地下水对露天矿边坡稳定性影响及防治措施研究

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1、能源技术与管理2013年第38卷第5期18EnergyTechnologyandManagementVo1．38No．5doi：10．3969／j．issn1672-9943．2013．05．007地下水对露天矿边◆痿稳定J}生影嫡及防治措施研究李晓凤，彭洪阁(1．栖霞市水务局，山东栖霞265300；2．中国矿业大学矿业工程学院，江苏徐州221ll6)[摘要]水对露天矿边坡稳定有重要影响，为了解水对边坡稳定影响机理，有效地制定防治水工程措施，保证露天矿生产稳定和边坡安全，从水对岩体力学指标和潜在滑动面影响的角度，充分论述了水对露天矿边坡岩体稳定的影响机理，并针对各种水影响机理，总结论

2、述了工程防治水的工程措施：堵截防治水和疏导防治水。结合某露天矿实际情况，以其西北帮边坡为研究对象，通过采用垂直疏干井降水20m，其稳定系数达到1．279，保证了露天矿边坡稳定。[关键词】露天矿；边坡稳定；防治水；疏干排水[中图分类号]TV873[文献标识码]A[文章编号]式中，P为饱水岩柱所受重力，kN；P1为岩柱0引言受到的浮重力，kN；V为岩柱在水位线以下的体露天开采是一种剥离地表岩土体以揭露矿体积，m。；为地下水重度，kN／m。。的开采方式，矿体上覆剥离物最大厚度百米以上，动水压力是渗流水在流通过程中作用于岩石而从地表至露天矿坑底境界岩层性质变化大。露颗粒上的渗流力，渗流体积为

3、的动水压力△F天开采形成的巨大采坑及对原岩体的扰动，使原为：岩应力重新分配，影响着露天矿边坡的稳定性，尤aF-JV3,(2)其是存在于最上层的第四系表土，一旦处理不当，式中，．，为水力梯度，即单位流程上的压头极易引发露天矿边坡失稳变形、垮落、崩塌等灾差。害口]。第四系强含水层给露天矿生产建设带来很对于稳定渗流边坡，静水压力和动水压力之多困难，通常需要进行疏干排水，因此矿山工程防和可以近似按滑面上各点水的压强乘以点所在处治水的效果直接影响露天矿山正常生产作业安全滑面面积计算，近似等于滑面上的静水压力值，如及矿山生态环境。图1所示。1水对露天矿边坡稳定的影响地下水活动引起岩体蠕变和表土流

4、动变形，降低岩体强度并增大边坡失稳概率。水对边坡的不利影响主要表现在以下几个方面：①静水压力使得边坡滑体的滑动力增加且抗滑力减小，因而从边坡稳定性角度考虑，降低了边坡稳定性系数，对边坡稳定性不利；②由地下水作用产生的动水图1渗流边坡滑面上水压强分布示意图压力，作用在边坡岩体上推动岩体向下滑动；③粘1．1对岩体力学指标的影响土质岩体和节理、裂隙发育的岩体，随含水量的增当水向下渗透进入岩体内的空隙、裂隙时，一加，静水压力使饱水岩体受到浮力而产生浮重-2]。方面会溶解岩体中的部分可溶物，降低岩体强度；若以边坡滑体内某一岩柱为研究对象，则该另一方面在上覆岩体重力下，封闭于空隙中的水岩柱所受的

5、浮力△P为：会产生强大的空隙水压力，使岩体颗粒间的结合AP=P-P,=VT(1)力减小，从而降低岩体强度，形成软质岩体，增加边坡失稳发生的概率。基金项目：中央高校专项资金(2010QNA33)积水入渗导致岩土体边坡稳定性降低，土体2013年10月Feb．，2013李晓凤，等地下水对露天矿边坡稳定性影响及防治措施研究19在水的长期浸泡下含水量增加，力学指标降低。当盲沟。构筑地下隔水盲沟施工困难，对岩层性质有正压力17"一定时(o-=1xl0kPa)，土体抗剪强度一定要求，如在流沙和边坡变形严重的区域无法与含水量呈负指数关系：形成完整的沟。T=2．435e。n㈣(3)2．2疏导防治水1-

6、2对潜在滑动面的影响疏导防治水主要是指通过钻井至含水层底露天矿边坡体存在潜在滑动面及垂直张裂缝部，采用大功率水泵，将含水层内部地下水抽出以的情况，在张裂缝处存在拉张应力作用下，张裂缝达到降低地下水位的目的。根据钻井角度和位置逐渐扩张发育。在地表水或大气降水的作用下，水的不同，主要包括水平疏干井和垂直疏干井。从张裂缝渗入到边坡体以下，并渗入到潜在滑动水平疏干井通常建立在边坡坡面出露处，将面，促进滑动面内岩体蠕变流动变形，此时边坡稳地下水引流至采场底部，再通过高压水泵抽取或定系数可表述为：其他工程措施进行疏干。与构筑地下隔水盲沟类：±!二f4)似，水平疏干井在边坡变形严重及流沙或地质构”

7、Wsinfl+Vcosfl造复杂条件下难以保证井简完整．陛，对井简维护式中，为滑体所受重力，kN；U为滑体所受提出了更高的要求。地下水的浮力，kN；V为张裂缝处滑体所受地下垂直疏干井，从地表向下垂直钻井至含水层水的水平推力，kN；为潜在滑面角度，(。)；C为底部，并用高压水泵将地下水抽至地表，从而降低滑面上的单位粘聚力，kN；为滑面内摩擦角，地下水位。垂直疏干井通常布设在境界线以外，相(。)；4为滑面长度，ITI。对受边坡变形影响较小，且降水井施工简单，因