紫金山铜矿露采边坡稳定性分析
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摘要：近年来，随着矿山持续的开采，深部的矿岩被不断揭露和采剥，越来越多的边帮台阶到达设计境界，露天采场目前已经形成444m的高边坡。在顶部矿岩被揭露的同时，开采区域工程地质与水文地质特征变得更加清晰与明确，这为分析矿山最终边坡角优化研究奠定了更加有利的基础条件。但是，只有结合尚未被揭露区域的工程地质和水文地质特征，才能进一步提高终了边坡稳定性分析的可靠程度，才能更好地指导下一步矿山发展方向。
关键词：紫金山;边坡;稳定性
1.引言
紫金山金铜矿位于福建省上杭县境内，是我国新探明的特大型有色金属矿床基地之一。经过多期技术改造扩建，生产规模迅速扩大。根据矿方提供的资料（设计终了境界图），设计紫金山金铜矿露天采场上口面积约1450×1500m2，下口（采坑底）面积约80×90m2，终了边坡北侧偏东处最高标高为+1012m，采场底标高+148m，最大高差达864m，属于高陡边坡。边坡的稳定性直接影响着矿山后期开采安全，对紫金山铜矿边坡稳定性分析评价十分必要。
2.边坡工程地质特征
I类结构岩组主要为微风化～中风化中细粒花岗岩为主，岩体的风化裂隙及蚀变对岩石的强度影响程度较大。该岩体完整，岩石单轴（饱和）抗压强度一般R≥60.0MPa，属坚硬类岩石;II类结构岩组主要岩性以中风化中细粒花岗岩为主，岩体的风化裂隙及矿化蚀变程度对岩石的强度影响较大。岩石单轴（饱和）抗压强度范围值为R=36.80～69.20Mpa，该岩组以较坚硬类完整岩体为主，局部为较破碎坚硬岩体及完整较坚硬岩体;III类结构岩组主要岩性以中风化中细粒花岗岩（隐爆角砾岩）为主，岩体的风化裂隙及蚀变对岩石的强度影响程度较大。岩石单轴（饱和）抗压强度范围值为R=29.80～57.80Mpa;该岩组以较完整较坚硬岩为主;局部为较破碎坚硬岩体及完整较软岩体组;IV类结构岩组主要岩性以中风化中细粒花岗岩为主，该岩体较破碎，以碎裂结构为主，局部呈块状结构岩石单轴（饱和）抗压强度一般为R=14.60Mpa～29.80Mpa。该岩组以较破碎较软岩体及较完整软质岩体为主，局部为破碎坚硬岩体。岩组总体完整性较差，对边坡总体稳定性影响较大。V类结构岩组主要岩性以强地开石化英安玢岩及强风化中细粒花岗岩
为主。该岩体破碎，以碎裂结构岩组为主，该岩组岩石单轴（饱和）抗压强度一般R<15.0Mpa，该岩组以较破碎及破碎
软质岩体组为主，局部为极破碎岩体。该岩组完整性极差，对边坡总体稳定性起控制性作用。
3.边坡水文地质条件
3.1地下水类型
根据本次地质调查结合前期水文地质资料综合确定，该矿区地下水根据岩石富水性和地下水含水介质等差异性，可分为松散岩类孔隙水、基岩裂隙水、断裂构造水三大类。其中松散岩类孔隙水主要为人工堆积松散岩类孔隙水为主;基岩裂隙水可分为风化裂隙潜水、基岩裂隙承压水两个亚类。
3.2断裂构造及富水性
北东向断裂（F1-4）分布于露天采矿境界中部，属区域性断裂区域金山脚下-中寮断裂的一部分，尽管该断裂局部富水性中等，但整体上仍为一弱导水断裂;北北东向断裂
（F4-1）分布于露采境界西北部，断裂带主要由石英斑岩及构造角砾岩组成，矿区控制长约1000m，未见泉水出露，为不导水断裂;北西向断裂（F2-10）分布于露天采矿境界西南边界以内。其透水性较好，该构造在采区外围地表裂隙带两侧偶见泉水出露，最大泉水流量0.114L/s，一般在0.02L/s～0.04L/s，总体上该构造裂隙带为局部不导水，是该采场导水构造，导水性一般。
3.3矿区地下水补给、径流、排泄条件
