露天矿边坡分析与控制

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1、露天矿边坡稳定分析与控制卓越工程师教育培养计划配套教材第五章弓长岭露天矿何家采区边坡优化设计弓长岭矿业公司露天铁矿何家采区是鞍钢集团矿业公司主力采区之一，年产近四百多万吨铁矿石。虽然近期何家采区边坡工程没有发生大规模滑坡事故，但随着采深的增加，处于河床部位的上盘固定边坡的稳定性问题将凸显出来。2009年春季开始，上盘边坡上部土体出现了大面积的滑移，造成处于不稳定滑坡体的212m铁路Ⅰ线及其直流接触网被破坏，严重影响矿石输出，迫使矿山于2009年6月份对铁路进行移设，如图5.1所示。如果边坡出现进一步滑移，使得212m

2、水平铁路全部报废。第一节引言第一节引言图5.1上盘边坡212铁路线平台滑移情况为了确保露天矿安全生产的目标，需要开展对何家采区上盘边坡进行稳定性研究，为了保障弓长岭矿业公司露天铁矿何家采区上盘边坡工程的安全稳定，避免出现重大人员伤亡及被迫停产的被动局面，必须对上盘边坡整体稳定性进行分析，提出并采取综合有效的措施进行预测和防治。因此，开展“何家采区上盘边坡稳定性研究与边坡结构优化设计”，对保证露天矿的正常生产、避免重大事故的发生具有特别重要的意义。第一节引言第二节边坡工程地质特性与岩体结构特征弓长岭矿业公司露天铁矿位于

3、辽宁省辽阳市弓长岭区岭东，西北距辽阳市火车站直距31.6公里，西南距鞍山火车站直距43.8公里，矿区地理座标东经123°30′，北纬41°06′。矿区交通极为方便，辽（辽阳）溪（本溪）铁路从矿区西北端安平站通过矿区有专用宽轨铁路与辽溪线相接，由矿区到辽阳、鞍山、本溪有柏油路相通。矿区内属低山丘陵地貌。位于长白山山系西南部支脉~千山山脉的西北部，除西北方为大的冲积平原外，大部分属于山岳地带，为壮年晚期地形，山脉走向一般为北东走向，部分为北西走向，山峰高度一般为海拔260~500m，最高山峰海拔565m（高山）。最低处河

4、床标高为220~224m，相对比高339~341m。山脉坡度不甚大，多为10°~20°，剥蚀比较强烈，山谷多呈“U”字型。一、矿区自然地理特征区域范围：东起蓝河、西至汤河沿、南起周家东沟、北至安平，东西长20公里，南北宽18.5公里，面积约370平方公里。1、地层本区为中国辽宁古陆基的一部分，所以出露本区之地层，以前震旦纪及震旦纪的变质岩系为主，并有小部分寒武纪、奥陶纪及石炭二叠纪岩层。本区域内还有不同时代侵入的岩浆岩以及大规模混合岩化作用而形成的混合岩和许多大小不等的酸—中—基性的岩脉侵入岩。出露于本区内的前震旦纪

5、的岩石为本区最古老的地层，即所谓的“鞍山群”。铁矿层含于此鞍山群之内。鞍山群地层层序自上而下为：见书P93二、区域地质2、构造本区地层主要为古老的变质岩系所构成，它们受到吕梁及燕山运动时期的造山运动的影响，因而其构造很复杂。鞍山群地层区的古构造：在吕梁运动中或在其稍后，由于大规模弓长岭花岗岩的侵入，致使将完成的大复背斜两翼互相有所脱落，西南翼又受到强大推动作用，向东南有所转动，成为今日的布局。弓长岭一矿区、二矿区、三矿区原是一个矿层，因为相互转动成为鼎足之势。二矿区为大复背斜的东北翼，一、三矿区为大复背斜的东南翼。东

6、北翼内的高角度逆断层倾角与岩层的倾角有时一致，有时稍陡或稍缓，从而造成铁矿层有时受到切削或重叠现象；一、三矿区岩层走向北东50-90°，倾斜东南10-50°。有向斜及背斜构造，它们的轴向是朝东南倾落。在一、三矿区与二矿之间存在的大规模数条横向平推断层走向北东30-60°，倾斜北西60-80°。在一矿区内有西北向的正断层，而在三矿区内有东北向的逆断层。发育在震旦纪地层的褶皱构造：褶皱为背斜两冀走向北东并向西南倾落，为北西或南西10-30°倾斜的波形缓倾角。在三矿区东北部有相同于上述轴向的大向斜构造。一般的原始地貌是“背

7、斜成山，向斜成谷。”但地貌形态往往“背斜成谷，向斜成山”，因为向斜地质坚硬，不易侵蚀，而背斜则岩性脆弱，易被侵蚀当岩层弯曲方向相反时,要用以下方法判断：向斜:指的是岩层向下弯曲,主要的判断方法是内新外老,在一水平面上,中间是新岩层,而两边是老岩层。背斜:指的是岩层向上弯曲,主要的判断方法是内老外新,在一水平面上,中间是老岩层,而两边是新岩层。问：图上属于背斜还是向斜？分布在弓长岭铁矿床南帮的岩层，目前揭露主要为前震旦系鞍山群变质岩系，其次为鞍山群茨沟组铁矿及第四系山坡堆积物及冲积层。5.2.3矿区地质5.2.4矿区构

8、造弓长岭一矿区位于区域二级构造单元的弓长岭背斜南西翼。一矿区内两个上、下近于平行的铁矿层与其围岩构成一个缓倾斜的复式向斜。由四个向斜和三个背斜形成一个波浪式的褶皱构造。复式向斜轴向为北30°~50°西，向南东倾伏，轴倾角20°~30°。区内褶皱构造按褶皱轴向与岩层走向的关系，可分成纵向褶皱与横向褶皱。本区的断裂构造按与岩层走向的关系基本可分为三