李锡斌

摘要：某堆场已不再使用，矿堆边坡顶部出现裂缝，为防止矿堆发生滑坡，确保周围设施及人员安全，采用极限平衡法对堆场现状边坡进行了安全稳定性分析，结果表明：堆场现状边坡基本大部分安全系数小于1.3，大部分边坡处于欠稳定和不稳定状态;堆场现状边坡容易发生沿红黏土层与白云岩分界线的基底剪坏深层滑坡，应严格控制堆高;堆场局部有裂缝和沉陷，应加强日常安全排查。

Abstract： A storage yard is no longer in use， and cracks appear on the top of the slope. In order to prevent the ore heap from landslide and ensure the safety of surrounding facilities and personnel， the safety and stability of the current slope of the storage yard is analyzed by using the limit equilibrium method. The results show that the safety factor of most of the current slope of the storage yard is less than 1.3， and most of the slope is in an unstable and instable state; the current slope of the storage yard is easy to be damaged， the pile height should be strictly controlled in case of deep landslide along the boundary line between red clay layer and dolomite; there are cracks and subsidence in some parts of the storage yard， and daily safety investigation should be strengthened.

关键词：堆场;边坡;滑坡;稳定性分析

Key words： storage yard;slope;landslide;stability analysis

中图分类号：TD87                                       文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）21-0102-03

0  引言

目前，滑坡和泥石流是露天矿山主要的地质灾害问题，并由此给国民经济和人民生命财产造成了重大的损失。由于露天矿堆场用地约占矿山总用地的30～50%，所以，增加堆场堆积量是矿山追求的目标之一，而堆场同时又面临着滑坡和泥石流两种灾害威胁，由此堆场边坡的安全稳定性直接影响着矿山企业运营的综合效益。

我国各类大型堆场就有几万座，又由于堆场多堆排在山沟与山坡上，其安全与否主要受控于堆排工艺、山坡坡度、基底强弱、堆排物料的物理力学性质、堆排高度、降雨大小等因素的综合影响，再加上滑坡因素复杂性及其形成条件、诱发因素的多样性，使得堆场边坡安全评价非常困难。而堆场滑坡近年来呈递增之势，主要原因是矿山征用土地困难，从矿山经济效益角度看，要求堆场堆积量多，从而使堆场的堆置高度和坡角较大，再加上许多堆场的工程勘察不规范、设计不尽合理、堆场排弃量大、堆排高度超过基底承载能力，同时堆场多位于山坡区，基底承载力和环境工程地质条件都比较差，由此造成堆场频繁发生滑坡灾害。

1  工程概况

某露天磷矿前期因生产需要在大梨园三浑水设置了一个低品位磷矿石堆场，于2008年底投入使用，堆存浮选矿650多万吨，现堆场不再继续使用，矿堆表面已进行植被恢复。该矿堆由矿山采用压坡脚式排土工艺依山谷顺坡进行堆筑。但矿堆为松散堆积体，由于矿堆堆置时间较长，矿堆边坡顶部出现裂缝，边坡坡面出现轻微底鼓。堆场位于南北向冲沟内，堆场下游有工业场地、电力设施、农田和公路等设施，距离堆场较近，最近的民房距离约17m，矿堆坡脚处未见泉水。堆场西侧为胶带运输长廊，东侧有运输公路。堆场北西侧山坡上有露天采石场，距离约370m。堆场上游无截排洪设施，地表无水流经过。堆场周边可見褐红色和褐黄色厚度较薄的第四系红粘土，周边可见坚硬的白云岩出露。为防止矿堆边坡滑坡发生，确保周围设施及人员安全得到保障，需对原矿堆边坡稳定性进行分析，并提出相应的治理措施。

2  现状堆场物料边坡稳定性评价

沟谷地形满足堆置矿区采出的低品位矿的条件。《工勘报告》计算了基底承载特征值，认为残坡积层就可以满足堆置条件，无需对堆置场地的基底进行处理。利用《工勘报告》提供的持力层抗剪强度参数计算堆置低品位矿的极限堆高，当堆置到21.21m时，基底处于极限状态，红粘土层将出现塑性变形和沉降，由于红粘土层的厚度不均匀，同时处于倾斜状态，红粘土层是不适宜过高堆置的。根据现场调查情况，堆场采用压坡脚堆筑工艺，第一台阶堆置高度高于极限堆高，地基可能已经出现了破坏，然而第二台阶的堆置限制了基底的变形，第一台阶边坡没有因为地基软弱破坏而发生滑坡;最低的一个台阶高度约30m，大于极限堆高，因此边坡底部均处于极限状态，若边坡对基底的作用力发生改变，将可能导致堆场边坡出现基底破坏沿基底剪出的深部滑坡;现场看发现最高台阶顶部出现裂缝，台阶坡脚处未出现明显变形。最危险剖面（下游总边坡角）为21°，小于堆置物料的自然安息角，因此边坡不会出现快速崩塌。

