水对新明石灰石矿山边坡稳定性的影响及治理措施

水对新明石灰石矿山边坡稳定性的影响及治理措施

夏金魁

夏金魁

天津矿山工程有限公司天津市301900

摘要：露天矿边坡失稳的情况多有发生，分析影响边坡失稳的原因，水对露天矿边坡的影响是不可轻视的。边坡工程是矿山工作中一项重要环节，边坡的稳定性直接关系到人身和财产的安全。本文在总结阿城新明石灰石矿山现状的基础上，将水对露天矿边坡的影响因素做了梳理，分析水对露天矿边坡的危害，根据不同的边坡岩土体的特点，设置安全可靠有效的防排水措施。最终分析不同的边坡岩土体特点，采取综合的边坡治理措施，建设安全、稳定、美观的露天矿山。

1、矿山概况

1.1矿山资源

新明水泥用大理岩矿西矿体，矿体为巨厚层状，单斜产出。东西长1180m，平均宽389m左右，最大宽度可达472m，最小宽度300m。

1.2矿山水文地质

矿区（床）位于1：1万矿区水文地质图中偏西部，属基岩裂隙水的补给、迳流区。地貌单元为低山丘陵地形。气候特征为中温带大陆性气候。矿区内无地表水系，矿床最低开采标高为180.0m，当地侵蚀基准面标高为320.0m。

矿床开采疏干含水层的岩性主要为大理岩，其含水层的富水性较小，水量不大。据前人勘探报告含水层平均裂隙率3.21%，节理裂隙最大发育深度140.0m，含水层厚度为29.0～91.0m，潜水位标高为324.0～357.0m。钻孔单位涌水量0.3×10-5～0.17×10-2升/秒?米。渗透系数为0.16×10-4～0.47×10-2m/n。地下水受大气降水的渗入补给，地下水位、流量随季节性而变化。地下水物理性质为无色、无味、无嗅透明，水温6－7℃。水化学类型为HCO3－Ca型水，水质良好。地下水以蒸发和地下迳流的方式排出地表。

该矿床为露天凹陷开采，未来采场为—长1200m、宽400-600m左右北东南西向采坑。矿体位于半山坡，矿床最低开采标高为180m，当地最低侵蚀基准面标高320m，开采至320.0m标高以上时，充水水源主要为大气降水，地形有利于自然排水。当开采至320.0M标高以下时，为凹陷负采，汇入矿坑的涌水量为三部分：即①大气降水汇入量；②周围地下水以迳流方式汇入量；③疏干岩矿体中地下水赋存量的消耗量。

①大气降水汇入量Q降=F?A/T

F总：未来采场汇入面积（F=F1+F2）=1024200m2

F1：采场矿体面积（F1=600000.0m2）

F2：分水岭至采场汇水面积（F2=424200m2）

A：多年平均降水量（A=0.537m）

T：疏干时间（T=365日）

Q降=1024200×0.537/365=1506.83m3/日

②地下水迳流量，按采场排水疏干影响范围内降水渗入量考虑。

Q迳=α?F?A/T

α：入渗系数取α=0.3

F0：开采影响面积F0=R2－F1=185398.16m3/日

R0：引用影响半径取R0=500.0m

Q迳=0.3×185398.16×0.536/365=81.68m3/日

③疏干消耗矿体赋存量

Q疏=V?μ/T

V：被疏干含水层体积V=F1?m=42000000m3

m：含水层平均厚度取m=70.0m

μ：给水度，以平均裂隙率代μ=0.0321

T：疏干时间T=365×30年

Q疏=42000000×0.0321/30×365=123.10m3/日

Q排=Q降+Q迳+Q疏=1506.83+81.68+123.10=1711.61m3/日

对矿山开采危害最大的还是暴雨量，暴雨后矿坑涌水量会增大很多。据阿城气象站30年气象资料，日最大暴雨量A为81.8mm，雨季降水量A=300mm。

A雨×F总/92

Q雨=0.30×1024200.0/92=3339.78m3/日

A蜡×F总/1

Q雨=0.0818×1024200/1=83779.56m3/日

露天采矿场未来最大开采时年平均排水量为1711.61m3/日，雨季排水量为3339.78m3/日，暴雨后涌水量为83779.56m3/日。综上所述，矿床水文地质条件为简单类型，矿床开采的主要水文地质问题，即是暴雨后汇入采场的涌水量。

2、水对边坡稳定性的影响

影响露天矿边坡稳定性的因素繁多，主要有岩石的矿物组成、岩体中的地质结构面、边坡的形态和尺寸、采矿活动、风化及温差变化及水的作用影响等。其中水是影响边坡失稳的重要因素之一。

本矿山高差大，采用台阶式开采方法，现已从432m水平开采至292m水平，共已开采10个台段，边坡总长达12000m。320m水平以下属于凹陷开采，现已开采至292m水平，采区有两个作业平台属于凹陷开采，现场涌水量大，对生产施工及边坡稳定影响严重。

3、治理措施

根据矿山现场实际情况，计划采用建立采场雨水泵站，用单级离心式水泵一次排水至地面，经设计排水路线流入沉淀池。下图为排水路线简易图：

根据地质资料显示，矿山平均排水量应为1711.61m3/日，即71.32m3/h；雨季排水量为3339.78m3/日，即139.16m3/h。排水主要集中在6—8月份，月均排水量为10万m3，其中7月份排水量可达到15万m3；1月份、2月份、12月份进入枯水期，现场排水量较少，月均排水量为0.5万m3；11月中旬至3月下旬为结冻期，期间排水管道结冻，采场积水排除困难；其余月份月均排水量为5万m3。随着凹陷开采深度的逐渐增加，采场涌水量也将逐年增加，年排水量可达到60万m3以上。结合现场实际情况，按雨季排水需求配置排水设备，为应对暴雨侵袭，储备好备用设施。具体配置潜水泵如下：

（1）、降雨量和涌水量较小时开启一台离心泵即可，每日安排排水71.32*24/173=9.89小时。

（2）、雨季可同时开启两台离心泵，及时排出292m出入沟积水，具体需要时间计算如下：

排水时间=139.16*24/（173*2+20）=9.13h，即每日需排水9.13小时。

如遇暴雨，则需长期排水，可同时开启两台离心泵24小时不间断排水。

采用该排水技术实现水不影响或较小的影响边坡的稳定性，使得边坡稳定安全。采取该排水技术措施进行边坡治理，预防露天矿高陡边坡产生各种地质灾害。

4、结语

水对边坡的影响是多方面、多角度的。因此，在防治边坡时要做好对边坡水的处理，做好排水系统，要分析水对露天矿边坡的危害，根据不同的边坡岩土体的特点，做好边坡加固措施。最终分析不同的边坡岩土体特点，采取综合的边坡治理措施，以达到最优的效果。