉降现象，坡脚监测点的沉降速率最快，达到-19mm/a，坡面监测点位为-12mm/a、-9mm/a。可以看出，坡脚的稳定性明显更差。进入第三个月后，边坡的沉降情况得到改善，坡脚监测点的沉降速率降至-11mm/a，其他监测点位基本没有出现位移变化，整体趋于稳定状态。

　　6结语

　　某露天有色金属矿山的二号采场边坡南侧发生了大型边坡滑坡，属于顺层滑移拉裂破坏，且周界处坡体出现张拉裂缝。为了有效治理这一地质灾害，通过分析确定了边坡的稳定性情况以及滑坡成因，并有针对性地打设钻孔灌注桩和600kN长锚索进行加固，采用了削坡减载、砌筑挡墙方案，并布设排水沟与截洪沟控制水流侵蚀。最终边坡的沉降速率未超出允许范围，位移变化较小，验证了治理措施的可靠性。