露天轉(zhuǎn)地下礦山邊坡殘采及其穩(wěn)定性研究

1、露天轉(zhuǎn)地下礦山邊坡殘采及其穩(wěn)定性研究南丗卿1，李聞杰2，張春正1（1.河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司，063000；2.河北省國控礦業(yè)開發(fā)投資有限公司，050021）摘要：露天轉(zhuǎn)地下開采礦山關(guān)鍵問題是如何實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)過渡，而平穩(wěn)過渡的關(guān)鍵是產(chǎn)量銜接問題。在過渡期內(nèi)保持礦石產(chǎn)量的基本穩(wěn)定而不出現(xiàn)大幅滑坡是礦山在該時(shí)期的一項(xiàng)重要工作任務(wù)。本文論述了實(shí)例礦山為確保過渡期的產(chǎn)量銜接而采取的有效措施，并重點(diǎn)論述了為保證措施的順利實(shí)施所進(jìn)行的邊坡穩(wěn)定性研究及其制定的確保安全的防治措施方案。本文的研究對(duì)露天轉(zhuǎn)地下礦山具有一定借鑒意義。關(guān)鍵詞：露天轉(zhuǎn)地下；平穩(wěn)過渡；邊坡殘采；穩(wěn)定性研究0 前言目前，我國黑色金屬礦山80

2、%以上的礦石量由露天開采完成，經(jīng)過數(shù)十年的開采，大部分露天采礦的礦山其露天境界內(nèi)的礦石已將采完，即將面臨由露天轉(zhuǎn)入地下開采的問題。由露天開采轉(zhuǎn)入地下開采會(huì)遇到許多新的技術(shù)問題，而如何實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)折期間的平穩(wěn)過渡是企業(yè)最關(guān)心的主要問題。礦山企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)在由露天轉(zhuǎn)地下開采過程中要平穩(wěn)過渡，而不是出現(xiàn)產(chǎn)量大幅下滑，效益大幅下降的局面。平穩(wěn)過渡的主要問題是產(chǎn)量的銜接，還包括采礦工藝技術(shù)銜接、安全管理技術(shù)的轉(zhuǎn)變以及礦山生產(chǎn)管理方式的轉(zhuǎn)變等項(xiàng)內(nèi)容。礦山由露天轉(zhuǎn)入地下開采，要實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)過渡的理想效果和目標(biāo)，必須針對(duì)由露天轉(zhuǎn)地下遇到的問題進(jìn)行認(rèn)真分析和研究，制定出相適應(yīng)平穩(wěn)過渡的措施方案，依靠可行有效的措施方案

3、，解決影響露天轉(zhuǎn)地下開采過程中的產(chǎn)量銜接問題及其安全技術(shù)問題。石人溝鐵礦是我國露天轉(zhuǎn)地下開采較早的鐵礦山，該礦從2000年開始就著手進(jìn)行由露天轉(zhuǎn)入地下開采的建設(shè)，經(jīng)過了轉(zhuǎn)地下一期建設(shè)、二期建設(shè)及當(dāng)前的三期擴(kuò)大規(guī)模建設(shè)。該礦的轉(zhuǎn)地下開采建設(shè)過渡期研究制定了一系列有效措施，而最主要的措施是露天邊坡殘留礦體的安全采出，使礦山產(chǎn)量保持了基本穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)大幅下滑，實(shí)現(xiàn)了礦山的平穩(wěn)過渡。1 石人溝鐵礦簡介石人溝鐵礦是1975年建成投產(chǎn)的露天鐵礦山，建設(shè)規(guī)模150萬噸，該礦在建設(shè)之前的總體規(guī)劃時(shí)即規(guī)劃了礦山按露天與地下分兩期開采，前期采用露天開采，后期轉(zhuǎn)入地下開采。露天開采至20世紀(jì)末的1999年，露天境

