GB 51289-2018 煤炭工业露天矿边坡工程设计标准
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将拉力传至稳定岩土层的构件(系统)。当采用钢绞线或高强 度钢丝束并施加一定的预应力时,称为铺索
2.1.4工程地质分区
根据场地岩性、构造、工程地质和水文地质等主要因素基本租 同或一致的原则划分的区段
2.1.5边坡稳定系数
slopestabilityfactor
沿(假定)滑裂面的抗滑力与滑动力的比值,是表征边坡稳 的重要指标。从理论计算角度,当该比值大于1时,边坡稳定 三1时,边坡处于极限平衡状态:小于1时,边坡即发生破坏。
2.1.6边坡设计稳定系数
为使边坡达到预期的安全程度需要的边坡充许最低 系数。
2.2.1作用和作用效应:
Nak 锚杆轴向拉力标准值(kN); Na 锚杆轴向拉力设计值(kN); H 锚杆所受水平拉力标准值(kN)。
2.2. 2 材料性能和抗力
fy,fpy 钢筋或预应力钢绞线抗拉强度设计值(kPa) frbk 岩土体与锚固体极限粘结强度标准值(kPa) f 钢筋与锚固砂浆间粘结强度设计值(kPa)。
2.2.3 几何参数:
2. 2. 4 计算系数
rQ 荷载分项系数; Kh 锚杆(索)抗拉安全系数: K 锚杆(索)锚固体抗拔安全系数。
2.2.5边坡稳定系数:
F一边坡稳定系数; FL 边坡设计稳定系数
3.0.1边坡工程设计应与矿山开采设计阶段相适应,边 程勘察宜分阶段进行。
0.2露天煤矿边坡工程设计应在边坡岩土工程勘察工作
注:1边坡高度应按现行国家标准《露天煤矿岩土工程勘察规范》GB50778的有 关规定划分; 2地质条件复杂程度应按现行国家标准《煤炭工业露天矿边坡工程监测规 范》GB51214的有关规定确定
注:排土场基底地质条件复杂程度应按现行国家标准《煤炭工业露天矿边坡工程 监测规范》GB51214的有关规定确定。
3.0.7露天煤矿边坡危害等级可按表3.0.7划
表3.0.7露天煤矿边坡危害等级划分
表3.0.8边坡设计稳定系数Fs
主:边坡设计稳定系数宜根据露天煤矿边坡危害等级划分,根据综合评定结果分 别取大值、中值或小值
计宜按现行国家标准《建筑边坡工程技术规范》GB50330执
4.1.1在露天煤矿工程设计与生产阶段,应对边坡工程分阶段进
进行,应满足露大煤矿边坡工程设计的要求,并根据露天煤矿的具 体特点,因地制宜地选择运用适宜的勘察手段,提供符合露天煤矿 边坡工程设计与施工要求的勘察成果
4.1.3露天煤矿边坡岩土工程勘察范围应包括露天采掘场边坡
4.1.4露天煤矿边坡工程勘察应符合下列规定:
1应查明露天煤矿边坡的工程地质、水文地质条件、岩体结 构类型、岩体完整程度、地质结构等内容,岩体地质结构、完整程 度、结构类型应符合本标准附录A的规定; 应对所取岩样进行详细的岩土物理力学试验,获得原始参数; 3 应对影响边坡稳定性因素进行分析并评价其影响程度; 4 应提出边坡稳定性计算参数: 5 应确定边坡角和可能的失稳模式; 6 应对边坡提出合理的防治措施与监测方案。 4.1.5 采掘场边坡工程勘察应符合下列规定: 1勘探方法应根据察阶段、边坡工程安全等级及边坡工程 地质条件等确定,并应采用钻探、并探、槽探、洞探、工程物探以及 工程地质测绘等综合手段; 2边坡工程勘蔡工作应紧密结合露天开拓方案并围绕露大 煤矿各边帮进行,重点是查明非工作帮、工作帮、端帮可能引起滑
