1.内蒙古太平矿业有限公司 内蒙古巴彦淖尔市 015000
摘要：浩尧尔忽洞金矿位于内蒙古自治区乌拉特中旗境内，属于高寒地区特大型低品位金矿床，矿区采用台阶式露天开采的方式进行开采，矿床的赋存形态与地层都近乎直立，矿区构造较为发育，岩层的层理与节理比较明显密集，并且矿区岩性多为软质岩性，有先天不利采坑边坡稳定的条件，露天采坑经多年开采，采坑深度已达近300米，边坡的应力失衡已经达到一定的限度，存在潜在的边坡失稳隐患。针对所发生的边坡灾害，本文对矿区内影响边坡稳定性的地层、岩性、构造、降水及爆破等内容进行了讨论分析，以减少突发性的边坡灾害。
关键词：浩尧尔忽洞金矿；露天采坑；边坡灾害；工程地质
浩尧尔忽洞金矿位于内蒙古自治区巴彦淖尔市乌拉特中旗新忽热苏木管辖区内。是一家集地质勘查、采矿、选矿、冶炼为一体的现代化黄金堆浸矿山企业，属高寒地区特大型低品位金矿床。目前的开采方式为露天开采；采矿方法为台阶式开采，开拓运输方式为公路开拓汽车运输。露天采坑经多年开采，采场周边形成一定规模的高陡边坡，其中最深的东北采坑深度已达近300米，存在潜在的边坡失稳安全隐患。
1 矿区露天开采生产概况
矿山2007年投产，生产规模为20000 t/d，当时处理的矿石为氧化矿，不需破碎。采场的矿石经汽车运至堆浸场，然后采用传统堆浸方式，用稀释的氰化物对矿石进行滴淋处理，含金贵液经炭吸附回收金。随着采场的深部开采，其矿体表层的氧化矿将陆续减少，深部的硫化矿逐渐取代氧化矿，堆浸矿石需破碎加工。后期进行了二期扩建工程，设计开采方式为露天开采，露天境界分东露天、西露天两个境界，生产规模60000t/d，服务年限9.3年。
矿山现已形成东、西两个露天采场，其中东露天采场长度1780m，宽1270m，最高标高1696m，最低开
采标高1398m。经多年开采，采场周边形成一定规模的高陡边坡，采坑深度已达近300米，存在潜在的边坡失稳安全隐患。
2 已发生的边坡灾害
内蒙古浩尧尔忽洞金矿生产从2007年至今，随着东北、西南采场的不断延深，边坡高度不断加大，滑坡规模越来越大，滑坡的频率也愈加频繁，仅2016-2017年就发生较大规模的滑坡9起。
西南采场8600-8900勘探线开采至1582m水平时发生大面积滑坡灾害，滑坡将上方固定公路大半摧毁。内蒙古太平矿业有限公司修改了采矿设计，将固定公路上方边坡进行扩帮，平均宽度40m，削方工程量150×104m3。工程实施后开采至1570m水平，该部位又产生大面积滑坡，并且靠界并段后很快发生倾倒型破坏，并向上部台阶扩展。
倾倒变形区域高程为1534-1661m，总高度127m。滑坡造成1620-1604m固定斜坡路下沉约6m。滑坡后缘距坡顶坡眉线30m，坡顶后缘裂缝宽1.0m，坡顶平台错落倾倒，（图1）。主滑坡体积约100×104m3，扩展区超过50×104m3。
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图1 坡顶（1662m）平台破坏特征
东北采场北帮9800-10000勘探线之间1588台阶的滑坡长度约130m，滑坡量约13×104 m3；南帮10300-10600勘探线之间1516-1612台阶发生的滑坡区长度约200m，总高度96m，滑坡体积约10×104 m3；北帮9600-9800勘探线之间1588台阶发生塌方，滑坡长度约80m，滑坡2×104 m3；西南端帮9100-9300勘探线之间发生的滑坡区长度约315m，在1612m以上台阶靠界时两处断层破碎带出露部位发生滑塌。
目前，这些滑坡区域通过局部削方、留置宽平台，降低台阶段高和坡面角等手段，勉强维持生产。局部地区虽然经过了边坡加固，但是仍旧发生了大规模的滑坡灾害，严重威胁着矿山的安全生产。
3 边坡稳定性影响因素分析
边坡的稳定性主要受地形、岩性、构造、水与施工爆破五大主要因素的影响。地形是形成边坡破坏的必要条件，岩性是边坡形成的物质基础，特别是岩性结构、力学性质特征等对边坡形成起着重要作用即内因，构造是边坡破坏的主导因素，与岩石应力的释放以及导水通道有着密切的关系，而水与施工爆破作用对边坡破坏的形成起着催化作用，是诱发边坡破坏的重要因素即外因。
3.1 地形破坏
在边坡开挖之前，层状片岩、板岩处于受压状态，由于其抗压强度高，坡体能保持稳定状态；当边坡开挖后，陡倾的层状片岩、板岩处于悬臂受弯状态，边坡开挖越高，岩层悬臂越长。岩层内拉应力增加。拉应力达到抗拉强度后岩层折断而倾倒。这种破坏首先在边坡底部的表层产生，表层破坏后，内部岩层也是失去支撑而破坏，这种破坏逐层向上发展形成边坡失稳。
3.2 岩性破坏
矿区主要岩性为：红柱石片岩、石榴籽石片岩、千枚状板岩、灰岩、花岗岩脉、煌斑岩脉等。东部地层倾向300～330°，倾角65～85°；西部地层倾向156～170°，倾角65～89°，岩层大部分为直立状态。
