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1、 露天采矿技术 2 0 1 5 年第6 期 5 层边坡 从地层岩性强度看 褐煤虽然稍高一点 但 仍属软弱地层 因岩石成岩性差 强度低 边坡的滑 动模式以圆弧形切层滑动为主 根据地质报告 参考 相似的矿山情况 确定不同岩层强度见表 1 表 1 不同岩层强度表 目前边坡稳定分析方法较多 l l 矿山工程 中通 常采用极限平衡法进行边坡稳定性分析计算 本次边 坡滑移破坏模式采用传递系数法和简化 B i s h o p法 传递系数法 也称推力法 适用于边坡为折线型 滑面的稳定性计算 为通用方法 4 1 简化 B is h o p法 圆弧形滑移破坏模式计算方法 较多 但计算结果一般都偏于保守 采用国内最
2、常用 的简化 B i s h o p法 5 用于边坡的稳定性计算 2 计算剖面的选取 对露天采空区边坡选取典 型剖面进行边坡稳定验算 选择开采高差最大及坡 面最陡的 3个剖面 其 中北部采空区 1 个剖面 南部 采空区 2个剖面 3个剖面分别命名为 1 1 剖面 2 1剖面和 2 2剖面 边坡稳定验算剖 面位置如图 1 3 边坡治理前模拟分析 北部采空区 l 一 1 剖面 位 于露天采掘场东北部 岩性为第三系的师宗渡组 N 属于反 向边坡 地层岩性 由冲积相 湖泊相之 灰色 灰黄色松散砂砾 粉砂 粘土及少量沼泽相棕 色粘土组成 属于半成岩或者不成岩 通过模拟计 算 这个采区现状的安全 系数偏低
3、 在 1 0左右 这 主要是由于采掘场边坡过陡 组成边坡 的岩性属于 半成岩或者不成岩造成 的 南部采空区 2 1 剖面为工作帮 属逆层边坡 现 状边坡 的高度 为 7 0 8 0 m 东帮边坡断裂构造发 育 将原本 的松散 软弱岩体切割等支离破碎 使得 边坡稳定程度更加降低 而且在设计 的露天采掘场 东帮边界线附近多处进行不合理开采 导致边坡加 陡 形成陡坡或一面坡 边坡地貌凸凹不平 对边坡 的稳定产生较大影响 通过模拟计算 这个采区现状 的安全系数为 0 9 5 1 0 2 南部采空 区 2 2剖面在露天采掘场的东帮 属 逆层边坡组合形式 地层岩性主要为小龙潭组 N 湖泊相 沼泽相 的灰色
4、粘土 砂质粘土 少量粉砂及 泥质沼泽相褐煤 炭质粘土等组成 现状采掘场内滑 坡及边坡大面积开裂变形 现状边坡高度 8 0 m左 右 边坡角 4 0 一5 3 由于边坡角较陡 计算得到的 安全系数在 0 9 9 1 1 2之间 综上所述 采空 区边坡治理前边坡安全系数均 小于 G B 5 0 1 9 7 2 0 0 5 煤炭工业露天矿设计规范 中 非工作帮边坡服务年限在 1 0 2 0年时 边坡稳定 系数 为 1 2 1 3的规定 属不稳定边坡 必须对其 进行治理 2 露天采空区边坡治理措施 目前露天煤矿边坡治理的方法较多 适用条件 也有所差别 本矿随着北部拉沟向南推进 采空区边 坡未来将会被逐
5、渐剥离 形成新 的边坡 因此采空区 边坡治理后暴露时间是短期的 根据本矿实际情况 结合短期治理和长远利益 适合本矿最佳治理方法 为 回填压脚及清帮措施 即对下部高陡边坡回填压 脚 对上部高度边坡进行清帮 1 回填压脚措施 对煤层 出露边坡区域采取回 填压脚措施 一方面掩盖煤层露头 防止煤层长期暴 露引起 自燃 另一方面对煤层及煤层上岩体形成的 高陡边坡进行压帮 防止边坡滑坡 回填压脚的物料来 自北部重新拉沟基建 时的剥 离物 回填位置选择在露天采空区深度大 坡角陡及 煤层出露边坡处 目前露天煤矿 已经形成南 北 2 个 采空区 其 中北部采空区最终回填标高 1 3 6 0 m 回 填 区面积