区内地下水主要接受大气降水入渗补给。矿区地下水径流主要受地形、裂隙及含水层埋藏深度、地下水的疏干情况等因素制约。根据地质调查显示，本采场结构裂隙极少有水平向结构与裂隙，结构裂隙一般倾角均大于50°，从而导致该采场（边坡体）地下水以垂直径流为主，地下水运动速度相对较缓慢，流量小，且分散，动态变幅大，属极不稳定类型。300m～100m段受矿坑疏干排水的影响，以辐射流为主，运动速度较上部快，流量大，动态年变幅小。而深部多为基岩裂隙承压水，以水平运动为主，具承压性质，深部铜矿床开采后，深部构造裂隙水将沿构造裂隙径流，汇集于深部巷道的张性裂隙中。地下水的排泄方式主要为径流排泄，其次为人工抽排水。風化带裂隙潜水的排泄途径主要是通过裂隙含水带向深部径流补给基岩裂隙，少量在矿区外围低洼地段通过残坡积层以下降泉的形式排出地表。受地下采矿活动影响，人工抽排水也成为区内地下水排泄的重要途径。
4.边坡稳定性评价
4.1A区总体评价
该区在终了边坡主要岩体总体完整性及稳定性较好。根据现场钻孔水位结合该区地下水位线，钻孔剖面图水位线可看出终了边坡体内裂隙潜水水位较高，坡体内静水压力较大，高水头地下水对边坡的稳定性影响较大。F4-1该构造不同程度矿化蚀变、遇水易软化崩解以及长期暴露地表后强度会迅速降低，因此对边坡局部稳定性有较大影响。
结合该区边坡岩性分组、地下水位以及构造特征，虽然以上不良地质因素均对边坡总体稳定影响较大，但是其影响范围有限，不足以使该边坡发生大规模失稳坍塌。总体上该边坡总体完整性及稳定性较好，不同构造面相互斜切组合容易导致该边坡局部发生楔体或部分滑塌现象。
4.2B区总体评价
该区终了边坡体在标高+600m以上存在有结构IV岩组为主软弱夹层，该软弱夹层对边坡稳定性影响较大，即此标高以上边坡稳定性相对较差。该区边坡裂隙潜水带的地下水位相对于排水通道来讲相对较低，故起静水压力不大，但并不排除由于丰雨期大气降水，由于边坡排水不畅导致高静水压力水头对边坡的稳定性可能产生不良影响。 结合该区边坡岩性分组、地下水位以及构造特征，虽然以上不良地质因素均对边坡总体稳定影响较大，不足以使该边坡发生大规模失稳坍塌;该区主要以局部顺滑塌破坏为主，除此之外未见其他破坏现象，该区总体上该边坡总体完整性及稳定性较好。
4.3C区总体评价
该区总体上该边坡主要以I、II岩组为主，边坡岩体整体完整性较好，整体工程强度较高，边坡体稳固性较好。该区边坡裂隙潜水带地下水位较高，静水压力较大，高水头地下水对终了边坡的稳定性影响较大。根据地质调查，通过该区结构面不会对边坡整体稳定性产生大的影响，但不同结构面延伸及相互组合对边坡易产生楔形破坏、倾倒破坏和顺层崩塌破坏现象。
结合该区边坡岩性分组、地下水位以及构造特征，虽然以上不良地质因素均对边坡总体稳定影响较大，不足以使该边坡发生大规模失稳坍塌。边坡破坏类型以小规模局部顺层滑塌为主，总体上该边坡总体完整性及稳定性较好。
4.4D区边坡总体评价
该区本边坡中部的+820～+940平台主要岩性以强地开石化英安玢岩为主，在地质构造、地下水以及由于矿产开挖卸荷多重因素影响下以发生坍塌现象，同时由于坍塌卸荷牵引出现一条水平拉裂缝，该拉裂缝延伸发展及该区域岩体不断坍塌容易导致上部边坡体出现悬空发生失稳现象。根据现场调查，该边坡结构裂隙发育，不同产状的构造带延伸切割，对该边坡体局部地段安全性有一定影响，但对边坡整体稳定性不会构成较大的威胁。
结合该区边坡岩性分组、地下水位以及构造特征，虽然以上不良地质因素均对边坡总体稳定影响较大，不足以使该边坡发生大规模失稳坍塌;该边坡目前主要破坏现象主要在于边坡中部的+820～+940局部坍塌破坏为主，该区该边坡总体完整性及稳定性较好，仅局部地段出现崩塌失稳现象。
5.建议
边坡设计时必须考虑岩体的强度、构造面、风化程度、地下水情况等，设计不同的坡形坡率和相应的加固、防护和排水设施，定期进行边坡与滑坡工程治理，有效杜绝岩体崩塌、滑坡灾害的发生;对于可能发生灾害的区域进行监测，比如顺坡向的结构面区域以及排土场等，减少灾害发生后造成的损失。
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