辽宁抚顺西露天矿北邦滑坡现状及其稳定性分析

辽宁抚顺西露天矿北邦滑坡现状及其稳定性分析
摘要：该文简述了抚顺西露天煤矿地质环境背景条件，以调查和监测资料为基础依据，概述了抚顺西露天矿北邦滑坡现状，对北邦边坡变形及稳定性进行了初步分析，并提出了今后防治建议。

关键词：辽宁抚顺西露天矿北邦滑坡现状稳定性
西露天煤矿位于抚顺市区东南部，开采于1914年，有近百年开采历史。

现已形成东西长6.6公里，南北宽2.2公里，平均深度约405米，面积约10.87km2的露天采矿坑。

同时，采矿坑北帮周围紧邻抚顺市区，并有中直企业抚顺石油一厂、省直企业抚顺发电厂等企业单位，受到巨大的威胁。

1 地质环境背景
1.1煤田地层岩性
西露天煤矿处于抚顺煤田西段，地层包括太古界鞍山群、白垩统龙凤坎组、老第三系抚顺群和第四系。

前两者构成煤田基底和下部地层，抚顺群各组赋存于煤系向斜核部和两翼。

由老至新分别为：太古界鞍山群、中生界白垩系龙凤坎组、新生界老第三系抚顺群含煤地层（包括西露天组、计军屯组、古城子组、栗子沟组、老虎台组）及第四系松散层。

1.2矿坑北邦地层岩性
采坑北帮范围涉及的地层主要为第四系松散层、第三系含煤地层、中生界白垩系上统龙凤坎组、太古界结晶基底等。

由新至老包括：①第四系砾岩层、粗砂、细砂、砂质粘土层及人工土；②绿色页岩、夹褐色页岩；③油母页岩层；④下部主要含煤层；⑤凝灰岩、砂岩层；⑥玄武岩层；⑦下部含煤层等。

1.3地质构造
西露天矿位于煤田西段，处于F1断层牵引构造急剧发育部位，矿坑边坡及北帮地质构造条件较复杂，即存在揉性的褶曲构造也存在脆性的断裂构造。

由于F1断层的逆冲与右旋平移作用，西露天矿为一个紧闭的倒转向斜构造，至使断层下盘第三系岩层产生一系列与F1断层走向呈锐角相关的褶皱构造。

北翼岩层产状由直立过渡到北倾30o～80o，倾角为以31°～37°为主。

经工程揭露，矿坑内规模较大断层有5条，见表1。

该组断裂为抚顺地区浑河断裂带的主干断层的一部分，北东东向展布。

属压扭性，总体走向70°～80°，倾向北西340°～350°。

①F1断层：位于煤田北部，倾角变化较大，上部陡，下部缓，倾角27°～56°，断层带宽约25～35米。

断层上盘为白垩系地层，下盘为下第三系含煤地层；
②F1A断层：位于F1断层北，距F1250～560米，与F1断层大致平行展布。

F1A断层倾向350°，倾角50°～70°，为高角度逆断层。

断层带上盘为太古界混合花岗岩，下盘为白垩系地层。

2 地质灾害现状
抚顺西露天矿自1914年开采至今已有近百年的历史。

目前，主要以深部井工方式开采北帮的煤层。

已形成东西长约6.6km、南北宽约2.2km、深约405m、容积约17亿m3的大坑。

在近百年开采过程中，矿坑与地表曾发生百余次滑坡、泥石流、倾倒变形、地面沉陷等地质灾害，累计滑坡体积超过4500×104立方米。

西露天矿北帮西区边坡随着加陡到界，从1986年开始发生大规模、大幅度的倾倒滑移变形和地面沉陷，据地面观测与钻孔倾斜仪十几年的监测资料，地面变形影响距离达500～700米，最大下沉深度达4～5米，水平位移达14米。

2005年8月12日～14日，抚顺发生平均降雨量138.1毫米的强降雨。

受暴雨影响，西露天矿北邦部分地区出现地面沉陷、地裂缝及滑坡等灾害。

严重威胁抚顺石油一厂、抚顺发电厂、抚顺西露天矿等多家企事业单位及4753户15897人的生命和财产安全。

通过地面地质灾害调查发现，北邦西段石油一厂南门附近（W1500～E800线）滑坡、地裂缝、地面沉降等地质灾害较为发育，石油一厂南门附近（W1500～E200线），发育有10余条走向60°～80°的地裂缝，最长近1500米，最宽约0.5米；北邦东部E3200线南阳路附近发现一处坡体，即南阳路滑坡体。

3 北邦边坡变形及稳定性分析
抚顺西露天煤矿北邦自2005年8月因强降雨导致局部区域塌陷、裂缝及形成南阳路滑坡以来，通过几年来对北邦边坡的调查与监测表明，东部（E800～E3200线）总体呈向西南方向缓慢发展的趋势。

依据总体累计变形量，目前的稳定状态大体可分为三个区段：
3.1西部滑坡、沉降活动较强烈区（W1500～E800）
该区域包括西自W1500线东至E800线，东西长约2300m，北自石油一厂院内南部到矿坑北邦边缘陡坎，南北宽约100～400m。