1勘探方法应根据勘察阶段、边坡工程安全等级及边坡工程 地质条件等确定,并应采用钻探、并探、槽探、洞探、工程物探以及 工程地质测绘等综合手段; 2边坡工程勘察工作应紧密结合露天开拓方案并围绕露天 煤矿各边帮进行,重点是香明非工作帮、工作帮、端帮可能引起滑
落的地质因素; 3边坡应查明露天开采的最下部潜在滑动面以下30m~ 60m(垂直厚度)范围内软弱层(面)、结构层(面)、构造层(面)的层 位、层数、厚度、岩性、分布范围以及岩土体物理力学性质等; 4在设计部门正式划定露天煤矿境界、首采区及拉沟位置 后,应进行专门的边坡工程岩工程察工作
落的地质因素; 3边坡应查明露大开采的最下部潜在滑动面以下30m~ 60m(垂直厚度)范围内软弱层(面)、结构层(面)、构造层(面)的层 位、层数、厚度、岩性、分布范围以及岩土体物理力学性质等; 4在设计部门正式划定露大煤矿境界、首采区及拉沟位置 后,应进行专门的边坡工程岩土工程勘察工作。 4.1.6排土场边坡岩土工程察应对下列影响露天煤矿排土场 稳定性因素进行评价: 1地形、地貌、排土场基底岩土埋藏条件; 2水文地质条件; 采掘工艺及废弃物料堆排方式; 4 排弃物料的组成及基底岩土物理力学性质; 排土场场地条件的变化对环境的影响。 4.1.71 设计阶段应搜集露天煤矿的生产规模、服务年限、初步确定 的开采境界和开采方法、开采工艺、露天煤矿总布置平面图等资料。
4.1.8露天煤矿边坡工程岩土工程勘察除应符合本标准
尚应按现行国家标准《露天煤矿岩土工程勘察规范》GB50778的有 关规定执行。
4.2.1露天煤矿设计阶段的边坡岩土工程勘察宜与设计阶段相 适应,可划分为可行性研究阶段岩土工程勘察、初步设计阶段岩土 工程勘察、施工图阶段岩土工程勘察。成果应作为露天煤矿设计 阶段边坡设计的依据,应满足露天煤矿设计所需的工程地质资料 各帮边坡稳定分析、各帮边坡维护管理及防治监测的要求
4.2.2设计阶段边坡工程勘察应符合下列规定
1查明察区地层、岩性、产状,研究岩体的工程性质,并应 划分工程地质岩组,区分软弱岩层和风化破碎带; 2查明岩、土层空间分布、成因、时代,地下水埋藏特点和土
岩接合面特点,查明勘察区断层、褶皱、节理、裂隙等构造类型分 布、组合及其工程地质特征; 3查明勘察区软弱结构层(面)及分布、厚度及其工程地质 特征; 4 查明勘察区水文地质条件; 5 确定岩、土物理力学性质,并应重点研究潜在滑动面岩土 体的抗剪强度; 6查明勘察区不良地质作用的分布、成因、发展趋势和对边 坡稳定性的影响: 7对位于高应力区的高边坡,宜进行岩石原位地应力的测量 与分析; 8在地震基本烈度大于或等于7度的勘察区,应搜集和分析 区域地震资料,为抗震设计提供依据; 9查明地下水的类型、补给来源、理藏条件,地下水位、变化 幅度及与地表水体的关系; 10对稳定程度较低的边坡,应提出治理措施的建议
1查明内外排土场基底地层岩性及其分布、成因、产状、物理 力学性质; 2查明基底软弱结构层(面)的分布、厚度及其特性; 3查明水文地质条件; 4查明排土场察范围内的不良地质作用及采空区的分布、 发育,以及对排场基底稳定的影响; 5分析排弃物料的组成及物理力学性质; 勘探控制深度不应少于坚硬土层或基岩下5m~10m; 7分析排土场边坡和基底的稳定性。
生产阶段边坡出现崩塌、滑坡等严重失稳时,应组织专家
4.3.1生产阶段边坡出现崩塌、滑坡等严重失稳时,应
论证,并开展边坡专项工程勘
4.3.2生产阶段边坡工程勘察应充分利用已揭露岩土体对以往
勘察成果验证、校正、补充完善,进一步划分边坡岩土体稳定类型, 评价各边帮岩土体稳定性。边坡工程勘察应满足修改边坡设计或 边坡治理工程地质资料的要求