4、界內(nèi)的礦石儲(chǔ)量已基本采完，急需轉(zhuǎn)入地下開采，因當(dāng)時(shí)鐵礦石的市場價(jià)格過低，礦山企業(yè)處于虧損狀態(tài)，轉(zhuǎn)地下開采則會(huì)增大虧損，因此，遲遲未進(jìn)行轉(zhuǎn)地下建設(shè)，以致延誤了轉(zhuǎn)入地下開采的最佳時(shí)期，使礦山面臨產(chǎn)量失衡的被動(dòng)局面。該礦截至到2003年露天境界內(nèi)礦石基本采完，地下采礦剛剛小規(guī)模生產(chǎn)出礦，地下礦石產(chǎn)量只有5萬噸左右，露天轉(zhuǎn)地下開采的生產(chǎn)銜接出現(xiàn)了問題，在露天境界內(nèi)礦石徹底采完后，礦山就會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)量大幅下降、企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營困難的局面。在這種嚴(yán)峻的形勢下，為使礦山產(chǎn)量不出現(xiàn)大幅下降，保持在一定的規(guī)模水平，礦山研究制定了一系列措施，其中最有效的措施是在對(duì)北部邊坡內(nèi)存留的殘礦進(jìn)行了分析研究后，經(jīng)研究掌握邊坡內(nèi)留有

5、100余萬噸的礦石量，如果采取可行措施將該部分礦量安全采出，對(duì)礦山過渡期的產(chǎn)量是有效的補(bǔ)充。但是，開采邊坡內(nèi)的礦石，會(huì)產(chǎn)生邊坡失穩(wěn)破壞的可能性，邊坡一旦失穩(wěn)，會(huì)造成重大的災(zāi)害事故，給企業(yè)帶來災(zāi)難。因此，在開采邊坡礦體前，必須進(jìn)行穩(wěn)定性研究，制定確保邊坡穩(wěn)定的安全措施，在確保安全的情況下才能進(jìn)行邊坡開采。546 工程勘察 Geotechnical Investigation&Survrying 2010年增刊第1期2 邊坡殘采穩(wěn)定性研究2.1巖體物理力學(xué)參數(shù)確定石人溝鐵礦邊坡穩(wěn)定性問題主要因破體內(nèi)礦體開采會(huì)引起邊坡巖體內(nèi)部引起應(yīng)力重新分布，進(jìn)而引起邊坡失穩(wěn)破壞，為確保生產(chǎn)安全，必須在邊坡

6、內(nèi)礦體開采前進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性研究，制定保證邊坡安全的措施方案。巖體物理力學(xué)參數(shù)是巖體穩(wěn)定性研究的前提，因此應(yīng)首先確定邊坡巖體的物理力學(xué)。參數(shù)的選取是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，同時(shí)巖體力學(xué)參數(shù)的選取也關(guān)系到計(jì)算結(jié)果的可靠性。巖體由于在漫長的地質(zhì)歷史中，經(jīng)歷了多次地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)，導(dǎo)致了巖體中產(chǎn)生了縱橫交錯(cuò)的結(jié)構(gòu)弱面，在不同程度上改變了巖體的強(qiáng)度特征。通常通過工程類比法，從巖石的變形特性和巖體的結(jié)構(gòu)特性來推測巖體的變形特性與強(qiáng)度特性。工程實(shí)踐表明，巖石和巖體的工程性質(zhì)之間有很好的互換性。根據(jù)石人溝的地質(zhì)報(bào)告和地質(zhì)資料以及現(xiàn)場的巖體狀況分析，根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，可采用0.7的折算系數(shù)來確定巖體的彈性模量，采用1.0G

7、=的折算系數(shù)計(jì)算巖體的泊松比，根據(jù)公式E2(1+v)計(jì)算巖體的剪切模量。經(jīng)分析計(jì)算的出邊坡巖體物理力學(xué)參數(shù)列入表1。邊坡巖體物理力學(xué)參數(shù)表 表1密度名 稱彈性模量 泊松比剪切模量(g/cm3)E(GPa)水平方向垂直方向1.331.862.622.871.69v水平方向垂直方向G(GPa)水平方向垂直方向表土層 1.94 1.86片麻巖微風(fēng)化層 片麻巖未風(fēng)化層2.69 3.382.74 4.820.4 0.42 0.66 0.520.3 0.33 1.30 0.890.270.240.360.29 1.90 1.310.27 2.15 1.340.38 1.04 0.73磁鐵石英巖 3.47

