周东琦

摘 要：针对霍林河南露天煤矿观礼台下部多处区段的边坡已出现失稳以及较严重大变形现象，在分析边坡工程地质条件与潜在滑坡模式的基礎上，采用极限平衡法以及滑坡反分析的方式，确定了弱层抗剪强度指标，优化设计了观礼台边坡形态参数。

关键词：露天煤矿 边坡稳定性 软岩边坡 参数反分析

1 工程概况

霍林河煤田，位于大兴安岭南段山系脊部，为半地堑型山间断陷盆地。霍林河盆地总体呈北东向延展。盆地北段和南段的展布方向为北北东向（20°～27°），中段为北东向（50°～60°）。据区域地质勘查资料，勘察区外围出露的地层有石炭、二叠纪浅变质岩系，晚侏罗世火山岩系。勘察区内部发育地层有晚侏罗～早白垩世含煤岩系（霍林河群），第三系和第四系。观礼台矿区内地质构造以断裂构造为主，褶曲不太发育。通过对霍林河南露天矿观礼台边坡的地质勘探调查，分析其工程实际、变形破坏情况以及地质勘探结果，在大变形区沿滑坡方向选取了1个剖面，垂直于观礼台边坡走向选取了2个剖面，分别命名为NG1、NG2、NG3剖面。

2 弱层参数反分析

根据现场对17煤、19煤、21煤等煤层顶底板岩性进行的地质测量可知，17煤夹矸的顶、底板赋存一层或多层炭质泥岩，其上、下煤层沿该夹层发生过滑动，擦痕特别发育，其中底板炭质泥岩含炭量较高，可判定17煤夹矸底板赋存的软弱夹层，可构成滑坡体的底滑面。在计算过程中，一般均质边坡滑裂面形态为圆弧面，可使用瑞典条分法与简化的Bishop法进行研究分析，而大部分边坡由复杂岩体构成，滑坡时其滑裂面多受岩体结构面控制而呈现不规则形状，圆弧滑面假设是不满足工程实际要求的，此时可采用剩余推力法进行分析。边坡在发生滑坡之前，通常会出现持续而大规模的缓慢变形，一般认为此时的边坡稳定系数介于0.98～0.99之间。对于观礼台边坡，尽管发生持续变形，但考虑到未形成滑坡，反分析时稳定系数选取介于0.99～1之间即可。分别计算NG1剖面弱层内摩擦角为5°、5.9°、6°、7°、7.1°、7.2°、7.5°时满足稳定系数在0.98～0.99之间的弱层内聚力。稳定系数计算结果如表所示。

表1所列的NG1剖面边坡稳定系数计算结果可知，NG1剖面弱层抗剪强度指标C和φ分别取1kPa、7°，5kPa、6.7°，10kPa、6.3°，14kPa、6°，15kPa、5.9°时，NG1剖面边坡稳定系数介于0.98～0.99。根据反分析最终确定17煤夹矸弱层的抗剪强度参数内聚力为0，内摩擦角为7.1。

结合以往的研究成果及本次研究得出的弱层参数反分析结果，综合确定霍林河南矿露天矿边坡稳定性分析计算采用的岩土体物理力学指标如表2所示。

3 观礼台边坡形态优化设计

对于霍林河南露天矿观礼台边坡而言，优化后各剖面边坡参数为：由于NG1剖面降深位置距21煤顶板较近，该剖面以70°台阶坡面角单台阶降深至21煤底板，台阶高度为34m，优化后边坡稳定性系数为1.093；NG2剖面17煤以下边坡角.为35°，台阶高度为12m，台阶坡面角为70°，平盘宽度22.5m，最下一高台阶为32.5m，优化后边坡稳定性系数为1.099；NG3剖面.17煤以下边坡角为24.5°，台阶高度为12m，台阶坡面角为70°，平盘宽度32.5m，最下一高台阶为39m，优化后边坡稳定性系数分别为1.097。

4 结论

（1）影响霍林河南露天煤矿观礼台边坡稳定性的主要因素为弱层；受弱层的影响，观礼台边坡易发生以弱层为底界面的切层-顺层滑动。

（2）通过三采区东帮及观礼台滑坡区边坡进行参数反分析，确定17煤软弱夹层的内聚力=0kPa，内摩擦角=7.1°。

（3）满足安全要求的观礼台区段边坡参数为NG1剖面以70°台阶坡面角单台阶降深至21煤底板，高台阶为34m；NG2剖面17煤以下边坡角为35°，高台阶为32.5m；NG3剖面17煤以下边坡角为24.5°，高台阶为39m。

参考文献：

[1] 王东，曹兰柱，朴春德，等.露井联采逆倾边坡破坏模式及稳定性评价方法研究[J].中国地质灾害与防治学报，2011，22（3）：33-38.