露的有利条件和已有的工程地质资料,并应安排工程地质补充测 绘、勘探和试验工作。
1利用已形成的边帮和采掘所揭露的岩体,进行工程地质测 绘和调查;对各类结构面进行测量、统计和组合类型划分; 2对边坡改(扩)建地段或稳定条件较差的边坡滑动面,应进 行工程地质钻探、井探和槽探; 3利用边帮对崩塌等失稳现象进行调查,分析失稳原因和类 型及破坏模式,并对不稳定边坡提出位移监测和采取治理要求; 4进行物探工作,确定采掘爆破导致的岩体松动的范围及岩 体风化程度: 5利用地下水监测资料和水文地质试验,核定水文地质特 征,确定或修改疏、降水设计; 6利用边帮采取岩土试样,进行室内物理力学性质试验;利 用台阶进行原位抗剪强度试验,确定控制性不利结构面的力学 参数。
5.1.1边坡稳定性评价应根据勘察阶段确定,评价精度应与察 阶段相适应。应在定性分析、定量计算基础上,结合监测结果综合 评价,并提出有针对性的工程措施建议
5.1.2边坡稳定性评价应按工程地质分区进行应以整
评价为基础对各边坡分段做出整体稳定性评价和局部稳定性评 价。采掘场边坡稳定性评价时,应对覆盖土体和岩体边坡稳定性 分别评价。
5.1.3边坡稳定计算应以极限平衡法为主、边坡稳定系数为
指标。土体和岩体边坡稳定性分析应根据破坏类型和破坏模式进 行分析计算。对安全等级为一级的边坡,宜采用数值分析法和边 玻稳定分析法进行边坡的应力场、变形场分析和渗流分析。边坡 稳定计算方法应按本标准附录B执行。
.1.4当存在滑坡、崩及岩堆、泥石流等不良地质现象时,
5.2.1边坡破坏模式、稳定状态和破坏趋势初步判断应采用工程
5.2.1边坡破坏模式、稳定状态和破坏趋势初步判断应采用工程 类比法、图解法等,然后再采用相应的计算方法。 5.2.2边坡稳定计算应根据边坡破坏机理选择二维或三维方法, 二维稳定分析计算应选择有代表性的地质部面。 5.2.3边坡稳定应按不同工况组合计算,边坡稳定系数应符合本 标准第3.0.7条的规定。爆破振动力和地震力荷载可采用拟静力
划图》GB18306的规定。当采用拟静力法时,爆破震动力和地震 力荷载计算应符合下列规定: 1抗震稳定计算时,各条块的地震惯性力应按下式计算:
式中F, 第i条块的水平地震惯性力(kN); a 设计地震加速度(m/s); 5 折减系数,可取0.25; β; 第i条块的动态分布系数,可取β.=1; W: 第i条块的重量(kN); 8g 重力加速度(m/s)。 2边坡稳定计算时,若考虑爆破振动力,各条块的水平爆破 力可按下列公式计算:
Fi=a,W g a=2元fV V,=K( VQ R
与采掘场地质条件、岩体性质、爆破条件等有关的系 数,由振动检测和测试数据获取。
5.2.4边坡稳定计算时,应考虑地下水、地表水对边坡
响,开应符合下列规定: 1岩体的自重在浸润线以上应采用天然重度,在浸润线以下 应采用浮重度。对有地下水渗流的岩体,采用浮重度计算时应考 虑渗透水压力作用,各条块的渗透水压力可按下式计算:
式中:Pwi 条块i的渗透水压力(kN); —水的重度(kN/m); V一一条块i单位宽度岩土体的水下体积(m); J一一条块i地下水渗透坡降。 2根据岩质边坡中地下水位线对边坡体某点的孔隙压力进 行估算时,可视岩体性质、结构面的发育及其连通程度,按类似工 程经验,对其水头进行折减; 3对降雨造成边坡坡体表层一定深度范围内形成暂态饱和 区的情况,在计算孔隙压力时,宜进行折减。 5.2.5岩体结构面抗剪强度指标试验应符合现行国家标准《工程 君体试验方法标准》GB/T50266的有关规定。已滑移的滑坡,其 滑动面的抗剪强度指标宜取残余强度,或取反分析强度值。 5.2.6岩体抗剪强度指标应采用室内试验、现场原位试验等方法 确定,无条件进行试验时,可采用反演分析、经验类比等方法综合 分析确定。排土场边坡应根据不同排弃物料组成和基底的岩土性 质,选择合理的计算参数。 出珍