8、5.33斷層破碎帶 2.61 2.712.2殘采邊坡數(shù)學(xué)模型建立 1邊坡殘采方案的設(shè)定初步制定的邊坡殘采方案為在北部邊幫進(jìn)行平硐追脈開采掛幫礦，設(shè)計(jì)了1#、2#、3#平硐采礦方案，開采后在坡體內(nèi)形成采空區(qū)。使用ANSYS軟件建立平硐追脈開采的邊坡三維數(shù)學(xué)模型，利用ANSYS軟件強(qiáng)大的有限元計(jì)算功能分析平硐開挖后的邊坡是否穩(wěn)定，分析平硐開挖后對(duì)邊坡的影響。 2三維有限元模型的建立（1）三維有限元邊坡模型根據(jù)設(shè)定的邊坡殘采方案，利用1#、2#、3#平硐投影圖和平面圖以及北部邊坡0m終了平面圖，以邊坡長310m、深200m、高度為135m為模型邊界。為了消除邊界效應(yīng)的影響，1#硐左邊和3#硐右邊邊坡

9、長度各取60m和100m，這樣邊坡總長度達(dá)到310m。同樣為消除邊界效應(yīng)，各硐室采空區(qū)向后取60m，加上采空區(qū)和巷道長度共200m，平硐下部巖體厚度12m，根據(jù)這些數(shù)據(jù)采用ANSYS軟件建立北部邊坡三維模型，如圖1所示。2010年增刊第1期 工程勘察 Geotechnical Investigation&Survrying 547圖1 石人溝鐵礦北部邊坡三維模型（2）開挖后的邊坡模型根據(jù)邊坡開采方案中1#、2#、3#平硐平面圖（圖3），得到平硐數(shù)據(jù)如表2所示。1#、2#、3#平硐結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)（m） 表21#硐 2#硐 3#硐項(xiàng)目 巷道 第二段采空區(qū) 第三段采空區(qū) 巷道 第二段采空區(qū) 第三段

10、采空區(qū) 巷道 第二段采空區(qū) 第三段采空區(qū)硐口寬 9 - - 6 - - 5 - - 硐口高 3 - - 3 - - 5 - - 硐高 - 25.5 25.5 - 25 25 - 23 23 硐長 50 30 60 40 40 60 30 40 40 根據(jù)1#、2#、3#平硐（圖3）資料圖和數(shù)據(jù)，三個(gè)平硐分別為開采第一段、第二段和第三段礦體后形成的采空區(qū)。1#平硐走向近似垂直于邊坡，建立模型時(shí)簡化為垂直于邊坡；2#平硐相對(duì)于1#平硐左向旋轉(zhuǎn)8°；3#平硐第一段采空區(qū)相對(duì)于1#平硐右向旋轉(zhuǎn)14°，第二段采空區(qū)又相對(duì)于第一段左向旋轉(zhuǎn)100°，而第三段采空區(qū)相對(duì)于第二段右

11、向旋轉(zhuǎn)90°。為了計(jì)算簡單，有些曲線或折線看做直線做了簡化處理，得到較為規(guī)則的相似于采空區(qū)的平硐和邊坡三維模型，如圖2所示。548 工程勘察 Geotechnical Investigation&Survrying 2010年增刊第1期圖 2 北部邊坡平硐開采后的邊坡三維模型1#、2#、3#平硐位置和形狀如圖3所示。圖3 1#、2#、3#平硐示意圖（3）分層模型的建立根據(jù)石人溝鐵礦的地質(zhì)資料和工程實(shí)踐，邊坡上部有10m的表土層，表土層下是近20m的片麻巖微風(fēng)化層，F(xiàn)10斷層厚0.5m，建立邊坡分層三維模型，如圖4所示。2010年增刊第1期 工程勘察 Geotechnical

