【摘要】 滑坡災(zāi)害一直是伴隨著露天礦山生產(chǎn)安全中的一個最突出問題。我國大型露天礦都曾發(fā)生過規(guī)模不等的滑坡災(zāi)害。全國露天礦山不穩(wěn)定或具潛在滑坡危險的邊坡約占邊坡總長度的20%；而滑坡嚴重威脅國家財產(chǎn)和人們生命的安全,露天礦邊坡的構(gòu)成是一個動態(tài)的過程,隨著開采延深和邊坡到界,坡高、坡角逐年增大并形成高陡邊坡,其安全性嚴重制約安全生產(chǎn)。本文以小龍?zhí)恫颊訅温短斓V開采過程中的高陡邊坡為工程實例,針對邊坡穩(wěn)定性分析及安全控制,運用極限平衡方法和數(shù)值模擬方法來研究現(xiàn)狀邊坡及到界邊坡的穩(wěn)定狀態(tài)；然后結(jié)合生產(chǎn)需要,在保證安全生產(chǎn)的前提下對邊坡進行加固措施進行了系統(tǒng)的研究,提出優(yōu)化的治理方案。主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面：1、基于滑移場理論方法和多種極限平衡分析方法,對布沼壩露天礦西北幫邊坡穩(wěn)定狀態(tài)進行了分析,得出該區(qū)域處于臨界狀態(tài)；為了確保安全生產(chǎn),通過系統(tǒng)研究安全防控措施,最終得出需要采取疏干排水與局部減載聯(lián)合治理措施。2、應(yīng)用滑移場理論方法和多種極限平衡分析方法,對布沼壩露天礦西北幫到界邊坡穩(wěn)定狀態(tài)進行了分析,得出該區(qū)域處于不穩(wěn)定狀態(tài)；本文通過對多種防護與加固措施的系統(tǒng)研究與對比,最終得出優(yōu)化的加固方案。3、針對工程加固的經(jīng)濟性、合理性等多方面問題,從原材料造價、工程實施的可行性、適用性和工程造價等多方面進行了工程造價分析,最終得出經(jīng)濟性最好的優(yōu)化治理方案。 

1緒論

1.1選題背景及研究意義
云南省小龍?zhí)兜V務(wù)局建立于20世紀50年代，該礦務(wù)局分為小龍?zhí)都安颊訅蝺蓚�露天礦，經(jīng)歷了 50多年的發(fā)展變遷，已經(jīng)發(fā)展成為云南省“十一五"首批建設(shè)的大型煤礦，擁有國內(nèi)先進采掘設(shè)備，并且年產(chǎn)量突破6.30Mt。礦區(qū)擁有豐富的儲量，便利的交通，同時具備很好的幵采技術(shù)條件，是我國南方第一個現(xiàn)代化露天礦，并且已經(jīng)被列入國家大型煤炭基地發(fā)展規(guī)劃。小龍?zhí)兜V區(qū)位于丘陵地帶，露天礦坑處于山體的下部，而露天礦坑上部則分布著礦山的生活區(qū)及部分工業(yè)設(shè)備。邊坡巖體不僅有層狀構(gòu)造巖體，還有半堅硬沉積巖和軟塑沉積半成巖等。伴隨著煤礦開采延深的過程，邊坡會不斷加高或加陸，并且會加劇坡體的移動和變形，很可能帶動自然山體發(fā)生滑移，從而構(gòu)成復(fù)合巖體高陡邊坡變形體系。2003年，經(jīng)過地質(zhì)觀察和探測，在西幫山體的背側(cè)發(fā)現(xiàn)了裂縫，隨后這些山體裂縫變形逐年增大，到2009年9月，西幫整個裂縫貫通長度已經(jīng)達到了大約1500m。在2009年6月至2009年7月僅一個多月的時間里，西幫346剖面和348剖面上部分測點平均日變形速率分別達到40.594imn和46.676mm，絕對位移量達到15.2m，變化十分的驚人，變形速率遞增非常之快。露天礦的進一步深部開采誘發(fā)這些高陡邊坡產(chǎn)生劇烈的變形，這些劇烈滑移變形使山體邊坡和露天采場邊坡體上產(chǎn)生多處局部滑坡與破壞，出現(xiàn)坑內(nèi)底鼓現(xiàn)象，導(dǎo)致整個西幫處于不穩(wěn)定狀態(tài)，這將對礦山的安全生產(chǎn)和礦區(qū)周邊建筑物的安全穩(wěn)定造成直接影響，給邊坡及其周邊環(huán)境的安全帶來了嚴重的威脅。本文以云南省小龍?zhí)堵短烀旱V實際工程為理論研宄背景，進行露天煤礦邊坡安全控制及邊坡加固方案的研究，并在部分典型剖面中進行應(yīng)用，為露天礦山邊坡的治理、安全生產(chǎn)和后續(xù)開采設(shè)計提供理論依據(jù)和技術(shù)支持，給礦山企業(yè)帶來直接的經(jīng)濟效益和社會效益，因此具有重大的理論研宄價值和社會意義。
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1.2國內(nèi)外邊坡穩(wěn)定性研究方法綜述
長期以來，伴隨著邊坡工程的研宄發(fā)展，邊坡穩(wěn)定性評價方法的研宄是邊坡工程界的重中之重，怎樣得出能夠反映真實邊坡的實際情況的穩(wěn)定性評價方法是巖土工程界所有學(xué)者和專家們不懈追求的目標。目前為止，工程中常用的對邊坡的穩(wěn)定性分析主要分為定量分析方法和定性分析方法。其中，定量分析方法又可分兩類：確定性分析方法和不確定性分析方法。近些年來，研宄方法推陳出新，學(xué)者們提出很多新的理論和方法，并不斷改善，形成一些新的富有研究價值的邊坡穩(wěn)定評價方法。通過應(yīng)用力學(xué)理論和方法，依靠經(jīng)典數(shù)理方程來求解出邊坡穩(wěn)定系數(shù)，最后通過計算機程序軟件分析計算得出滑體內(nèi)的應(yīng)力應(yīng)變分布狀態(tài)，從而達到邊坡的穩(wěn)定性評估與預(yù)測的目的。目前定量分析方法主要采用極限平衡分析法、數(shù)值分析法等，在這些方法中，極限平衡法為工程界普遍采用與接受，因為它的物理力學(xué)概念清晰、操作簡便，是一種傳統(tǒng)而經(jīng)典的定量分析方法。