5.2.7边坡稳定计算方法,根据边坡破坏类型和可能的破
1均质土体或较大规模破裂结构岩体边坡可采用圆弧滑 法计算;当土体或岩体中存在对边坡稳定性不利的软弱结构面时 宜采用以软弱结构面为滑动面进行计算;
5.3.2露天煤矿采掘场、排土场各分区边坡角应根据边 价结果确定。
5.3.3边坡稳定评价宜包括现状评估、预测评估,并考
1露天开采转地下开采、露井联采,或边坡体周围有坑道、 空区等分布; 2边坡坡顶存在自然山坡或人工堆载; 3 边坡安全距离内存在常年河流及承压含水层。 .3.4 边坡稳定评价宜包括下列内容: 1 边坡稳定初步判断,包括边坡稳定状态、滑坡模式等; 2 边坡分区稳定计算; 3 边坡稳定现状评估、预测评估; 4 边坡分区稳定边坡角度确定; 5 边坡治理措施; 6 边坡治理措施对提高边坡角可行性分析。 .3.5 边坡稳定评价报告宜包括下列内容: 1 项目概况; 2 场区气象、水文、地形地貌、地理交通等情况; 3 场区工程地质、水文地质情况及不良地质现象; 露天煤矿情况; 5 边坡地质条件、边坡分区、边坡破坏模式; 6 岩石、岩体及结构面等物理力学性质; 7 边坡稳定计算边界条件、参数选取及分区计算; 8 边坡稳定评价; 9 不良地质现象及边坡工程措施; 10 结论与建议; 11 附图、附表。
6边坡工程设计基本原则
6.1.1采掘场边坡设计应以整体稳定性评价为基础,根据工程地 质和水文地质条件确定最优边坡轮廓。工程地质条件复杂,有不 利于边坡稳定的岩体结构、构造、软弱夹层等因素时,尚应进行专 门的边坡工程地质勘察及岩土物理力学试验
35.1.6境界内重要建(构)筑物与排土场境界的安全距离宜大于 排土场边坡高度的1.5倍。必要时,安全距离必须经排土场边坡 稳定验算确定。
6.2边坡工程设计原则
6.2.1在进行边坡设计之前,应根据边坡高度、地质条件、露天煤 矿生产规模及危害程度等条件确定边坡类型和安全级别,以此确 定设计标准。
证,使真 边坡工程设计应结合采矿设计,要遵循动态设计”的设计 充分结合最新地质资料及现场实际条件进行设计,并在生产 行动态跟踪。
6.2.3边坡工程设计应结合采矿设计,要遵循“动态设计”的设计
想想,充分结合最新地质资料及现场实际条件进行设计,并在 中进行动态跟踪
6.2.4当需要时,边坡工程设计应考虑疏于排水,采取地表排水
6.2.5边坡工程设计应有相应的边坡防治及边坡监测措施。
.1.1露天煤矿边坡防治应采取预防为主、防治结合的原则
让或搬迁的地段应采取根治措施。 7.1.3 露天煤矿边坡防治措施宜采用下列方式: 1 控制合理的边坡角; 2 优化内排时机; 3 留置安全煤柱; 4 统筹安排采区; 5 降低动载荷; 6 防治水措施。 7.1.41 露天煤矿边坡防治的工程措施可采用水的综合治理、坡面 防护、支挡和减重压脚工程等方式。支挡和减重压脚工程一般有 抗滑挡墙工程、抗滑桩支挡工程、锚杆、锚索、上部减重工程、上部 减重下部压脚等。
7.1.5边坡植物防护措施宜采用下列方式:
1种草防护、铺草皮防护、土工网植草防护、蜂巢式网格植草 防护等; 2植树防护; 3客土植生植物防护、喷混植生植物防护、植生基质喷射防 护等。
7.2.1水综合治理应包括下列内容:
2.1水综合治理应包括下列内容
