鑫瑞煤矿南山滑坡地质灾害变形监测及治理优化建议

2015-12-17段鹏飞吕义清

西部探矿工程 2015年1期

关键词：抗滑桩滑坡体南山

段鹏飞，吕义清

（1.太原理工大学，山西太原030024；2.山西省煤炭地质资源环境调查院，山西太原030006）

鑫瑞煤矿南山滑坡地质灾害变形监测及治理优化建议

段鹏飞*1，2，吕义清1

（1.太原理工大学，山西太原030024；2.山西省煤炭地质资源环境调查院，山西太原030006）

采用对南山滑坡进行高精度变形监测的方法，来观测抗滑桩施工期间滑坡体上监测点的位移变化，通过对监测数据的有效分析，来研究现有的抗滑桩工程能否确保滑坡的稳定。监测结果表明，在实施抗滑桩工程后，抗滑桩南侧滑坡体达到了稳定状态，滑坡东部蠕动速度显著降低，但滑坡中部前缘还有剩余下滑力，滑坡西部蠕动速度没有降低，滑坡仍处于不稳定状态。鉴于以上研判，提出了治理南山滑坡的优化方案：即在原有抗滑桩轴线上，再向西布设一排抗滑桩，直至滑坡西部边界；同时在滑坡前缘再布设一排抗滑桩，解决剩余下滑力的问题。另外，在抗滑桩顶部设置挡墙，避免第四系地层和软弱岩层从抗滑桩中间蠕动，并做好滑坡体的截排水工程。

南山滑坡；地质灾害；变形监测；优化

在山西的许多煤矿，由于采煤以及工程建设活动引发了一系列地质灾害问题，比如普遍存在的地面塌陷、地裂缝地质灾害，另外崩塌、滑坡地质灾害也较为发育，存在不稳定斜坡地质灾害隐患，煤矸石沿沟谷的大量堆存，又形成了泥石流的物源。这些地质灾害及隐患的存在，严重威胁着矿山正常的生产生活和周围群众的生命财产安全。近年来山西省政府也制定了相应的配套政策引导矿山企业积极治理地质灾害。比如山西省发改委每年都会拿出一部分资金来支持国有煤矿采煤沉陷区地质灾害综合治理项目。许多煤矿企业为保障正常的生产生活，也积极地对其井田范围内的地质灾害进行治理，山西离柳焦煤集团鑫瑞煤矿治理南山滑坡地质灾害就是其中的一例。

山西离柳鑫瑞煤业有限公司由原山西新民二矿煤焦有限公司、原临县新民焦煤有限公司和原山西临县宇航煤业有限公司兼并重组整合而成，山西新民二矿煤焦有限公司为单独保留生产矿井。南山滑坡位于原山西新民二矿煤焦有限公司工业场地一带，为一老滑坡，形成于1949年前后，滑坡厚度2.5～28.0m，平均厚度约16m，滑坡体横宽约300m，纵长约340m，滑体平均厚度按16m计，滑坡体体积为1.63×106m3，属于顺层推动式、蠕动性大型滑坡。

1 南山滑坡的特征和形成机制

1.1 滑坡的特征

（1）滑坡体：滑坡体地层由第四系黄土、第三系砾岩以及二叠系下石盒子组砂岩、泥岩组成。铝土质页岩遇到水后软化，该层是滑坡潜在的滑动面。另外，在现场踏勘过程中，发现滑体表面有大量碟形洼地和黄土陷落漏斗，表面雨水沿该漏斗直接进入滑动面，加速滑体的蠕动—剧动—蠕动的过程。

（2）滑坡周界：滑坡东、西两侧周界由冲沟构成，正是由于冲沟深切，形成了两侧相对薄弱带及滑坡侧界，调查中未见到侧壁剪裂擦痕；老滑坡后缘滑坡壁较为明显，落差较大，最大处可达30m，后壁黄土擦痕依稀可辨，远处观察，后壁马蹄状地形地貌耸立、突出，与滑坡体外地形地貌比较，形成异样陡壁。

（3）滑坡台阶：由于滑坡体在各区段的滑动速度不同形成了2～3级滑坡平台，台阶后壁成弧形，个别台面微向后倾。滑坡体内发育有数条切割深度不同的冲沟，滑坡平台呈不连续分布。

（4）滑坡裂缝：从调查情况来看，目前地表发现的滑坡裂缝均集中于后缘附近，缝宽25cm左右，落差0～70cm，落差呈南高北低状。裂缝呈东西向延伸，总长约300m，裂缝中间100m段落差明显，两端裂缝和落差逐渐变小以至尖灭。自2005年滑坡复活以来，滑坡后缘可见拉张裂缝，在煤矿办公楼墙体和矿井井筒内亦可见不同程度的裂缝或错缝。

