李敬國 李春林 劉寶華

摘要：本文根據(jù)白音華三號礦邊坡滑（移）動監(jiān)測的實踐，總結(jié)出較深露天礦邊坡監(jiān)測方法；用計算機進行監(jiān)測數(shù)據(jù)處理并繪制出各種變形曲線圖；由多次已經(jīng)發(fā)生的邊坡滑（移）動實踐（兼有滑坡規(guī)律），初步探討出露天礦邊坡滑（移）動的普遍規(guī)律性。

關(guān)鍵詞：露天煤礦；邊坡；監(jiān)測

引言

通過對白音華三號露天礦邊坡巖移監(jiān)測的實踐，分析了露天礦邊坡監(jiān)測方法。用計算機進行監(jiān)測數(shù)據(jù)處理并繪制出各種變形曲線圖；對露天礦邊坡滑坡普遍規(guī)律性初步探討。由于露天采礦形成采場，使得該地層自然壓力的平衡遭到破壞。在一定的條件下，容易誘發(fā)產(chǎn)生邊坡滑坡。露天礦滑坡嚴重地影響著露天采礦生產(chǎn)和人員的安全。因此，用科學(xué)的邊坡滑坡監(jiān)測方法，利用計算機處理監(jiān)測數(shù)據(jù)并繪制各種變形曲線圖，總結(jié)滑坡與外界條件及變形值的有機關(guān)系，尋找邊坡滑坡的客觀規(guī)律，逐步做到滑坡預(yù)報，對于露天礦生產(chǎn)和安全，提高經(jīng)濟效益和社會效益有著極其重要的意義。

白音華三號露天煤礦設(shè)計開采面積為51.38km2，主要開采煤層為2煤組和3煤組，共有5個主采煤層，2-1上、2-1中、2-1下、3-1、3-3煤層，平均厚度依次為3.80m、7.55m、4.75m、18.77m、6.66m。占總煤量為94%，其中的三個代表層，分別為2-1中、3-1和3-3煤層，占總煤量的71%。設(shè)計資源/儲量為1432.89Mt，可采儲量1375.57Mt，生產(chǎn)能力每年14.0Mt，平均剝采比4.38m3/t，服務(wù)年限89年，總投資265108.81萬元，生產(chǎn)已初具規(guī)模.伴隨著采礦活動，露天礦邊坡滑坡頻繁，尤其二、三標段滑坡嚴重，清邦減重增加大量的剝離量，使基建投資加大，縱觀白音華三號露天礦邊坡的現(xiàn)狀，邊坡布置觀測網(wǎng)，設(shè)置觀測站。

1.觀測方法

1.1滑坡觀測線（點）的建點

根據(jù)已經(jīng)發(fā)生的滑坡實踐及其理論分析，我們在采場南幫及東西兩端幫及北幫共布設(shè)了21條觀測線（點）（見圖1）。觀測線長300～450m之間，觀測線布置間距一般為100m?？刂泣c及觀測點的標樁結(jié)構(gòu)分為鋼管、元鋼等幾種類型，外套PVC白色塑料管為混凝土模具，外涂紅、白相間油漆，標志。非常直觀醒目，便于尋找。

圖1 采場邊坡觀測線

1.2觀測方法

使用經(jīng)過檢核合格后的全站儀進行連測，在觀測站全部測點埋設(shè)10～15天后進行觀測，按“煤礦測量手冊”、“煤礦測量規(guī)程”的要求，采用5″經(jīng)緯儀導(dǎo)線與礦區(qū)GPS #B27、#B40等三角點聯(lián)測，最終求其觀測網(wǎng)控制點及觀測點的三度坐標X、Y、Z（H）。使用電子速測儀（全站儀）對觀測網(wǎng)進行觀測，大大提高觀測效率，該儀器有電子經(jīng)緯儀，光電測距儀，數(shù)據(jù)記錄器或數(shù)據(jù)終端組成。具有測角、測距、自動記錄和計算的功能，具有精度高、數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠、自動分析和輸出的功能。

為比較邊坡滑動前后變化，確定滑體形狀大小，在滑坡后繪制1：1000滑坡區(qū)平面圖，在圖上應(yīng)表示滑動裂縫位置、凸起和凹下等變形發(fā)生的位置及有關(guān)測量數(shù)據(jù)。

2.實施觀測

2.1觀測內(nèi)容

預(yù)測：預(yù)測的目的是發(fā)現(xiàn)邊坡何時開始滑動，可根據(jù)季節(jié)和觀測線具體情況每7～30天進行一次觀測，當觀測點下沉大于30mm時，即為滑動開始。