12、Investigation&Survrying 549圖4邊坡分層模型2.3 開采結(jié)束時(shí)邊坡自重應(yīng)力場分析在進(jìn)行邊坡建模后，利用ANSYS軟件對(duì)邊坡內(nèi)1#、2#、3#平硐開采結(jié)束時(shí)自重應(yīng)力場進(jìn)行了分析與計(jì)算。從圖5中可以看出，X方向壓應(yīng)力最大值為4.7MPa，比開采第二段礦體時(shí)的最大值增加了0.97MPa；拉應(yīng)力最大值為1.98MPa，比開采第二段礦體時(shí)增加了1.741MPa。Y方向壓應(yīng)力最大值為6.06MPa，比開采第二段礦體時(shí)增加了2.41MPa；拉應(yīng)力最大值為0.43MPa，比開采第二段礦體時(shí)增加了0.242MPa。Z方向壓應(yīng)力最大值為4.03MPa，比開采第二段礦體時(shí)減小了0.

13、81MPa；拉應(yīng)力最大值為0.783MPa，比開采第二段礦體時(shí)增加了0.189MPa。開采結(jié)束時(shí)，1#、2#、3#平硐采空區(qū)的體積分別為19170m3、11280m3和28240m3。采空區(qū)的增加，加大了采空區(qū)周圍巖體的拉應(yīng)力，使邊坡巖層處于應(yīng)力調(diào)整中。從X方向和Y方向來看，在1#、2#、3#硐室上部的拉應(yīng)力不僅范圍比開采第二段礦體時(shí)更大了，斷層上部幾乎都呈現(xiàn)拉應(yīng)力，而且拉應(yīng)力最大值也分別比開采第二段礦體時(shí)增加了。實(shí)踐表明，巖體的破壞主要是巖體受到拉應(yīng)力所造成的，因此，X方向和Y方向拉應(yīng)力范圍和最大值的增加會(huì)使硐口被拉伸破壞的可能性加大，因此，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)硐口的加固，加強(qiáng)采空區(qū)頂板的支護(hù)和管理。雖

14、然三個(gè)方向拉應(yīng)力最大值都有所增加，但增加值不是很大，沒有出現(xiàn)較大的應(yīng)力集中現(xiàn)象，殘采后的邊坡整體仍處于穩(wěn)定狀態(tài)。550 工程勘察 Geotechnical Investigation&Survrying 2010年增刊第1期（a）X方向應(yīng)力等值線圖（b）Y方向應(yīng)力等值線圖2010年增刊第1期 工程勘察 Geotechnical Investigation&Survrying 551（c）Z方向應(yīng)力等值線圖圖5 開挖第三段礦體邊坡應(yīng)力等值線圖2.4 位移與應(yīng)力變化分析1邊坡平硐開采時(shí)X、Y、Z方向位移變化情況平硐追脈開采時(shí)的位移變化分為兩種情況：一是各方向最大位移變化情況，二是邊

15、坡總體位移變化情況。 各方向最大位移變化情況（mm） 表3 各方向位移X方向最大位移 項(xiàng)目 開采前 開采第一段 開采第二段 開采結(jié)束 正向 29.63 30.37，增0.74 29.33，減1.04 29.75，增0.42 發(fā)生部位 斷層附近 三個(gè)平硐中間 三個(gè)平硐上部 三個(gè)平硐上部負(fù)向 1.07 1.08，增0.01 0.97，減0.09 0.99，增0.02發(fā)生部位Y方向最大位移 發(fā)生部位發(fā)生部位Z方向最大位移 坡頂左前角 1硐室下部 坡頂后部中間 坡頂左前部 坡頂左前部 坡頂右前角 正向 0.33 0.42，增0.09 2.20，增1.78 1.98，減0.22 3硐室下部 3#二段礦體

