0 前言

折腰山铜矿深部井田系露天转地下的续建矿山, 地下开采范围在Ⅱ~Ⅻ行之间, 是露天开采境界外的全部矿体, 沿走向长约1100m, 开采深度为1295m标高。矿体赋存在厚层状结构的石英角斑凝灰岩(π₃)中, 矿体与围岩为同一岩层，走向北60°~70°西, 倾向南西, 倾角50°~70°。矿区主要有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号三个较大的矿体^[1](图 1)。

露天坑结构:采场长度, 上部1320m, 底部720m;采场宽度上部650m, 底部65m;最大垂直深度285m。边坡岩组的最终边坡角:上盘42°~46°, 下盘43°~46°。采场边坡暴露面积达75万m², 暴露时间达30年之久，采场于1984年6月闭坑。

在矿山开采过程中, 上下盘和东端局部坡体失稳达8次。后期采场东北帮整体滑坡100万m³，波及坑下深部开采工程，致使1715m以上巷道发生错动裂缝。因此, 露天转地下开采的矿山，以岩体力学为基础, 研究地下开采与边坡岩体稳定的相互依赖关系, 对于安全生产具有现实意义。

1 岩体稳定的结构分析

岩体稳定的结构分析是边坡稳定性综合调查研究的基础，其分析成果是评价边坡岩体稳定性的重要依据。

1.1 岩体结构类型及其稳定性评价

国内外学者研究边坡稳定性问题，首先都非常重视岩体结构类型的划分, 用分类来对比、鉴别边坡岩体的稳定性^[2](表 1)。

根据折腰山铜矿边坡的岩性和岩体结构的自然特性, 将采场内出露的岩石作如下分类(表 2)。

表 2表明:因主要边坡岩组石英角斑凝灰岩(π₃)的边坡稳定坡角为30°~50°, 该矿用类比法选取的最终边坡角42°~46°，在边坡稳定坡角范围之内, 边坡岩体基本是稳定的。

1.2 地质结构面和边坡的组合关系

地质结构面的自然特性不同，工程岩体的稳定性也不一样, 地质结构面在工程岩体稳定性分析中起着主要的控制作用。为了研究边坡岩体的稳定性, 就必须对不同性质和不同规模的地质结构面与边坡工程的组合关系加以探讨。

1.2.1 大中型地质结构面和边坡的组合

大中型地质结构面是纵贯、横贯或斜切边坡整体的Ⅲ级以上的破裂结构面, 它们和边坡的组合关系控制着整体边坡的稳定性，其组合关系见表 3。

这一系列北西走向的压性结构面和上下盘边坡岩组组合成稳定结构，不存在这类断层导致大规模的整体边坡超底式的破坏。

1.2.2 小型地质结构面和边坡的组合

小型地质结构面组合的岩体结构网格, 往往控制着局部边坡的稳定性。下盘边坡Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ号滑体，就是缓倾顺向节理切割的结果。但是这种具有一定连贯性、密集发育的小型地质结构面和大断裂组合, 也可能形成较大规模的破裂面, 影响整体边坡的稳定性。东北端100万m³的大滑坡, 就是属于这种情况, 它是地质构造、岩性和工程因索联合制约结果。经边坡宏观调查, 东北端地表开裂现象仍十分明显, 走向为N300°w的裂缝有5条, 呈平行排列, 长10多m至数十m, 缝宽者约5cm, 其走向和边坡走向一致。地下涵洞内出现30多条切割混凝上衬砌顶壁的裂隙, 长约几m至十余m不等。岩移剪切方向大致为SW210°，往边坡临空方向离倾。宏观监测表明:东北端仍是一个较不稳定的地段。一旦岩体失稳, 坑底虽有垫层, 因落差较大，冲击力不小, 对此，应有足够的认识, 以免影响地下工程。

2 地下开采对边坡的影响

在露天转地下开采的情况下, 边坡工程岩体的稳定性不仅取决于岩体结构的自然特性, 而且还取决于地下开采的采矿方法和采矿工艺等，影响因素较复杂。地下开采可能引起边坡失稳, 边坡失稳又可能影响地下开采。

根据矿岩性质及赋存条件、深凹露天边坡地表移动等特点, 以及采用分段崩落法为主的采矿方法, 参考火焰山矿及98号井生产实测崩落范围资料，在露天采场以上选取的岩石崩落角:上盘为55°, 下盘为60°, 端部为65°。

在开采范围内选择两个具有代表性的地质剖面:一是平行矿体走向剖切的40250剖面; 二是垂直矿体走向剖切的800剖面。现将地下开采对边坡岩体的破坏影响范围及其变形特征概述如下。

东边坡主要的断裂构造为斜向结构和正交结构，虽然岩体完整性较差, 仍处于基本稳定状态。用无底柱分段崩落法在1725m水平强制放顶, 回采东边坡矿石, 对稳定边坡不利。采深达1695m水平，该处岩石崩落角65°, 据此推断, 崩落角以西的矿岩在崩落范围以内, 将发生变形破坏。1775m水平以下坑采，其变形特征为π₃斜向结构塌落变形; 1775m水平以上坑采, 其变形特征为π₃斜向结构松动变形。岩体破坏范围有限，塌落是渐变的。"40250东坡工程地质纵剖面图"见图 2。在模拟开采条件下，东边坡除采空区顶板、侧壁岩体外，其余岩体计算稳定性系数均大于3，稳定性较好。

Ⅷ行南边坡在1695m水平开采2号矿体，矿体暴露宽约36m, 据南边坡岩石崩落角加以推断, 在崩落角以北的边坡岩体属于可能发生变形破坏的范围, 如图 3所示。南边坡坑采后，在采空区上方将出现较大的不稳定区域。岩体在自重应力作用下, 层面逐渐分离, 有可能发生π₃层状反向结构向采空区倾倒塌落。但变形破坏是渐变的, 整体边坡失稳的可能性较小。

Ⅷ行北边坡1695m水平坑采, 矿体暴露宽约4m, 崩落角以南的边坡岩体将发生π₃层状顺向结构滑落变形(图 4)。变形量的大小均与空区暴露面积、岩性等有关。

3 结语

a.  折腰山铜矿露天边坡的现状, 根据岩体结构分析, 边坡岩体处于基本稳定状态。东北端边坡岩体仍有失稳的可能, 向坑底离倾时落差较大, 冲击力不小, 对此需有足够的认识。

b.  地下开采仅是初期, 边坡岩移和井下岩体应力变化值都不大。随着地下开采规模的增大以及因采动而引起的边坡失稳, 地压活动有可能加剧，需要长期进行地压监测, 以掌握该矿地压活动规律。

c.  该矿主矿体现使用大直径深孔球形药包分层后退崩矿嗣后充填采矿方法即VCR法开采, 它高效安全, 边坡岩体稳定(空区充填)。