【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(gè)最突出問(wèn)題。我國(guó)大型露天礦都曾發(fā)生過(guò)規(guī)模不等的滑坡災(zāi)害。全國(guó)露天礦山不穩(wěn)定或具潛在滑坡危險(xiǎn)的邊坡約占邊坡總長(zhǎng)度的20%；而滑坡嚴(yán)重威脅國(guó)家財(cái)產(chǎn)和人們生命的安全,露天礦邊坡的構(gòu)成是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)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(yán)重制約安全生產(chǎn)。本文以小龍?zhí)恫颊訅温短斓V開采過(guò)程中的高陡邊坡為工程實(shí)例,針對(duì)邊坡穩(wěn)定性分析及安全控制,運(yùn)用極限平衡方法和數(shù)值模擬方法來(lái)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(duì)邊坡進(jìn)行加固措施進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,提出優(yōu)化的治理方案。主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：1、基于滑移場(chǎng)理論方法和多種極限平衡分析方法,對(duì)布沼壩露天礦西北幫邊坡穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)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(guò)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(chǎng)理論方法和多種極限平衡分析方法,對(duì)布沼壩露天礦西北幫到界邊坡穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)行了分析,得出該區(qū)域處于不穩(wěn)定狀態(tài)；本文通過(guò)對(duì)多種防護(hù)與加固措施的系統(tǒng)研究與對(duì)比,最終得出優(yōu)化的加固方案。3、針對(duì)工程加固的經(jīng)濟(jì)性、合理性等多方面問(wèn)題,從原材料造價(jià)、工程實(shí)施的可行性、適用性和工程造價(jià)等多方面進(jìn)行了工程造價(jià)分析,最終得出經(jīng)濟(jì)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(jì)50年代，該礦務(wù)局分為小龍?zhí)都安颊訅蝺蓚�(gè)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(guó)內(nèi)先進(jìn)采掘設(shè)備，并且年產(chǎn)量突破6.30Mt。礦區(qū)擁有豐富的儲(chǔ)量，便利的交通，同時(shí)具備很好的幵采技術(shù)條件，是我國(guó)南方第一個(gè)現(xiàn)代化露天礦，并且已經(jīng)被列入國(guó)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(jiān)硬沉積巖和軟塑沉積半成巖等。伴隨著煤礦開采延深的過(guò)程，邊坡會(huì)不斷加高或加陸，并且會(huì)加劇坡體的移動(dòng)和變形，很可能帶動(dòng)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(guò)地質(zhì)觀察和探測(cè)，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(gè)裂縫貫通長(zhǎng)度已經(jīng)達(dá)到了大約1500m。在2009年6月至2009年7月僅一個(gè)多月的時(shí)間里，西幫346剖面和348剖面上部分測(cè)點(diǎn)平均日變形速率分別達(dá)到40.594imn和46.676mm，絕對(duì)位移量達(dá)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(jìn)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(chǎng)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(gè)西幫處于不穩(wěn)定狀態(tài)，這將對(duì)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(lái)了嚴(yán)重的威脅。本文以云南省小龍?zhí)堵短烀旱V實(shí)際工程為理論研宄背景，進(jìn)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(jìn)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(jì)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持，給礦山企業(yè)帶來(lái)直接的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，因此具有重大的理論研宄價(jià)值和社會(huì)意義。
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1.2國(guó)內(nèi)外邊坡穩(wěn)定性研究方法綜述
長(zhǎng)期以來(lái)，伴隨著邊坡工程的研宄發(fā)展，邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)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(shí)邊坡的實(shí)際情況的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法是巖土工程界所有學(xué)者和專家們不懈追求的目標(biāo)。目前為止，工程中常用的對(duì)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(lái)，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?jī)r(jià)值的邊坡穩(wěn)定評(píng)價(jià)方法。通過(guò)應(yīng)用力學(xué)理論和方法，依靠經(jīng)典數(shù)理方程來(lái)求解出邊坡穩(wěn)定系數(shù)，最后通過(guò)計(jì)算機(jī)程序軟件分析計(jì)算得出滑體內(nèi)的應(yīng)力應(yīng)變分布狀態(tài)，從而達(dá)到邊坡的穩(wěn)定性評(píng)估與預(yù)測(cè)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?yàn)樗�的物理力學(xué)概念清晰、操作簡(jiǎn)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(yuǎn)市以北，地理位置坐標(biāo)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(zhǎng)約7km左右，東西寬約3km，面積達(dá)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(jìn)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(gè)露天礦的年產(chǎn)量已達(dá)到240萬(wàn)噸。小龍?zhí)杜璧厥且粋�(gè)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(guò)了許多年來(lái)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(zhǎng)度約為800m,坡度在8?14°之間，高程從975m至1095m，邊坡相對(duì)高差有120in�，F(xiàn)狀邊坡呈臺(tái)階狀，每個(gè)臺(tái)階高度在8?11m之間，每個(gè)臺(tái)階面寬在30?60ni之間，呈連續(xù)臺(tái)階狀分布。臺(tái)階階坎地段因?yàn)槭艿斤L(fēng)化剝燭的作用，，已經(jīng)從直立邊坡變?yōu)殛懥⑦吰�，見圖2.1-2。