16、處 3#采空區(qū) 坡頂后部中間 坡頂后部中間 坡頂后部中間 負(fù)向 64.73 65.44，增0.71 67.76，增2.32 67.93，增2.49 正向 3.43 5.82，增2.39 10.51，增4.69 10.53，增0.02 發(fā)生部位 1#平硐上部 1#、2#平硐間 斷層處 1#、2#平硐上部負(fù)向 3.91 4.80，增0.99 9.15，增5.35 11.69，增2.54發(fā)生部位 3#平硐上部 3#平硐上部 斷層處 1#、2#平硐上部從X、Y、Z各方向的位移和邊坡總體位移分析，得到如下結(jié)論：（1）通過ANSYS建立石人溝鐵礦殘采邊坡三維數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算分析表明：石人溝鐵礦露

17、天邊坡進(jìn)行平硐追脈開采后，對(duì)整體邊坡影響不是很大，殘采邊坡整體是安全穩(wěn)定的。（2）最大一段采空區(qū)位于3#平硐第三段，達(dá)到15360m3，由于采空區(qū)上部斷層的存在，Y方向負(fù)向（向下）和Z方向的位移變化較大，與每一步開采前后相比位移最大值都是增加的，位移增加量達(dá)到25倍，位移最大值多發(fā)生于三個(gè)平硐上部和斷層附近，因此，平硐硐口和采空區(qū)頂板應(yīng)成為安全管理的重點(diǎn)，加強(qiáng)支護(hù)和維護(hù)，防止硐口塌落和頂板破壞。（3）隨著邊坡向前追脈開采，巷道不斷加長，采空區(qū)體積不斷增大，從而使邊坡巖層位移逐漸增大，特別是斷層附近位移變化較明顯，因此，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)邊坡管理，采取必要的防范措施；采空區(qū)使F10斷層的552 工程勘察

18、Geotechnical Investigation&Survrying 2010年增刊第1期初始平衡狀態(tài)被打破，反過來，斷層的變形又影響巷道及采空區(qū)頂板的安全，所以應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)頂板管理，根據(jù)實(shí)際情況采取必要的支護(hù)和防護(hù)措施。 2.邊坡平硐開采時(shí)X、Y、Z方向應(yīng)力變化情況表4列出了X、Y、Z方向壓應(yīng)力和拉應(yīng)力最大值變化情況。各方向壓應(yīng)力和拉應(yīng)力變化情況（MPa） 表4開采 階段壓應(yīng)力 最大值開采前 2.3 第一段 2.12減0.18第二段 3.73增1.61第三段 4.7增0.97X方向應(yīng)力拉應(yīng)力 最大值 1.22 0.293 減0.927 0.239 減0.054 1.98 增1.741

19、Y方向應(yīng)力 壓應(yīng)力 最大值 3.01 2.75 減0.26 3.65 增0.9 6.06 增2.41拉應(yīng)力 最大值Z方向應(yīng)力 壓應(yīng)力 最大值拉應(yīng)力 最大值0.397 2.62 0.492 0.166 減0.231 0.188 增0.022 0.43 增0.2422.75 增0.13 4.84 增2.09 4.03 減0.810.297 減0.195 0.594 增0.297 0.783 增0.189從表4中看出，隨著追脈開采深度和采空區(qū)的不斷增大，邊坡各方向主應(yīng)力最大值和最小值大都增加，有的增加幅度較大，但都沒有達(dá)到邊坡巖體的抗拉強(qiáng)度極限值，也沒有產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象， 邊坡開采后總體穩(wěn)定性分析結(jié)