2小龍?zhí)兜V區(qū)工程地質(zhì)條件

2.1地形地貌特征
云南省小龍?zhí)兜V區(qū)位于云南省幵遠市以北，地理位置坐標為東經(jīng)103°11’52”，北煒23°48’45”，距市區(qū)有約40km的距離。礦區(qū)呈現(xiàn)為鴨梨型盆地，南北長約7km左右，東西寬約3km，面積達20km2，其中含煤面積約9.03km2，礦區(qū)地形分布見圖2.1。礦區(qū)己經(jīng)被幵發(fā)了近百年，現(xiàn)在由省屬小龍?zhí)睹旱V持續(xù)進行露天幵采。將南盤江視為界線，江的南邊為布沼現(xiàn)露天礦，北邊為小龍?zhí)堵短斓V。目前整個露天礦的年產(chǎn)量已達到240萬噸。小龍?zhí)杜璧厥且粋�向斜溶燭斷陷盆地，表現(xiàn)為以溶蝕為主的類型以及溶燭構(gòu)造類型的巖溶地貌，礦山經(jīng)過了許多年來的露天幵采，現(xiàn)己經(jīng)形成總體為一傾向南的斜坡，橫向總寬度約為1200m，縱向長度約為800m,坡度在8?14°之間，高程從975m至1095m，邊坡相對高差有120in�，F(xiàn)狀邊坡呈臺階狀，每個臺階高度在8?11m之間，每個臺階面寬在30?60ni之間，呈連續(xù)臺階狀分布。臺階階坎地段因為受到風(fēng)化剝燭的作用，，已經(jīng)從直立邊坡變?yōu)殛懥⑦吰拢妶D2.1-2。
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2.2地層分布性質(zhì)
布沼現(xiàn)露天西幫、西北幫主要出露中三迭統(tǒng)個舊組(T2g)、新第三系（N)及第四系地層(Q)，發(fā)育F7、F8、F9斷層，詳見表2.2-1。根據(jù)礦區(qū)所提供的地質(zhì)資料得：小龍?zhí)杜璧卦跉v史上經(jīng)歷了燕山期以及喜馬拉雅期的構(gòu)造運動，因此基底在第三紀沉積時候形成該煤系地層，組成北北東向船形向斜構(gòu)造，向斜軸大致與盆地古地貌軸向同一致，其向斜東南翼部分顯現(xiàn)平緩，傾角在9°-16°之間變化，西北翼部分顯現(xiàn)較陡，傾角在9°-23°之間變化。F7逆斷層破碎帶寬25-38m，破碎帶中主要由灰?guī)r、粘土巖等組成，斷裂帶土體松散，地質(zhì)條件差。F8逆斷層位于F7斷層以東，距離F7約有50-150m，全長約500m，走向北東，傾向西，傾角為50°-60°之間，在斷層帶的附近煤層產(chǎn)狀近似于直立，煤層破碎零亂，巖體揉褶現(xiàn)象明顯。F9斷層位于小龍?zhí)兜貐^(qū)大黑山的北面，呈近東西走向，傾角為83°-88°之間，該斷層為右行平移剪切斷層。小龍?zhí)杜璧嘏c周圍的山脊組成了一個較完整的水文地質(zhì)單元。南盤江是該礦區(qū)內(nèi)規(guī)模最大的河流，也是礦區(qū)內(nèi)的高程最低的侵燭基準面，南盤江全長有908.22km,天然落差為1862.82in，流域總面積大小為56177km2，在礦區(qū)內(nèi)的流經(jīng)長達2.5km，發(fā)源于云南省沾益縣境內(nèi)的馬雄山，迂回向南流至小龍?zhí)兜V區(qū)后向東北匯入廣西西江。據(jù)小龍?zhí)端恼窘?0年來的實測資料，流量最大時可達220m3/s;流量最小時為6.2in3/s;最高水位為1045.74m，最低水位為1035.97m;含沙量為0.798-1.6kg/m3。旱季、雨季比較分明，在每年的冬末夏初為旱季，5月至9月為雨季，降雨量幾乎占全年雨量的70-84%,降雨量最大時可達到約1140mm/a,降雨量最小時也有約542rnm/a,日最大降雨量約為108.5rnin，最大降雨強度為59mm/h，最大年蒸發(fā)量為3018imn。
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3現(xiàn)狀邊坡穩(wěn)定性分析及安全開釆控制技術(shù)..........   21
3.1邊坡穩(wěn)定性計算 .......... 21
3.2邊坡安全控制措施..........  25
3.3現(xiàn)狀邊坡疏干排水后穩(wěn)定性分析..........  28
4西北幫到界邊坡穩(wěn)定性評價..........  30
4.1 346剖面到界邊坡穩(wěn)定性評價分析..........  30
4.2 348剖面到界邊坡穩(wěn)定性評價分析..........  31
5到界邊坡的優(yōu)化設(shè)計與加固方案.......... 33
5.1邊坡加固技術(shù)概述..........  33
5.2 346剖面分步開采加固方案分析..........  36
5.3 348剖面分步開采加固方案分析..........  54