综合以上分析，该堆场物料因堆置台阶高度大于极限堆高，基底处于极限状态，虽然按照自然安息角堆置台阶坡面，但是基底软弱可能导致深部滑坡的发生，最危险剖面边坡处于欠稳定状态。

3  堆场边坡稳定性分析

3.1 边坡稳定性分析方法选择

堆场边坡稳定性分析是堆场研究工作的核心，堆场边坡稳定性的好坏关系到堆场本身乃至整个矿山能否正常运转及安全生产，做好堆场的稳定性研究，有助于预测堆场的稳定性状况，从而能做到防患于未然，防止灾害的发生或将损失减少到最低限度。因此对该堆场进行稳定性分析研究具有重要的意义。

边坡稳定性分析方法中极限平衡法是边坡工程分析与设计中最主要的且最有效的实用分析方法，并为各国广泛采用。故本文采用了极限平衡法中的通用方法瑞典条分法（下限）对堆场边坡进行了模拟分析计算。由于该方法计算简单，计算出的安全系数常作为计算安全系数的下限值。

3.2 许用安全系数的确定

在边坡工程上，一般安全系数取1.1～1.5。对于临时边坡，在工程中一般要求安全系数？叟1.1，对于永久边坡或重要边坡，一般要求安全系数？叟1.2以上。在矿业工程生产中所形成的边坡，一般为非公共边坡，为了保证矿山开采效益，允许边坡出现局部和可预见或可忍受的跨塌，安全系数一般可以适当降低。

如何确定一个既能保证工程安全，又在经济上合理的安全系数，必须经过理论分析、计算和工程经验判断，同时应参照国内有关条例、法规等。安全系数的确定直接关系到工程的安全和经济效益问题，安全系数越高，经济效益越差，二者是成反比的。因此引入“许用安全系数”的概念。

许用安全系数是评价堆场边坡稳定性时的一项重要指标。通常认为当计算得到的安全系数大于许用安全系数时工程为稳定的，小于允许安全系数时为不稳定。本次堆场边坡稳定性分析许用安全系数的确定参照了有关规范并借鉴了国内外堆场稳定性研究及治理工程成果，且在充分考虑各种影响因素后，确定该堆场自然条件下许用安全系数取1.30，极端条件下许用安全系数取1.05。

3.3 计算参数的确定

本次堆场边坡稳定性计算分析所采用的排土物料岩土力学参数均由工勘单位对现场取样试验所得，堆场基底岩土力学参数均参考《工勘报告》所提供的物理力学参数指标值。

3.4 边坡稳定性计算

矿区地下水埋深大多在120～200m之间，因此，本次堆场稳定性计算分析不考虑地下水入渗堆场内部的状况;本地段地震烈度为8度设防区域。堆场典型剖面计算结果见表1所示，几个典型剖面计算结果图见图1～图3。

4  结论

采用极限平衡法对堆场现状边坡进行了安全稳定性综合计算分析，得出如下结论：①堆场现状边坡基本大部分安全系数小于1.3，大部分边坡处于欠稳定和不稳定状态，上游边坡安全系数最大，处于稳定状态，下游边坡安全系数最小，处于不稳定状态，东西两侧边坡处于基本稳定到欠稳定状态。②堆场边坡搜索最危险滑裂面分析表明，堆场现状边坡容易发生沿红黏土层与白云岩分界线的基底剪坏深层滑坡。堆场未进行清基处理，红黏土层处于极限状态，应严格控制堆高。堆场边坡治理应主要以堆高最高坡面进行研究。③基于现場查看和排土作业分析，堆场局部台阶有裂缝生成，其主要原因是排土作业时先堆排的物料由于自重及后续堆排物料压实作用，发生固结沉降，排土物料致密，新近排土的物料松散、固结不充分、密实程度欠佳，排土物料在边坡中形成物质分界面，其次边坡最大主应力平行于边坡临空面，易在排土作业平台的外侧形成宽度不均的裂缝，局部地段发生沉陷。因此，矿山技术人员应加强堆场边坡的日常安全排查。

参考文献：

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[2]王光锐.某磷矿边坡稳定性分析与整治[J].云南冶金，2016（02）.

[3]王尚祯，赵文奎.玉龙铜矿露天边坡稳定性计算与评价[J].露天采矿技术，2014（05）.