1采掘场及排土场边坡地表排水系统设计应按矿区工程地 质与水文地质条件、汇水面积、排水路径、截水沟排水能力等因素 确定。 2采掘场边坡地下水排水设计宜采用自流排水、集中排水 并巷排水和联合排水等方式。 3采掘场地表排水设计应符合下列规定: 1)采掘场排水方式应与采矿工艺相结合; 2)采掘场封闭圈以上宜采用截水沟自流排水方式。 4潜在滑坡区后缘应设置截水沟,对后缘裂缝应采取遮盖或 堵塞措施。 5对于山坡排土场,宜采用暗涵、盲沟等工程措施。 支挡结构应设置泄水孔。 7 边坡体疏排水孔应深入至潜在滑裂面以下。 7.2.2 削坡减重措施应符合下列规定: 1 削坡减重应结合采矿设计进行,并应满足边坡稳定性 要求; 2 削坡应分台阶确定,并应提出控制爆破施工工艺要求; 3 削坡减重、反压坡脚或其他边坡治理方式宜联合采用。 7.2.3 抗滑桩措施应符合下列规定: 1抗滑桩宜布置于滑坡体厚度较薄、推力较小,且锚固段地 基强度较高的地段。其平面布置、桩间距、桩长和截面尺寸等应经 技术经济比较确定。采用抗滑桩对滑坡分段阻滑时,每段宜以单 排布置为主,若弯矩过大,应采用预应力锚拉桩。 2抗滑设计应符合下列规定: 1)应提高滑坡体的稳定系数,达到规定的安全值; 2)抗滑桩所受推力可根据滑坡的物质结构和变形滑移特 性,分别按三角形、矩形或梯形分布考虑; 3)抗滑桩设计荷载应包括滑坡体重、渗透压力、地震力: 4)抗滑桩推力应按滑坡滑动面类型选用相应的推力计算
公式; 5)抗滑桩受荷段桩身内力应根据滑坡推力和阻力计算; 6)抗滑桩锚固段桩底端距离边坡有效长度不应小于嵌固段 深度; 7)当滑坡推力较大时,宜采用大截面矩形方桩和预应力 拉桩。
1)锚索与水平面的下俯倾角宜采用20°~30; 2)锚索锚固段应置于滑动面(带)以下稳定地层; 3)锚索锚固力及最佳锚固深度应通过现场拉拨试验确定: 4)抗滑桩纵向钢筋及箍筋应根据弯矩图和剪力图分段确 定,配筋计算及构造要求应符合现行国家标准《混凝土结 构设计规范》GB50010的有关规定
2.4锚杆(索)支护应符合下
1锚杆(索)使用年限不应低于边坡服务年限,其防腐等级也 应达到相应要求。 2当采掘场边坡变形控制要求较高或边坡靠帮后,其稳定性 较差时宜采用预应力锚杆(索)加固补强。 3采用锚杆(索)加固边坡时,应进行镭杆(索)基本试验。 4锚杆(索)的形式应根据锚固段岩王层类型、工程特性、锚 杆(索)承载力、锚杆(索)材料和长度、施工工艺等因素确定。 5锚杆(索)设计应符合下列规定: 1)锚杆(索)的轴向拉力标准值和设计值可按下列公式计算:
式中:Nak 锚杆轴向拉力标准值(kN); Hk 锚杆水平拉力标准值(kN); 锚杆倾角();
Htk Nak= cosα V,=roNal
Na 锚杆轴向拉力设计值(kN) rQ一一荷载分项系数,可取1.30。 2)锚杆钢筋、钢绞线截面面积计算应符合下列规定: 普通钢筋锚杆应满足下式的要求:
预应力锚索应满足下式的要求
KNak La> 元Dfhk
4)锚杆(索)杆体与锚固砂浆间的锚固长度应满足下式 要求:
KNak n元df,
式中:La 锚筋与砂浆间的锚固长度(m); d一锚筋直径(m); n一杆体(钢筋、钢绞线)根数(根); fh一一钢筋与锚固砂浆间粘结强度设计值(kPa),应通过试 验确定,当无试验资料时,参考相关规范取值。 6索预应力锁定值应根据地层条件及支护结构变形要求 确定,宜取轴向受拉承载力设计值的50%~65%。 7锚杆注浆应采用高压注浆,注浆材料应为C30纯水泥浆 或M30水泥砂浆。 8锚杆内锚固段可采用拉力集中型、拉力分散型、压力分散 型,外锚固端可采用墩台式、肋柱式、框架梁形式。 9锚杆原材料性能、构造设计及防腐处理应符合现行国家标 准《建筑边坡工程技术规范》GB50330的有关规定