6、1 2 7 9万 m 回填 量为 1 0 0万 m 南 部采 空区最终 回填标高 1 3 7 5 m 回填 区面积 8 6 9万 m 3 回填量为 5 0万 m 剥离物的回填既满足对露天采空区边坡治理要 求 又可对已露煤面进行覆盖 防止煤层自燃 但存 在二次剥离量 考虑到二次剥离量较少 且二次剥离 费用相 比边坡滑坡后治理费用少 因此对采空区进 行 回填是合理的 2 清帮措施 采空区回填后上部边坡 的坡度仍 然较陡 为此需要对上面边坡采取清帮措施 清帮的 剥离物不需要外运 直接进行回填压帮 剖面治理工 程图如 图 2 参照采掘场最终稳定边坡角 清帮处 理后 的稳定边坡角取 2 5 北部采空区清
7、帮标高为 1 3 6 0 m以上 清帮区面积 2 7 9万 m 清帮工程量为 1 6 5万 m 南部采空 区清帮标高为 1 3 7 5 n l 以上 清 6 露天采矿技术 2 0 1 5 年第6 期 清 竺 呦 图 2 剖面 治理工程 图 帮区面积 1 0 7 1 万 m 清帮工程量为 6 3 5万 m 清 帮工程量总计为 8 0万 m 回填压脚及清帮措施参 数见表 2 表 2 回填压脚及清帮措施参数 3 其它措施 根据南 北采空区多年来的生产实 践 未发现采空区内有明显的持续性地下水流出 采 空区排水主要为汇水面积内的大气降水 治理工程 结束后在采空区底部布设水泵 北部采空区通过水 泵将汇水
8、排人 附近的甸溪河 南部采空 区通过水泵 将坑 内积水排至其北侧沟谷中 通过排水可减少水 对边坡稳定产生的不利影响 3 露天采空区边坡治理后稳定性分析 为验证治理效果 治理后的剖面选取与现状边 坡稳定验算选取 的剖面位置相同 剖面治理前后稳 定性计算 图如图 3 采空 区边坡稳定计算结果详见 表 3 通过以上计算和分析 采取 回填压脚及清帮措施 后 边坡稳定系数均达到 1 2以上 满足规范要求 6 4 结语 1 通过对露天采空区边坡治理前后 的模拟对 比 图 3 剖面治理前后稳定性计算图 表 3 露 天采掘场 帮坡稳定性 分析计 算结果表 分析得出 治理工程的实施能够有效地提高边坡 的 稳定性
9、 降低滑坡 的几率 2 根据本矿 的实际情况 露天采矿区边坡治理 最有效 的方法是 回填压脚及清帮措施 3 由于露天采掘场采深大 采 区岩土体性质不 良 水文地质条件复杂 治理工程实施后应对露天采 空区边坡引起足够重视 建立相应的边坡监测系统 参考文献 1 张丽 黄英 任磊 等 边坡稳定影响因素及稳定分析 方法探讨 J 云南水力发电 2 0 0 7 2 3 4 2 2 2 6 2 方建瑞 朱合华 蔡永 昌 边坡稳定性研究方法与进展 J 地下空间与工程学报 2 0 0 7 3 2 3 4 3 3 4 9 3 郑颖人 赵 尚毅 时卫 民 等 边坡稳定分析的一些进 展 J 地下空间 2 0 0 1 2 1 4 2 6 2 2 7 1 4 顾宝和 毛尚之 滑坡稳定分析传递系数法的讨论 J 工程勘察 2 0 0 6 1 2 8 1 1 5 张鲁渝 郑颖人 简化 B i s h o p法 的扩展及其在非圆弧 面中的应用 J 岩土力学 2 0 0 4 2 5 6 9 2 7 9 2 9 6 G B 5 0 1 9 7 2 0 0 5煤矿工业露天煤矿设计规范 s 责任编辑 解连江