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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(gè)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(yùn)動(dòng)，因此基底在第三紀(jì)沉積時(shí)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(zhǎng)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(gè)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(zhǔn)面，南盤江全長(zhǎng)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(zhǎng)達(dá)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�文站�?0年來(lái)的實(shí)測(cè)資料，流量最大時(shí)可達(dá)220m3/s;流量最小時(shí)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(shí)可達(dá)到約1140mm/a,降雨量最小時(shí)也有約542rnm/a,日最大降雨量約為108.5rnin，最大降雨強(qiáng)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(jì)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(píng)價(jià)..........  30
4.1 346剖面到界邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)分析..........  30
4.2 348剖面到界邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)分析..........  31
5到界邊坡的優(yōu)化設(shè)計(jì)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(jià)分析

6.1工程造價(jià)概述
工程造價(jià)的確定是通過(guò)“工程量X單價(jià)”計(jì)算得出的，如果按照不同的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，就會(huì)有不同的計(jì)算方法，我國(guó)現(xiàn)在實(shí)行的主要計(jì)算方法是工料單價(jià)法和綜合單價(jià)法。工料單價(jià)法顧名思義是以分部分項(xiàng)工程量的值乘以單價(jià)以后的合計(jì)為直接工程費(fèi)，直接工程費(fèi)主要根據(jù)人工、材料、機(jī)械的消耗量及其相應(yīng)價(jià)格確定得出，因此又稱“不完全單價(jià)”，綜合單價(jià)法的分部分項(xiàng)工程單價(jià)為全費(fèi)用單價(jià)，它的內(nèi)容不僅包括直接工程費(fèi)，還包括為完成此種分部分項(xiàng)工程所耗費(fèi)的間接費(fèi)、措施費(fèi)、利潤(rùn)和風(fēng)險(xiǎn)費(fèi)等，全費(fèi)用單價(jià)經(jīng)綜合計(jì)算后生成，又稱“完全單價(jià)”。綜合單價(jià)報(bào)價(jià)法與目前我國(guó)所實(shí)行的預(yù)算單價(jià)法相比，它具有簡(jiǎn)單清晰、操作性強(qiáng)、不易留下結(jié)算尾巴等優(yōu)點(diǎn)，在工程中較為常用，因此本工程中的造價(jià)分析選用綜合單價(jià)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(cè)資料為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)勘察數(shù)據(jù)的研宄與分析，針對(duì)西幫346剖面、348剖面進(jìn)行了現(xiàn)狀邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、減載方案的設(shè)計(jì)與穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，通過(guò)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(jìn)入加速滑移階段，一旦劇烈滑破壞發(fā)生時(shí)，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(shí)施應(yīng)急治理工程十分緊迫。應(yīng)急治理工程實(shí)施不僅能保護(hù)財(cái)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(duì)邊坡的穩(wěn)定性影響起著至關(guān)重要的作用，必須盡快對(duì)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(shí)候，邊坡易受水浸潤(rùn)軟化而出現(xiàn)局部滑坡，要加強(qiáng)安全防范措施，發(fā)現(xiàn)邊坡有積水時(shí)應(yīng)加強(qiáng)排水措施，及時(shí)疏干；
(3)通過(guò)對(duì)346剖面和348剖面高陡邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和治理分析及工程造價(jià)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(fèi)較長(zhǎng)的工期，根據(jù)實(shí)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(duì)應(yīng)煤層的開采過(guò)程中邊坡的穩(wěn)定性；從計(jì)算結(jié)果來(lái)看，當(dāng)同時(shí)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(xiǎn)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(xiàn)（略）