20、果總結(jié)如下：（1）石人溝鐵礦露天邊坡進(jìn)行平硐追脈開采沒有破壞邊坡巖體整體結(jié)構(gòu)，邊坡仍處于安全穩(wěn)定狀態(tài)。 （2）隨著邊坡向前追脈開采，巷道不斷加長，采空區(qū)體積不斷增大，從而使邊坡斷層附近及其上部巖體拉應(yīng)力逐漸增大，在Y方向上，開采結(jié)束與開采第二段礦體時(shí)拉應(yīng)力最大值的增量，是開采第二段礦體與第一段礦體時(shí)拉應(yīng)力最大值增量的2倍，增大了采空區(qū)、斷層及其上部巖層下沉的趨勢，由于巖體主要是受拉應(yīng)力破話，因此應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)采空區(qū)的支護(hù)，加強(qiáng)頂板管理，降低或消除拉應(yīng)力對(duì)頂板和斷層的影響。（3）邊坡在開采第一段礦體時(shí)，在Y方向上1#平硐硐口上部出現(xiàn)拉應(yīng)力，2#平硐硐口上部也出現(xiàn)拉應(yīng)力，但較小，3#平硐硐口上部剛剛出現(xiàn)

21、受拉的跡象。在開采第二段礦體時(shí)，在Y方向上1#、2#、3#平硐硐口上部都出現(xiàn)拉應(yīng)力，而且拉應(yīng)力都呈現(xiàn)增大的趨勢，不僅如此，在X方向上三個(gè)硐口上部也均出現(xiàn)拉應(yīng)力。當(dāng)開采結(jié)束時(shí)，在Y方向上1#、2#、3#硐口上部拉應(yīng)力都繼續(xù)增大，這表明隨著時(shí)間的推移，硐口有破壞的趨勢。因此，在開采后，應(yīng)當(dāng)及時(shí)加強(qiáng)平硐硐口的支護(hù)，防止硐口坍塌和滑落。 3 殘采邊坡安全措施的制定邊坡平硐追脈開采后雖然邊坡巖體沒有受到破壞，邊坡整體是穩(wěn)定的，但從數(shù)值模擬分析結(jié)果來看，由于F10斷層的存在，平硐硐口和局部采空區(qū)頂板出現(xiàn)拉應(yīng)力，因此，應(yīng)當(dāng)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，采取不同的措施對(duì)平硐硐口和局部頂板進(jìn)行必要的治理和加固。常用的邊坡治

22、理措施主要有：（一）削頭減載措施削頭減載是將邊坡上部一定范圍內(nèi)覆蓋層或巖體削掉，以降低邊坡總高度，其作用是減少邊坡可能發(fā)生滑動(dòng)破壞的下滑力。石人溝鐵礦露天邊坡坡頂可以削去部分表土層，以減少表土層的流失和下滑。（二）排水和截水措施水壓對(duì)邊坡穩(wěn)定有極為重要的影響，因?yàn)樗畨簳?huì)使邊坡的穩(wěn)定性減小，因此減小水壓可使邊坡的穩(wěn)定性加大。在坡頂修筑引水溝和排水溝，把地表水和大氣降水引入排水溝排到遠(yuǎn)離邊坡的安全地帶，不要使坡頂水順坡面流淌，這樣會(huì)使水沿坡面裂隙大量滲入坡體內(nèi)，使水壓的危害從坡頂轉(zhuǎn)入下一水平。2010年增刊第1期 工程勘察 Geotechnical Investigation&Survry

23、ing 553排水措施可分為坡內(nèi)排水措施和表面排水措施兩種。坡內(nèi)排水措施包括在邊坡內(nèi)設(shè)置的排水平硐、排水豎井，或在排水平硐和排水豎井內(nèi)打的排水孔，以及在邊坡表面上打的排水孔。坡內(nèi)排水措施可降低坡內(nèi)的地下水位，減小作用在邊坡滑體上的水荷載。一般來講，坡內(nèi)排水措施是一種較有效的邊坡處理措施之一。殘采邊坡應(yīng)當(dāng)把平硐內(nèi)的地下水盡快排出，減少水的危害。石人溝鐵礦露天邊坡由于平硐追脈開采的地勢較高，又由于露天最終開采水平為0m，降低了邊坡地下水位，在平硐內(nèi)沒有出現(xiàn)地下水。表面排水措施包括在坡頂和坡面上構(gòu)筑必要的排水溝和截水溝，攔截邊坡以外的水流進(jìn)入坡體，使地表水和大氣降水集中排出，減小裂隙水壓力對(duì)邊坡穩(wěn)定

