露天矿边坡分析与控制

212 204.8
156.7
5.3.3水文地质试验 为了解岩层的含水性与渗透性，获取有关水文地质参数，根据 钻探揭露地层及地下水位具体情况采取不同的水文试验方法。 1、水文地质试验方法的选取 （1）、地下水位测定 ①、孔内地下水水位用万用表、双股电线观测。 ②、钻探过程中作简易水位观测。 ③、在水文试验前后均进行了稳定水位观测。 （2）、试验方法的选定 钻探中分别进行压水试验，利用定时间内在钻孔中压入的水量 和压力大小的关系，计算岩体相对透水性和定性了解岩体裂隙发 育程度，不受岩体中有无地下水的限制。 2、水文地质试验-压水试验 本次钻探钻孔水文地质试验采用压水试验方法测取渗透系数K 值具有很高的精度，压水试验分别在二个钻孔（ZK1~ZK2）中进 行，测定钻孔岩体渗透性。本次进行了6次（各3段）压水试验， 取得了不同深度岩体的渗透系数值，了解岩体透水性。 结果见表5.3。
一般的原始地貌是“背斜成山，向斜成谷。”但地貌形态往往“背斜成谷， 向斜成山”，因为向斜地质坚 硬，不易侵蚀，而背斜则岩性脆弱，易被侵 蚀 当岩层弯曲方向相反时,要用以下方法判断： 向斜:指的是岩层向下弯曲,主要的判断方法是内新外老,在一水平面上,中间是 新岩层,而两边是老岩层。 背斜:指的是岩层向上弯曲,主要的判断方法是内老外新,在一水平面上,中间是 老岩层,而两边是新岩层。
第二节 边坡工程地质特性与岩体结构特征
一、矿区自然地理特征
弓长岭矿业公司露天铁矿位于辽宁省辽阳市弓长岭区岭东， 西北距辽阳市火车站直距31.6公里，西南距鞍山火车站直距43.8 公里，矿区地理座标东经123°30′，北纬41°06′。矿区交通极 为方便，辽（辽阳）溪（本溪）铁路从矿区西北端安平站通过矿 区有专用宽轨铁路与辽溪线相接，由矿区到辽阳、鞍山、本溪有 柏油路相通。 矿区内属低山丘陵地貌。位于长白山山系西南部支脉~千山山 脉的西北部，除西北方为大的冲积平原外，大部分属于山岳地带， 为壮年晚期地形，山脉走向一般为北东走向，部分为北西走向， 山峰高度一般为海拔260~500m，最高山峰海拔565m（高山）。 最低处河床标高为220~224m，相对比高339~341m。山脉坡度 不甚大，多为10°~20°，剥蚀比较强烈，山谷多呈“U”字型。
5.2.5 水文地质
矿床由于构造运动的影响，普遍存在大小不等的构造， 平行和斜交矿体走向。该断裂比褶皱构造稍晚之产物所充 填，故与地下水关系并非密切，但由于矿床受构造和区内 大片混合岩侵入影响，使坚硬岩石产生节理裂隙，成为地 下水的良好通路和聚集带。 矿区出露的含水层主要以前震旦系鞍山群变质岩系的含 铁矿石英岩为主，次为混合岩，钓鱼台组石英岩及第四系 层。 上盘边坡在开挖176m台阶时，边坡了渗水现象。在边 坡底部开挖的集水池范围很大，每天都需要及时排水。 到今年2010年，开挖到152m和140m台阶时，上盘边坡 表面已没有渗水现象，底部集水池渗水量也很少，范围很 小。主要原因是原河床下在176m水平左右存在弱含水层， 经过一段时间的排水，地下水量减少。地下水对边坡稳定 性影响程度逐渐减轻。
5.2.6上盘边坡工程地质分区与节理裂隙调查
弓长岭露天铁矿何家采区年设计生产能力400万吨， 根据矿体赋存条件、自然地形和矿山开采设计的要求将露 天矿采场边坡分成三个区域： I区：包括采场上盘和东、西端帮，长度约1850m，露 天底标高为+8m和+56m，露天顶标高为+200m，边坡岩 体主要为层状分布的片岩和矿体。 Ⅱ区：主要为采场下盘9线以东，长度为750m，露天底 标高为+8m，露天顶标高为+330m，边坡岩体主要为片岩 和贫矿体。 Ⅲ区：主要为采场下盘的9线以西，长度为800m，露天 底标高为+56m，露天顶标高为+320m，边坡岩体主要为 矿体地板围岩、即片岩和贫矿体。 研究的重点为采场的上盘边坡，目前采场最低开采水平 为140米左右，根据上盘的边坡结构及岩体特征将上盘边 坡划分为I区、II区、III区三个工程地质分区，如图5.2。
二、 区域地质