滑動期觀測：滑動期觀測一般每月觀測一次，在滑動速度快、變形大的情況下，應(yīng)縮短觀測時間，活躍期7天觀測一次，以便全面掌握和研究滑坡規(guī)律。

2.2資料整理

首先建立三維假定坐標系統(tǒng)：

W軸------------沿鉛垂線方向

X′軸-----------沿觀測線方向

Y′軸-----------沿觀測線方向

①填寫觀測點的平面坐標及高程表

②填寫觀測點水平距離表

③按觀測線計算測點下沉W值和下沉速度。

V值

Wn=Hn-Hon

（mm/晝）

式中：Hon，Hn-------分別為n點滑動前后的高程

-------為n號點在數(shù)值面內(nèi)兩次觀測分量之差

--------為n號點兩次觀測時間間隔差。

①測點的水平移動v和點間水平變形

～n+1 （mm/m）

②測點在垂直面內(nèi)的移動向量W

③測點在平面的移動向量V

④應(yīng)繪制觀測線垂直下沉曲線圖

⑤觀測點水平移動與水平變形的曲線圖

3.應(yīng)用實踐

3.1滑坡發(fā)生前的客觀條件

白音華三號露天礦顯著滑坡的發(fā)生條件有如下共性：

發(fā)生在雨季（大雨當中或大雨過后）；

發(fā)生在斷層處或軟巖層處（如頁巖）；

滑坡前均出現(xiàn)與邊坡走向近于平行的裂縫（大的裂縫寬達300～400mm）；

邊坡點變形大，且速度快，空間變形達400～500mm，變形速度達300～500mm/天。

3.2對滑坡發(fā)生的理論分析

滑坡與時間因素有密切關(guān)系，邊坡暴露時間越長，由于各種因素影響的積累，使邊坡越來越不穩(wěn)定，超過一定限度，就會發(fā)生滑坡。

對白音華三號露天礦滑坡的實測資料分析表明：滑坡都是發(fā)生在順層邊坡的剪切性破壞。這里的巖體中存在著抗剪強度較低的弱層面（如頁巖），而且朝向采場（即順層邊坡），當弱層面上部巖體的自重和其他外部負荷所構(gòu)成的下滑力超過沿弱層面的抗滑力時，上部巖體將沿此弱層面，向下滑（移）動，即形成滑坡。特別是在雨季，由于大量雨水在巖體裂隙中流動并形成一定的水位，產(chǎn)生水壓，成為附加載荷作用于邊幫上，改變了邊坡巖體的受力狀態(tài)，加之流水在某些弱層面的溶解和沖刷作用及其浮力作用，都將降低邊坡巖體的穩(wěn)定程度。

3.3滑坡因素分析

從白音華三號露天礦滑坡觀測站觀測工作中，不斷的深入現(xiàn)場觀看，滑坡之動態(tài)變化，總結(jié)影響滑坡因素：

采場剝離和開采的強度系影響滑坡的第一因素，如三號礦南幫（非工作幫）。各標段除三標南幫以外各標段滑坡均比較嚴重，而當時三標已停止剝離，礦坑內(nèi)有積水，其南幫地面觀測點比較穩(wěn)定，后來三標段開始生產(chǎn)剝離，結(jié)果南幫地面觀測點開始迅速下沉和移動，滑坡開始，業(yè)已形成連續(xù)錯落的倒臺階，景象可觀。

地面降水也是影響三號礦坑滑坡之重要因素，今年降雨量大，排土場流下的水，南幫地表水，緩慢的沉入地下，值得提出的是，三號礦9月份之前沒有建設(shè)排水溝，導(dǎo)致積水緩慢沉入地下，并且含水層的水也流入礦坑，業(yè)已構(gòu)成了滑坡的潤滑劑。

從地質(zhì)水文條件來分析，地下水層，露天剝離開采形成了降落漏斗，工作幫外圍有疏干井，而非工作幫（南幫）沒有疏干排水設(shè)施，含水層的水流入礦坑過程中，由于滑床的土質(zhì)問題，很快的產(chǎn)生大量的水下滲之現(xiàn)象。

從地質(zhì)條件來看，白音華三號露天礦巖層：為細沙粘土層，泥巖層，地質(zhì)軟巖比例大，利于滑坡，煤層，巖層的向北傾斜也造成同時也造成了滑坡的重要條件。

4滑坡預(yù)報方法研究

4.1滑坡過程

滑坡從早期征兆出現(xiàn)到滑坡完成，經(jīng)歷著三個時期，即初始期、恒速度滑動期和加速滑動期。

4.2預(yù)報內(nèi)容

滑坡預(yù)報包括三部分內(nèi)容（三要素）：滑坡位置（范圍）、滑坡形態(tài)（類型）和滑坡發(fā)生時間。從邊坡管理角度，滑坡預(yù)報又分為：

長期預(yù)報（幾個月至幾年），側(cè)重宏觀掌握邊坡穩(wěn)定狀態(tài)；

短期預(yù)報（幾天至一、二個月），認真做好監(jiān)測及其它工作并采取相應(yīng)的安全措施；臨時預(yù)報（幾個小時到1～2天），采取安全措施；上述三種預(yù)報，以短期預(yù)報和臨時預(yù)報最為重要。

4.3預(yù)報方法

由以上分析可以看出，影響滑坡的因素是復(fù)雜的、綜合性的，因此滑坡預(yù)報也只能采取（至少目前是這樣）綜合的概率統(tǒng)計的定性預(yù)報法，我們可以利用回歸分析原理，通過對時間位移曲線的觀察，對加速變形階段的監(jiān)測點數(shù)據(jù)采用冪級數(shù)回歸的二次曲線方程去擬合觀測點圖?；貧w分析建立的前提條件是：監(jiān)測點位移一定是進入加速階段中后期，采用如下的冪級數(shù)回歸二次曲線去擬合

Y= a0+a1x+ a2 x2

式中：a0、a1、a2為待定系數(shù)。采用最小二乘法原理及求極值的法則，解出待定系數(shù)。

結(jié)束語

影響滑坡的因素是復(fù)雜的、綜合性的，利用回歸模型進行滑坡預(yù)報，采取綜合的概率統(tǒng)計的定性預(yù)報法時，要綜合考慮邊坡巖體內(nèi)有斷層，且存在弱層面；連降大雨過程中或大雨過后；露天開采邊坡周邊原始地面下沉量較大區(qū)域。