（5）滑动面：为下石盒子组浅绿、灰白色、致密状具滑感的、遇水软化甚至崩解、饱水状态下强度很低的泥岩。

1.2 滑坡形成机制

泥岩构成了矿区山体的软弱结构面，而造成软弱结构面应力集中以致破坏的基本条件是：

（1）软弱结构面有一定的坡度（5°～12°，平均9°），并倾向临空面，且临空面的坡度（老滑坡滑动之前的天然斜坡坡度应在20°以上，目前滑坡体地面平均坡度为16.7°）大于软弱结构面的坡度。

（2）泥岩、特别是厚层泥岩具有良好的隔水性能，地下水遇到厚层泥岩被隔挡，在泥岩面滞留，使软弱结构面被软化，抗剪强度降低。

2005年矿山企业在该滑坡体上挖方削坡修建了办公楼和厂房，并堆存了大量的煤矸石，扰动了老滑坡，破坏了滑坡的天然平衡，使滑坡稳定性降低，进入雨季之后，在长时间降雨条件下，滑坡开始复活。

2 滑坡治理的主要工程措施

2.1 抗滑桩工程

在办公建筑、副井井筒南侧布置一排抗滑桩（共25根）。采用钢筋混凝土矩形桩，桩顶标高846.0m，断面尺寸为3m×2m，桩中心距4.5m，桩长25m，桩身混凝土为C30。抗滑桩桩顶一般低于现地面1.5～3.0m左右。受荷段10～13m，锚固段约12～15m，符合《滑坡防治工程设计与施工技术规范》（DZ/T 0219-2006）要求。

2.2 锚索

根据初步设计及离柳焦煤集团决定，考虑到地质不确定性因素的特点，为增强抗滑桩的稳定性，在抗滑桩中间增加锚索，共设计锚索24根。

3 滑坡变形监测

本滑坡目前处于蠕动变形阶段，需在抗滑桩施工过程中监测滑坡位移情况，查清滑坡的稳定性，确保施工过程中滑坡的安全，以检验抗滑治理效果，监测抗滑桩质量及使用期间的安全性。

变形监测主要通过2种方式进行，一是对副井井筒错缝间距进行监测，二是在滑坡体上选择具有代表意义的监测点进行监测，在滑坡体外地质稳定地段选择一个基准点、一个后视点，在滑坡体上选择9个变形监测点采用高精度全站仪进行观测。

根据副井井筒位移记录，实施抗滑桩工程前2013年4月22日井筒初始位移为0.63m，到2013年7月10日，井筒位移为0.64m，增加10mm。从2013年7月10日到2013年9月5日，井筒无变形。

从2013年4月22日准备实施抗滑桩工程至2013年9月5日抗滑桩主体工程基本结束，运用高精度全站仪对滑坡体上1#～9#监测点进行了持续观测，观测频率每周一次。1#～9#监测点布置见图1：南山滑坡监测点平面布置图，实施抗滑桩工程前各监测点初始位移量见图2：监测点初始位移量对比图，抗滑桩工程实施后各监测点位移变化量见图3：监测点位移变化量对比图。

图1 南山滑坡监测点平面布置图

图2 监测点初始位移量对比图

图3 监测点位移变化量对比图

分析图1、图2、图3可知，在抗滑桩施工前1#、7#监测点初始位移量最大，分别为1054mm、963mm，8#监测点初始位移量为810mm，数值也很大。在实施抗滑桩工程后，1#、7#、8#监测点滑动速率显著下降，特别是7#、8#监测点，抗滑桩施工前后位移变化量分别为7mm、10mm，在9个监测点中位移变化量最小，而且比其余监测点位移变化量小很多，说明抗滑桩工程的实施有效地降低了滑坡的蠕动速度，保证了抗滑桩南侧滑坡体的稳定以及其南侧滑坡体上办公楼和工业建筑的安全。另外也说明，抗滑桩北侧滑坡体还有剩余的下滑力。2#监测点由于紧邻东侧抗滑桩，滑动速率相对较小，位移变化量为29mm；9#监测点处于滑坡主滑方向上，其初始位移量最小，在滑坡东部实施抗滑桩工程后，由于受力骤然增大，滑动速率显著增加，位移变化量为53 mm；6#监测点位于滑坡西部边缘一带，与东部抗滑桩工程处于一条直线上，抗滑桩施工前后，其位移变化量为58mm，位移变化量最大；3#、4#、5#监测点处于滑坡前缘，位移变化量介于30～50mm之间。