24、的不利影響。表面排水措施是巖質(zhì)高邊坡加固處理中一種快捷、經(jīng)濟(jì)和有效的措施。截水措施包括作防滲帷幕、防滲墻等。在邊坡滑體的適當(dāng)位置做防滲帷幕和防滲墻可降低邊坡內(nèi)的地下水位，減小作用在邊坡滑體上的水荷載，從而提高邊坡的安全度。應(yīng)在邊坡坡頂表土層修筑排水溝，在邊坡外緣設(shè)置截水溝，采取表面排水措施；使用粘土填平坡頂溝渠，夯實(shí)坡頂表土層，做好坡頂坡面的防滲處理，杜絕地表水和大氣降雨經(jīng)過表面張裂隙流入邊坡內(nèi)。（三）錨固措施錨固措施采用預(yù)應(yīng)力錨桿或錨索支護(hù)。預(yù)應(yīng)力錨固是采用預(yù)應(yīng)力錨索、錨桿或鋼絲對(duì)巖體進(jìn)行加固，通過對(duì)可能失穩(wěn)的巖體主動(dòng)施加壓力，提高滑動(dòng)面上的抗剪參數(shù)和阻滑力（通過提供正壓力、反向力實(shí)現(xiàn)），從

25、而提高邊坡的抗滑穩(wěn)定安全度。在預(yù)應(yīng)力錨固措施中，預(yù)應(yīng)力錨索的應(yīng)用最為廣泛，其主要的特點(diǎn)是施工方便快捷、占用場地少和加固效果好。石人溝鐵礦在局部采空區(qū)可以使用預(yù)應(yīng)力錨索或錨桿加固，減小斷層對(duì)采空區(qū)頂板的危害。（四）防護(hù)邊坡防護(hù)包括植物防護(hù)和工程防護(hù)。1植物防護(hù)植物防護(hù)是在坡面上栽種樹木、植被、草皮等植物，通過植物根系發(fā)育，起到固土作用，防止水土流失。石人溝鐵礦可以在殘采邊坡坡頂、坡面的表土層種植草皮或其它植被，采取植物防護(hù)措施，防止土質(zhì)邊坡被雨水沖刷危及整個(gè)邊坡，達(dá)到穩(wěn)定邊坡的作用。2工程防護(hù)工程防護(hù)主要有噴射素混凝土防護(hù)和掛網(wǎng)錨噴防護(hù)。噴射素混凝土防護(hù)是對(duì)于穩(wěn)定性較好的巖質(zhì)邊坡，可在其表面噴射

26、一層素混凝土，防止巖石繼續(xù)風(fēng)化、剝落，達(dá)到穩(wěn)定邊坡的目的，這是一種表層防護(hù)處治措施。掛網(wǎng)錨噴防護(hù)是對(duì)于軟質(zhì)巖石邊坡或石質(zhì)堅(jiān)硬但穩(wěn)定性較差的巖質(zhì)邊坡，在邊坡坡面上鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)或土工塑料網(wǎng)等，向坡體內(nèi)打入錨桿(或錨釘)將網(wǎng)鉤牢，向網(wǎng)上噴射一定厚度的素混凝土，對(duì)邊坡進(jìn)行封閉防護(hù)。石人溝鐵礦殘采邊坡硐口可以根據(jù)硐口巖性和穩(wěn)定性程度采取相應(yīng)的噴射素混凝土或掛網(wǎng)錨噴防護(hù)措施。（五）控制爆破在地下開采爆破時(shí)，應(yīng)控制一次爆破裝藥量和每段裝藥量，減小爆破震動(dòng)對(duì)殘采邊坡的沖擊和破壞。（六）現(xiàn)場監(jiān)測為實(shí)現(xiàn)殘采邊坡的安全管理，必須加強(qiáng)殘采邊坡的觀測與監(jiān)控，重點(diǎn)監(jiān)測邊坡平硐硐口附近、斷層以及邊坡中上部巖體位移變化，根據(jù)邊

