平朔東露天礦東幫邊坡穩(wěn)定性分析.pdf

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1、露天采礦技術(shù)2011年第2期·37·平朔東露天礦東幫邊坡穩(wěn)定性分析白鋒堂，劉維玉，郝繼峰，邵賓(中煤平朔煤業(yè)有限責(zé)任公司東露天礦建設(shè)項(xiàng)目部，山西朔州036006)摘要：平朔東露天在基建過(guò)程中非工作幫發(fā)生滑坡，直接影響礦坑的正常延伸和刷幫靠界，造成礦坑運(yùn)輸系統(tǒng)效率降低、運(yùn)距增加、成本上升。研究和分析了東露天礦首采區(qū)非工作幫的邊坡穩(wěn)定性影響因素及滑坡的成因，根據(jù)山西省特有的第三系紅粘土物理力學(xué)指標(biāo)性質(zhì)及地質(zhì)構(gòu)造，運(yùn)用極限平衡法對(duì)紅粘土天然狀態(tài)下與飽和水狀態(tài)下的邊坡穩(wěn)定性數(shù)值模擬分析。數(shù)值模擬結(jié)果顯示擴(kuò)幫后的邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，非工作幫邊坡滑體處要做相應(yīng)的防排水處理。關(guān)鍵字：邊坡穩(wěn)定性

2、；紅粘土；數(shù)值模擬中圖分類(lèi)號(hào)：TD824．7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1671—9816(2011)02—0037—031引言表1松散層物理力學(xué)性質(zhì)統(tǒng)計(jì)表平朔東露天煤礦是國(guó)家規(guī)劃的平朔礦區(qū)三大露地層巖性羹曩簪天礦之一，位于朔州市平魯區(qū)榆嶺鄉(xiāng)。礦區(qū)范圍東西長(zhǎng)4．42～5．47km，南北寬6．53—10．3km，總面積約48．73km：。國(guó)家發(fā)改委批準(zhǔn)的建設(shè)規(guī)模為20．OMt／a，設(shè)計(jì)服務(wù)年限為75a。平朔東露天煤礦于2o09年1月5號(hào)正式開(kāi)工建設(shè)，至2010年11月中旬，采掘場(chǎng)最低開(kāi)挖標(biāo)高至1310水平。由于露天礦的邊坡是人工開(kāi)挖形成的，巖性抗壓強(qiáng)／MPa度抗薏度抗度內(nèi)部巖體結(jié)構(gòu)和

3、構(gòu)造及其復(fù)雜，即使對(duì)局部邊坡有所了解，也不一定適應(yīng)其它部位。隨著采掘場(chǎng)外包剝離施工的開(kāi)展，東露天煤礦邊坡逐步揭露出來(lái)，原有的應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生變化，對(duì)邊坡穩(wěn)定性造成影響。2010年4月非工作幫的東北幫發(fā)生滑坡，滑體上緣在脆、風(fēng)化后松散，不抗凍，遇水潰裂。1380平盤(pán)，下部位于1340平盤(pán)，上寬67m，下寬113m，長(zhǎng)70m。3影響邊坡穩(wěn)定性的因素2巖土物理力學(xué)指標(biāo)露天礦邊坡是露天采礦活動(dòng)所形成的一種特殊構(gòu)造物。露天礦邊坡不穩(wěn)定將對(duì)采掘場(chǎng)生產(chǎn)人員和非工作幫上部主要為第三系、第四系土層，為山設(shè)備的安全帶來(lái)安全事故。但一味的放緩邊坡，則又西省特有紅粘土，本層干燥時(shí)土質(zhì)比較密實(shí)、浸水后不經(jīng)濟(jì)，