矿区岩性以红柱石片岩和千枚状板岩为主，岩体较破碎，中、薄层状结构，RQD<30%，裂隙较发育，岩石属软质岩石，岩体级别属Ⅳ级，在矿区内大面积分布；闪长玢岩、煌斑岩、斜长片麻岩等，为层状结构，RQD>80%，裂隙密度<20条/m，且结构面结合好，岩石属硬质岩石，岩体级别属Ⅲ级，在矿区零星分布。
表1 岩石物理力学性质统计表
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3.3 构造破坏
矿区的褶皱构造为一轴向呈北东向展布的浩尧尔忽洞向斜。向斜核部为比鲁特岩组，内翼为哈拉霍疙特岩组，外翼为尖山岩组。由于岩浆活动和断裂构造的影响，局部褶皱发生轻微的倒转。轴部比鲁特岩组在西部圈闭，褶皱紧密，形似柳叶。在两翼常伴有次级小型褶曲，香肠状构造发育。
矿区内断裂构造主要受本区域北部高勒图弧型逆掩断层的影响，破碎带走向呈北东向。主要发育在比鲁特岩组第一岩段-第四岩段，矿区内有多条近似平行的单个破碎带和片理化带，延伸长度贯穿整个矿坑，最宽处约21m。大部分沿岩层走向展布，延伸较稳定，少数切割岩层。个别具尖灭、再现、分枝、复合现象。单个破碎带宽度变化较大，最窄0.2m、最宽21m，两侧岩石片理化发育。产状与岩层产状一致（倾向北西），个别地段倾角变大，切割岩层。如图2所示。
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图2 构造分布图
由于区内的构造、层理特别发育，而岩层又近乎为竖直，与局部边坡的产状形成平行的状态，在垂直边坡面的方向缺少受力支撑，所以对竖直岩层形成的边坡有较大的影响。
3.4 坑内涌水破坏
露天采坑的涌水一般情况由三个部份组成，一是强降雨直接落入采场内的水，二是由采场外围汇水面积内流入采场的降水，三是地下含水层涌入采杭内的地下水。
本区露天采场外正地形方向设有截洪沟，不存在采场外汇水面积，地下含水层裂隙水涌水量相对很小，可忽略不计。因此，采坑最大涌水量可以只计算强降雨时进入采坑的涌水量。
假设我们遇到十年一遇的集中降雨，频率为P=10%，日最大降雨量取47.48mm/d。考虑边坡入渗因素，迳流系数取经验值0.9。
分别代入公式：Q1=F*H*A
按十年一遇的最大日降雨量，进入露天采坑的涌水量如下：
Q1=1747093 m2×47.48mm×0.9=74657m3/d。
经估算可知：当频率为（P=10%）时，东露天釆坑最大涌水量为74657m3/d。
如果遇到这样大的涌水量，在我们边坡渗透系数不好地方时，水的自重会对边坡形成较大的压力条件，边坡岩层受力增加，进一步破坏边坡的稳定性，并且在一部分边坡附近的构造及裂隙的涌水通道中会将构造及裂隙面进一步扩大。
3.5 地震效应与爆破施工破坏
矿区地震分区位于华北地震区，南邻银川－河套地震带，该带位于宁夏地震带和山西地震带的北部台地，自然地震发生的较少而小，属地质构造相对稳定的区块。矿区发生大地震可能性较小。
由于露天施工需要进行穿孔爆破，且每天的爆破方量约为10—20万立方米，孔数约为1000-2000孔，爆破产生的能量较大，震动规模已经达到一些较小震级的地震强度，对边坡的震动影响相对强烈，对于一些垂直于岩层的能量波，会对相对于不稳定的边坡岩层产生应力的释放，造成边坡垮塌。
4 结论与建议
1）矿区的岩层大部分整体的完整性不够，较为破碎，层理结构总体为薄层或中薄层结构，抗压强度较小，不利于采坑边坡的长期稳定，采坑的设计境界边坡角可能考虑工程地质条件较少，为保证正常生产可以将采坑设计境界边坡角度适当放缓，减少边坡所受应力。
2）矿区内断层构造特别发育，是矿体的赋存条件，设计境界边坡应考虑区内断层情况，不能将边坡位置与断层平行或斜交，应尽可能的将边坡与断层相垂直。
3）矿区有大量的RQD的数据，但在露天采坑设计时没有参与影响，在设计或设计修改时应考虑区内工程地质RQD的情况，边坡应尽可能选择位于RQD值>80的区域。
4）雨季的最大汇水涌水量，对采坑边坡的影响很大，首先应做好防水、截排水的工作，在边坡外围及台阶设置必要的截排水沟，以及在雨季多发季节可以在边坡渗水处打一些渗水引流孔，以保证边坡岩层水的重力应力能够释压。
5）由于生产需要，每天采坑内会有大量的爆破工作，爆破会对矿区产生整体的震动，对边坡的破坏性也较强，爆破时应尽量减少爆破释放能量，可以小范围多次爆破，以减少对边坡岩层的震动伤害，并且要利用技术手段减少垂直于岩层的地震波，防止直面破坏岩层的整体结构性，采用预裂等控制爆破技术，特别是在邻近边坡坡脚处，尽量减少爆破震动对边坡体稳定性的不利影响。
6）定期对台阶进行排查，在开采过程中对露天边坡应进行实时动态监测，必要时可以进行局部的做一些加固及支护工作，利用边坡预警雷达及时预警。
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