区域范围：东起蓝河、西至汤河沿、南起周家东沟、 北至安平，东西长20公里，南北宽18.5公里，面积约 370平方公里。 1、地层 本区为中国辽宁古陆基的一部分，所以出露本区之地 层，以前震旦纪及震旦纪的变质岩系为主，并有小部分 寒武纪、奥陶纪及石炭二叠纪岩层。本区域内还有不同 时代侵入的岩浆岩以及大规模混合岩化作用而形成的混 合岩和许多大小不等的酸—中—基性的岩脉侵入岩。出 露于本区内的前震旦纪的岩石为本区最古老的地层，即 所谓的“鞍山群”。铁矿层含于此鞍山群之内。鞍山群 地层层序自上而下为：见书P93
5.3 钻孔勘探与试验
3、执行技术规范标准 ①、《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001） ②、《建筑工程地质钻探技术标准》（JGJ87-92） ③、《岩心钻探规程》（DE/T0091-94） ④、《工程岩体试验方法标准》（GB/T50266-99） ⑤、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001） ⑥、《煤和岩石物理力学性质测定方法》（GB/T23561.62009） ⑦、《工程岩体分级标准》（GB50218-94）
第一节 引 言
图5.1 上盘边坡212铁路线平台滑移情况
第一节 引 言
为了确保露天矿安全生产的目标，需要开 展对何家采区上盘边坡进行稳定性研究，为了 保障弓长岭矿业公司露天铁矿何家采区上盘边 坡工程的安全稳定，避免出现重大人员伤亡及 被迫停产的被动局面，必须对上盘边坡整体稳 定性进行分析，提出并采取综合有效的措施进 行预测和防治。因此，开展“何家采区上盘边 坡稳定性研究与边坡结构优化设计”，对保证 露天矿的正常生产、避免重大事故的发生具有 特别重要的意义。
表5.1边坡勘察钻孔基本数据表 孔口标高（m 孔底标高 钻孔进尺（ 孔号 孔口坐标 ） （m） m） X=ZK1 3322.014Y=4746. 157.141 46.5 110.6 820 X=ZK2 3406.501Y=4521. 169.639 29.5 140.1 485
3、钻孔取芯 本次钻进采用双管单动绳索取芯，岩芯采取率达到100％。量 测岩体裂隙密度和RQD指标。 根据边坡稳定性研究的需要和现场实际作业条件，在上盘边坡 14线和15线之间158平台布设了ZK1钻孔，在10线附近的170米 平台布设了ZK2钻孔。 野外地质勘察施工，完成工程钻孔2个，单孔深度110m～ 140m，总进尺251米，边坡勘察钻孔孔位、孔口标高与孔底标高 等见表5.1和图5.8～图5.9。在对岩体水文地质试验及室内岩石试 验分析结果整理的基础上，结合鞍山地区经验值，对勘察场地进 行了工程岩体结构类型和工程岩体质量级别的划分，并对各种测 试、试验数据进行综合分析整理，绘制完成边坡钻探工程地质柱 状图等图表和工程勘察报告编制工作。
问：图上属于背斜还是向斜？
5.2.3 矿区地质
分布在弓长岭铁矿床南帮的岩层，目前揭露主要为前 震旦系鞍山群变质岩系，其次为鞍山群茨沟组铁矿及第四 系山坡堆积物及冲积层。
5.2.4 矿区构造
弓长岭一矿区位于区域二级构造单元的弓长岭背斜南西翼。 一矿区内两个上、下近于平行的铁矿层与其围岩构成一个缓倾 斜的复式向斜。由四个向斜和三个背斜形成一个波浪式的褶皱 构造。复式向斜轴向为北30°~50°西，向南东倾伏，轴倾角 20°~30°。 区内褶皱构造按褶皱轴向与岩层走向的关系，可分成纵向 褶皱与横向褶皱。本区的断裂构造按与岩层走向的关系基本可 分为三组，即走向断层、斜交断层与横断层。
第三节 钻孔勘探与试验
5.3.1钻孔勘探及技术要求 1、基本任务：孔勘探应基本查明边坡深部地层地质构 造，岩体完整程度，节理裂隙及破碎带分布状况，进行岩 石及结构面试验，为整体稳定性评价提供深部地层的地质 资料和建议。 2、技术要求：本次预计钻探2个孔，孔径为75mm，全 部孔均为取心钻探。施工中根据岩层走向，本次采用垂直 钻孔钻进。 岩芯采取率一般不低于90％，破碎地带的岩芯采取率不 得低于75％，随钻机及时进行钻孔编录和参数统计，量测 RQD指标，并按时完成钻探任务并提交钻孔柱状图。 每个孔取在不同深度取有代表性的岩芯5～7组进行岩块 物理力学参数试验，并提交试验成果。对岩心进行照相保 存。根据钻孔揭露的地下水状况，选择合适的试验方法， 进行水文试验。
