一、项目概况
腾龙铁矿采场境界圈尺寸南北长1160m，东西宽260～550m，面积0.468km2，地处滦河古河道三级阶地。南侧边帮岩土体为砂砾(卵)石层，透水性和富水性极强。为扩大生产，采场需向南进行扩帮。在无止水措施下，一旦扩帮开挖，沙河、滦河将作为定水头补给水源，砾卵石层为涌水通道，会造成采场内大量涌水的灾难性后果；同时会出现管涌造成大面积滑塌。为此公司从2011年至2015年开展了可研、勘察、设计、治理施工和监测全过程技术服务。
迁安市赵店子镇腾龙铁矿实景图
二、场地条件
采场东侧4km有滦河，西侧2.4km有沙河流经矿区周边，地下水流向顺基岩面埋深自南西流向北东向。地层主要由上覆第四系地层、片麻岩岩层和磁铁石英岩矿层组成，其上覆第四系地层主要为洪冲积形成，由上部的粉细砂层、黏土层和下部的砾卵石层构成，呈明显的二元结构。扩采南帮上部第四系边坡坡体为粉砂和砾卵石层，卵石层内充填有粗砂，其透水性和富水性极强。
防水帷幕施工照片
三、工程问题和技术难点
采场地处滦河古河道三级阶地，且滦河近几年经河道改造，筑坝蓄水、建设湿地公园等工程，导致滦河水位上涨、河面加宽。矿区两侧有河流定水头水源补给，第四系砂层、卵地层透水性、富水性极强，矿坑涌水量较大。止水帷幕结构主要位于卵石层中，卵石层厚度约25m。止水帷幕结构位于边坡中部，其前后存在巨大的水头压力差，结构体抗滑移抗剪切完全靠墙前边坡土体被动土压力，为此设计保留了必要宽度；整体边坡的稳定与止水帷幕结构的稳定性，二者密切相关，相互作用影响，任何一方变形失稳均将导致工程破坏，造成严重后果。
边坡加固与止水方案平面布置图
2-2剖面边坡止水总体方案设计图
四、技术创新和特色
项目实施关键是地下水控制要面对动态开采边帮上部深厚（厚度超过40m）砾卵石承压含水层，治理难度很大。在可行性研究的基础上，对止水结构轴线进行详细勘探，掌握详细地层分布和地下水涌水状况，采用上部粉细砂层潜水明沟排水，基脚设置石笼护坡；下部砾卵石层微承压水设止水效果好又兼具支挡功能的地下连续墙作帷幕止水结构；优选出符合规范要求的最大安全边坡角，确定了南扩帮分台阶边坡设置和止水帷幕的安全位置。工程采用固坡止水方案，地下水渗流控制效果显著；边坡处于稳定状态，确保了矿山采场扩帮顺利剥采靠界，避免了矿山开采大量排水对周边环境的影响，保护了珍贵的水资源。
止水前后边坡安全系数对比
止水前后边坡日涌水量对比
五、工程效益与效果
项目针对南帮扩采终了边坡高近200m的露天矿山，成功解决了腾龙露天铁矿所面临的涌水量大且边坡难以自稳的难题，采场砾卵石层和基岩裂隙水的日常涌水量仅为合同要求数量的30%，加固和止水效果良好，满足规范要求，为矿山的继续生产提供了安全保障，取得了较大的经济效益。该项目的成功示范，又在迁安、滦县的多处类似矿山实施了类似工艺、方法，均收到良好效果。经腾龙矿初步估算所产生的直接经济效益约3.15亿元。
2019年冶金矿山科学技术奖
2020年冶金科学技术奖一等奖
六、承担单位简介
中勘冶金勘察设计研究院有限责任公司是集测绘、岩土工程咨询、勘察、设计、施工、检测与监测、环境评价与治理、地灾防治勘查设计施工等为一体的大型综合类勘察设计研究单位。1954年创建于北京，70年代初迁址于河北省保定市，公司2005年完成整体改制，2014年9月获国家级高新技术企业称号。企业注册资本5000万元。公司现有职工401人，省级勘察大师2人，正高级工程师24人，高级职称71人，中级职称104人；各类注册师127人。成立60多年来，公司出色完成了国内外数千项工程，获得国家和省部级科技进步奖、优秀工程勘察奖、工程鲁班奖、百年精品工程奖等大奖三百余项。
单位名称：中勘冶金勘察设计研究院有限责任公司
单位地址：河北省保定市竞秀区东风中路1285号
联系电话：0312-3094037
官网网址：www.zkyjkc.com