27、坡位移情況采取相應(yīng)的治理措施。4 邊坡礦體開采實(shí)踐在對(duì)邊坡穩(wěn)定性問題進(jìn)行了研究并制定出安全對(duì)策后，確定了邊坡殘礦回收方案。該方案實(shí)施后，554 工程勘察 Geotechnical Investigation&Survrying 2010年增刊第1期過渡期間的4年內(nèi)從北區(qū)邊坡內(nèi)采出的殘留礦石量達(dá)78多萬噸，這部分礦石量的安全采出，有效地補(bǔ)充了露天轉(zhuǎn)地下過渡期的產(chǎn)量不足。石人溝鐵礦 2004年至2007年礦石產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)表（萬噸） 表5通過對(duì)統(tǒng)計(jì)表進(jìn)行分析，從2004年至2007年地下工程采礦合計(jì)占4年總出礦量的43.96%，如果僅靠此來維持礦山生產(chǎn)，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，會(huì)造成礦山產(chǎn)量的大幅下滑。經(jīng)

28、過邊坡穩(wěn)定性研究并制定安全技術(shù)措施后，進(jìn)行了邊坡殘采，使礦山每年的礦石產(chǎn)量均維持在85萬噸以上，鐵精粉產(chǎn)量維持在30萬噸以上，從表中可以看出，邊坡殘采在過渡期對(duì)礦山年產(chǎn)量的平均貢獻(xiàn)率達(dá)到了21.66%。5 結(jié)束語露天轉(zhuǎn)地下礦山的關(guān)鍵問題是平穩(wěn)過渡問題，礦山要實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)過渡必須研究制定有效的措施方案。從石人溝鐵礦露天轉(zhuǎn)地下開采已實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)過渡所取得的經(jīng)驗(yàn)來看，露天邊坡殘留礦體的安全采出是對(duì)過渡期礦石產(chǎn)量的有效補(bǔ)充，是實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)過渡產(chǎn)量銜接的可行措施。邊坡巖體穩(wěn)定性問題必須提前進(jìn)行研究，數(shù)值模擬分析與計(jì)算的方法是邊坡穩(wěn)定性研究的有效方法。在研究制定了可靠的安全技術(shù)措施方案，確保邊坡安全的情況下才能順利地

29、將邊坡礦體采出。參 考 文 獻(xiàn)1.姜德義，朱合華，杜云貴編著.邊坡穩(wěn)定性分析與滑坡防治.重慶：重慶大學(xué)出版社，2005.32.蔡美峰，何滿潮，劉東燕.巖石力學(xué)與工程.北京：科學(xué)出版社,2002.83.王建鋒，李世海等.重慶武隆“五一”滑坡成因分析.中國工程科學(xué), Vo1.4,No.4,22-28,20024.南世卿，石人溝鐵礦露天轉(zhuǎn)地下開采建礦模式和采礦方法的研究，礦業(yè)快報(bào)，2006，5：28-305.萬德慶，艾立新，周會(huì)志. 露天轉(zhuǎn)井下開采的平穩(wěn)過渡措施J.礦業(yè)快報(bào)，2001,(363):5-6.6.李斯基. 露天轉(zhuǎn)地下開采不停產(chǎn)過渡的探討J.冶金礦山設(shè)計(jì)與建設(shè),1999,31(5):3-8.7.常興建,耿付順, 趙興東. 境界礦柱厚度確定方法研究J.有色礦冶，2003,19(5):7-8.8.李 欣,李俊華. 石人溝鐵礦露天轉(zhuǎn)地下開采中的難點(diǎn)及對(duì)策J.礦業(yè)快報(bào)，2002,(397):4-6.9.李定歐. 露天轉(zhuǎn)地下開采礦山防洪排水的探討J. 冶金礦山設(shè)計(jì)與建設(shè),1997,29(3):6-11.10.張永彬,趙興東,馬天輝,等.露天轉(zhuǎn)地下境界頂柱穩(wěn)定性分析J.采礦技術(shù), 2003,3(2):29-31.Slo