2、构造
本区地层主要为古老的变质岩系所构成，它们受到吕梁及燕山运 动时期的造山运动的影响，因而其构造很复杂。 鞍山群地层区的古构造：在吕梁运动中或在其稍后，由于大规模 弓长岭花岗岩的侵入，致使将完成的大复背斜两翼互相有所脱落， 西南翼又受到强大推动作用，向东南有所转动，成为今日的布局。 弓长岭一矿区、二矿区、三矿区原是一个矿层，因为相互转动成 为鼎足之势。二矿区为大复背斜的东北翼，一、三矿区为大复背 斜的东南翼。东北翼内的高角度逆断层倾角与岩层的倾角有时一 致，有时稍陡或稍缓，从而造成铁矿层有时受到切削或重叠现象； 一、三矿区岩层走向北东50-90°，倾斜东南10-50°。 有向斜及背斜构造，它们的轴向是朝东南倾落。在一、三矿区 与二矿之间存在的大规模数条横向平推断层走向北东30-60°，倾 斜北西60-80°。在一矿区内有西北向的正断层，而在三矿区内有 东北向的逆断层。 发育在震旦纪地层的褶皱构造：褶皱为背斜两冀走向北东并向西 南倾落，为北西或南西10-30°倾斜的波形缓倾角。在三矿区东北 部有相同于上述轴向的大向斜构造。
5.3.2钻孔布设与施工 1、钻孔布设 布设原则：按照露天矿边坡工程钻探规范，边坡钻探钻孔力求 做到穿越边帮高度1／2～1／3之间，终孔深度应穿越最终边坡圆 弧型破坏潜在破裂面以下（自终了坡脚上延30°左右），并尽可 能穿越更多不同岩性地层和结构面。根据上述要求，由相关各方 在实际施工中进行调整确定。 2、钻孔倾角：根据岩层走向，为保证岩芯裂隙的调查量测，施 工采用垂直直孔钻进，孔径75mm。
5.3.3水文地质试验
表5.3 水文地质压水试验综合成果表
孔号
孔口标高
试验段标高（ m） 40.3~31.8
岩组
ZK1
157.14m
ZK2
169.64m
混合花岗岩 假象赤铁石英岩 78.6~72.4 、片岩 110.6~104.2 磁铁石英岩 30.2~23.4 混合岩 铁矿层与片岩互 86.8~80.5 层带 铁矿层与片岩互 102.4~95.5 层带
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露天矿边坡稳定分析与控制
第五章 弓长岭露天矿何家采区边坡优化设计
第一节 引 言 弓长岭矿业公司露天铁矿何家采区是鞍钢集 团矿业公司主力采区之一，年产近四百多万吨铁 矿石。虽然近期何家采区边坡工程没有发生大规 模滑坡事故，但随着采深的增加，处于河床部位 的上盘固定边坡的稳定性问题将凸显出来。2009 年春季开始，上盘边坡上部土体出现了大面积的 滑移，造成处于不稳定滑坡体的212m铁路Ⅰ线及 其直流接触网被破坏，严重影响矿石输出，迫使 矿山于2009年6月份对铁路进行移设，如图5.1所 示。如果边坡出现进一步滑移，使得212m水平铁 路全部报废。
பைடு நூலகம்
III区 II区
I区
图5.2上盘边坡分区图
5.2.6上盘边坡工程地质分区与节理裂隙调查
弓长岭露天铁矿何家采区年设计生产能力400万吨， 根据矿体赋存条件、自然地形和矿山开采设计的要求将露 天矿采场边坡分成三个区域： I区：包括采场上盘和东、西端帮，长度约1850m，露 天底标高为+8m和+56m，露天顶标高为+200m，边坡岩 体主要为层状分布的片岩和矿体。 Ⅱ区：主要为采场下盘9线以东，长度为750m，露天底 标高为+8m，露天顶标高为+330m，边坡岩体主要为片岩 和贫矿体。 Ⅲ区：主要为采场下盘的9线以西，长度为800m，露天 底标高为+56m，露天顶标高为+320m，边坡岩体主要为 矿体地板围岩、即片岩和贫矿体。 研究的重点为采场的上盘边坡，目前采场最低开采水平 为140米左右，根据上盘的边坡结构及岩体特征将上盘边 坡划分为I区、II区、III区三个工程地质分区，如图5.2。