6工程造價分析

6.1工程造價概述
工程造價的確定是通過“工程量X單價”計算得出的，如果按照不同的計算標準，就會有不同的計算方法，我國現(xiàn)在實行的主要計算方法是工料單價法和綜合單價法。工料單價法顧名思義是以分部分項工程量的值乘以單價以后的合計為直接工程費，直接工程費主要根據(jù)人工、材料、機械的消耗量及其相應(yīng)價格確定得出，因此又稱“不完全單價”，綜合單價法的分部分項工程單價為全費用單價，它的內(nèi)容不僅包括直接工程費，還包括為完成此種分部分項工程所耗費的間接費、措施費、利潤和風(fēng)險費等，全費用單價經(jīng)綜合計算后生成，又稱“完全單價”。綜合單價報價法與目前我國所實行的預(yù)算單價法相比，它具有簡單清晰、操作性強、不易留下結(jié)算尾巴等優(yōu)點，在工程中較為常用，因此本工程中的造價分析選用綜合單價法。
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結(jié)論

本文以小龍?zhí)恫颊訅挝鲙偷倪吰碌刭|(zhì)及水文勘測資料為基礎(chǔ)，通過對勘察數(shù)據(jù)的研宄與分析，針對西幫346剖面、348剖面進行了現(xiàn)狀邊坡穩(wěn)定性評價、減載方案的設(shè)計與穩(wěn)定性評價，通過系統(tǒng)的分析，可以得出以下主要結(jié)論：
(1)布沼壩露天礦北幫、西幫邊坡滑體己進入加速滑移階段，一旦劇烈滑破壞發(fā)生時，布沼壩露天將被迫部分中斷生產(chǎn)，危及煤炭正常生產(chǎn)和供應(yīng)，屬特大型地質(zhì)災(zāi)害隱患。實施應(yīng)急治理工程十分緊迫。應(yīng)急治理工程實施不僅能保護財產(chǎn)和生命安全，而且能保證露天礦正常生產(chǎn)和供煤，治理非常必要；
(2)水對邊坡的穩(wěn)定性影響起著至關(guān)重要的作用，必須盡快對邊坡采取排水措施。建設(shè)地表水的攔截和地下水的引排措施，尤其是在雨季的時候，邊坡易受水浸潤軟化而出現(xiàn)局部滑坡，要加強安全防范措施，發(fā)現(xiàn)邊坡有積水時應(yīng)加強排水措施，及時疏干；
(3)通過對346剖面和348剖面高陡邊坡進行穩(wěn)定性評價和治理分析及工程造價研宄，在高陡邊坡的治理方面可以得出結(jié)論：采用一次清幫減載邊坡巖體剝離量大，工作量大，需要耗費較長的工期，根據(jù)實際情況，下部煤層不可能一次開采到界，因此采取三步減載措施。其中每次減載的目的就是要確保在對應(yīng)煤層的開采過程中邊坡的穩(wěn)定性；從計算結(jié)果來看，當同時考慮了地震及地下水的情況下邊坡基本處于臨界狀態(tài)或危險狀態(tài)；考慮到目前已有的防洪和疏干排水措施，基本上可以保障邊坡的穩(wěn)定性。
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參考文獻（略）