其不稳定的主要表现有：
3.1.1据GPS监测数据显示各监测点均向南东方向移动。

自2008年2月20日至2008年10月09日，各点∑△X累计变形量在-0.004m至-0.105m，∑△Y累计变形量在-0.008m至0.033m。

西部滑坡、沉降活动较强烈区（W1500—E800）
内的各GPS监测点，其X坐标值大多逐渐变小，表明向南移动；Y坐标值大多逐渐变大，表明向东移动；H坐标值大多逐渐变小，表明向下沉降，尤其Ⅲ剖面03号点最为明显。

3.1.2位于W400线坑下200米处的ZKY测斜孔，2007年07月24日进行了首次监测。

但至8月已无法监测，测线放入孔内35.5m处即受阻。

表明岩层发生较大滑移变形。

另外，位于E400线坑下200米处的ZKZ测斜孔虽然完好，但据近两年来的深层岩移监测数据显示，其岩层也发生了轻微的移动，尤其是上部位移达-12.5～-15.0mm。

3.1.3北邦西段石油一厂南部区域，地面沉陷、地裂缝等变形较为强烈，发育有7～10条走向60°～80°的地裂缝，形成3～4个近东西向展布的地面沉降带，地表起伏不平，见图1。

2005年8月～2008年11月，石油一厂院内南部最大沉降落差达1.5～2.0m。

图1 W400线剖面地表变形示意图
3.1.4石油一厂院内沉陷带北缘裂缝简易监测点的监测数据表明，裂缝加大，西部变化较东部强烈、且汛期比较强烈；位于W800线上的坑边处裂缝逐渐加大，并逐渐向东西两侧延伸；W400和W200处裂缝逐渐加大，且汛期更为强烈，各简易监测点的数值都有增大的趋势。

其中B480点的变化量最大，累计变形量达51mm。

3.2中东部相对较稳定区（E800～E3200）
该区域包括西自E800线东至E3200线。

其相对较稳定的主要表现为：
3.2.1该区域内未发现有明显的地裂缝存在，地表也未发现明显的变形；
3.2.2区内矿坑北邦K3、K4、K5等地下水位埋深无异常变化；
3.2.3据该区内抚顺发电厂院內9个深层岩移监测资料显示，各孔发生位移不明显，多数位移量很小，在-2至+2mm之间，仅个别达4mm；
3.2.4根据GPS监测数据显示，各监测点虽有变化，但水平位移量很小，见表4，各点基本无变化，处于相对基本稳定状态。

3.3东部滑坡移动区（E3200）
该区域主要指E3200线上矿坑北缘处的南阳路滑坡。

滑坡体东西长约80m，南北宽约50m。

其不稳定的主要表现有：
3.3.1存在南阳路滑坡，形成于2005年08月12日，因强降雨导致边坡向南滑移。

该滑坡体东西长约80米，南北宽约50米，最大深度约8米，为一浅层土体滑坡。

后缘发育有地裂缝，且裂缝明显发展增大，见表5；
3.3.2据滑坡体上4号点GPS监测数据显示，该点向南东方向滑动。

自2007年06月15日至2008年02月28日，其∑△X累计变形量为-0.478m（向南移动），平均日位移 1.889mm；∑△Y累计变形量为+0.051m（向东移动），平均日位移0.020mm；∑△H累计变形量为-0.132m（下降）。

“南阳路滑坡体”于2008年4月1日由抚顺西露天矿进行了“削方减载”工程治理，下部修建了挡土墙。

通过治理表明“南阳路滑坡”为一浅层土体滑坡。

但“滑坡残留体”仍处于向南滑动的不稳定状态，见图2南阳路滑坡剖面示意图。

根据崩塌、滑坡、泥石流监测规范要求的滑坡稳定性评价标准，结合西露天矿北邦目前的现状，其稳定性仍属于不稳定的活动状态。

据2007～2008年GPS监测点的水平位移量统计，各点位移均不大。

位移量最大为Ⅲ-3号点，其X总位移量-1039mm，平均日变化-21.51mm／d，平均年变化-7.851mm／a；Y总位移量322mm，平均日变化0.667mm／d，平均年变化243.4mm／a；H总位移量-448mm，平均日变化-0.928mm／d，平均年变化-338.7mm／a。

按照监测规范标准的要求，各点的移动速度均属于慢或很慢。

移动速度的衡量尺度标准图
4 结论建议
辽宁抚顺西露天煤矿开采历史悠久，强度高、规模宏大，露天采矿坑范围广、深度达400余米。

矿区地质环境条件复杂，岩性多样，地质构造发育，岩土体工程地质条件较差，矿坑边坡较陡。

尤其是每年汛期，更是地质灾害防治的重点时段和重点区段，省、市两级政府高度重视，先后开展了多项矿山地质环境及地质灾害预防及治理工作。

但是，由于西露天煤矿北邦目前仍处于不稳定状态，发生了不同程度的变形，局部变形还较为强烈。

因此，做好地质灾害防治工作尤为重要。

故提出如下建议：
①做好西露天煤矿科学规划，采取适当方式、方法进行有序开采，控制开采量；
②做好地质灾害防治工作，采取适当措施、方法反压矿坑边坡坡脚，预防滑坡灾害再次发生；
③继续开展西露天矿北邦滑坡监测工作，做好汛期地质灾害预报预警，如遇
有险情，及时撤离人员。

④对西露天矿坑北邦边坡变形严重区域内的企事业单位和居民，进行有计划的搬迁避让，避免或减少地质灾害所造成的人员伤亡和财产损失。