8.1.1# 坡面防护与绿化宜结合项目主体、土地复基及水土保持 确定。 8.1.2 坡面防护可适用于下列条件: 1 边坡整体稳定; 2 边坡岩土体易风化,容易出现剥落或有浅层崩塌、滑落及 掉块。 8.1.3 坡面防护方案应根据下列因素并经技术、经济比较确定: 1 气候、水文、地形、地质条件; 2 材料来源及使用条件; 3 坡面风化、雨水冲刷等破坏作用; 4 坡面防渗; 其他因素。 8.1.4 主要坡面防护与绿化措施及选择根据现场实际情况确定, 坡面防护可选用下列方式进行护砌: 砌体护坡、护面墙; 2 石笼、土工织物等柔性防护; 砌块植物防护、骨架植物防护、格构植物防护: 4 抹面、捶面、喷砂浆、喷混凝土、挂网喷混凝土、喷钢纤维混 凝土、喷合成纤维混凝土; 5被动、主动柔性防护网; 6 草皮以及其他植物护坡; 7其他新型材料,包括生态、环保型柔性材料。 815临时防护措施应与永久防护工程相结合
8.1.6位于地下水和地表水较为丰富地段的边坡,应进行坡面防 护与排水措施的综合设计。
8.2.1护面墙应符合下列规定:
1护面墙除自重外,不应承担其他荷载当用于易受侵蚀的 土质边坡、易风化或严重风化的岩质边坡时,边坡坡度不应大于 1:0.5; 2护面墙墙背坡度与边坡坡度应一致,沿墙身长度方向每隔 10m~15m应设置一道伸缩缝;墙身应设置泄水孔,泄水孔后缘设 置反滤层; 3护面墙的基础应设置在可靠的地基上,埋置深度应考虑地 基的冻层深度; 4墙高不宜高于10m,每6m~10m应设置1m~2m的 平台。 8.2.2边坡绿化应符合下列规定: 1 应坚持安全、协调、持久、经济等原则; 2边坡绿化选用的植物应考虑气候、主质等生长因素,选择 死亡率低、抗病虫能力强、根系发达、固土能力强、适合当地生长的 植物; 3边坡绿化方法可选用铺设草皮、三维植被网、土工格室、喷 薄植草、栽植苗木等,坡面防护工程宜根据实际条件选择一种或一 种以上绿化方法: 4铺草皮适合迅速形成草坪的边坡,其坡度不宜超过1:1; 5三维植被网、土工格室适合强降雨或常年坡面径流的边 坡,其坡度不宜超过1:1.25。 8.2.3骨架植物护坡应符合下列规定:
2.2边坡绿化应符合下列规
3.2.3骨架植物护坡应符合下列规定:
1骨架可以采用浆砌片石或混凝土等材料,框架内宜结合坡 面绿化方法进行:
2骨架植物护坡坡度不宜天于1:1,每级坡高不超过10m, 应留设1m~2m的平台; 3 降雨量较大且集中的地区应设置接水槽。 8.2.4 锚索(杆)框架植物护坡应符合下列规定: 1 主体结构为锚索(杆)框架,框架内宜结合坡面绿化方法 进行; 2骨架植物护坡坡度不宜大于1:0.5,预应力锚索(杆)框 架结构高度不受限制,非预应力锚索(杆)框架结构高度不宜超 过 10m; 3降雨量较大且集中的地区应设置接水槽
9.1.2露天煤矿边坡工程监测应包括地表监测与地下监测。
,并综合考虑边坡工程实际监测需求,分别进行边坡巡视出 表及地下变形监测、应力监测、地下水监测、爆破振动监测 电监测等。
根据露天煤矿的具体特点、边坡工程地质条件、水文地质条 坡工程监测等级、变形特点和控制要求等,选择运用适宜的 丰段。在监测工作中应积极采用新理论、新技术和新方法
9.1.5露天煤矿边坡工程监测宜对下列特殊条件边坡工程的监
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