4、帶來(lái)更多的端幫剝離量。露天礦邊坡和地表土質(zhì)變軟，呈塑態(tài)。由于本層紅粘土的特性，遇降水連在一起，處在地應(yīng)力場(chǎng)內(nèi)，時(shí)刻受自然應(yīng)力的作人滲，存在發(fā)生滑坡的因素，巖土物理力學(xué)性質(zhì)見(jiàn)表用。同時(shí)，它又是礦山工程活動(dòng)的對(duì)象，受礦山工程1、表2。活動(dòng)的影響。影響露天礦邊坡穩(wěn)定性的因素很多，就泥巖、砂質(zhì)泥巖強(qiáng)度較低，為軟弱層，質(zhì)軟、性東露天煤礦首采區(qū)來(lái)說(shuō)，其主要影響因素有以下幾個(gè)方面。收稿日期：2010—11—23作者簡(jiǎn)介：白鋒堂(1966一)，男，山西山陰人，1988年畢業(yè)3．1巖石礦物成分與結(jié)構(gòu)構(gòu)造于阜新礦業(yè)學(xué)院采礦工程系露天開(kāi)采專(zhuān)業(yè)，學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)任中巖石是構(gòu)成巖體的物質(zhì)基礎(chǔ)。巖石的礦物組成

5、煤平朔煤業(yè)有限責(zé)任公司東露天礦建設(shè)項(xiàng)目部副經(jīng)理。和結(jié)構(gòu)構(gòu)造對(duì)巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)起到主要作用?！?8·露天采礦技術(shù)2011年第2期重盈田東露天礦第四系新生界、二疊系和石炭系地層主要近地下水比較豐富，周?chē)鷮?duì)其補(bǔ)給作用較強(qiáng)。而且從由黃土、粉質(zhì)粘土、泥巖、砂巖、煤層等組成的沉積巖石結(jié)構(gòu)面上分析，垮塌區(qū)位于基巖頂面相對(duì)較低巖。泥巖容易風(fēng)化崩解，使得巖石的工程地質(zhì)性能弱的區(qū)域。在垮塌區(qū)的北側(cè)，存在一處大型的空洞，是化和復(fù)雜。粉質(zhì)粘土干燥時(shí)土質(zhì)比較密實(shí)、浸水后土否存在水通過(guò)垮塌區(qū)流向空洞方向不詳。質(zhì)變軟，呈塑態(tài)。由于本層紅粘土的特性，遇降水入3．4爆破作用與震動(dòng)滲，存在發(fā)生邊坡崩落的現(xiàn)象。由

6、于在東露天煤礦東幫北側(cè)產(chǎn)生垮塌前，沒(méi)有3．2巖體結(jié)構(gòu)面特征進(jìn)行爆破作業(yè)，因此爆破對(duì)其沒(méi)有影響。結(jié)構(gòu)面作為巖體的一個(gè)重要組成部分，經(jīng)歷了3．5其它影響因素長(zhǎng)期的形成和發(fā)展，對(duì)巖體的穩(wěn)定性有重要作用。其(1)開(kāi)挖深度。邊坡在坡角相同的條件下，邊坡主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：越高穩(wěn)定性越差。發(fā)生滑坡的區(qū)域正是東露天煤礦(1)對(duì)于整個(gè)巖體來(lái)說(shuō)，巖體的結(jié)構(gòu)面都是弱開(kāi)挖邊坡較大的區(qū)域之一。層，比較破碎、較易風(fēng)化。結(jié)構(gòu)面中的裂隙往往被易(2)邊坡的幾何形狀。當(dāng)邊坡向采掘場(chǎng)凸出時(shí)，風(fēng)化的次生礦物充填，降低其抗剪強(qiáng)度。組成邊坡的土巖側(cè)向受拉力，由于巖石或土是抗拉(2)空隙、裂隙、節(jié)理等構(gòu)造面發(fā)育的巖

7、體，為地性很差的材料，所以在這種條件下邊坡穩(wěn)定性就差，表水的滲入和地下水的活動(dòng)提供了良好的通道，在有時(shí)發(fā)生局部垮塌。東露天礦發(fā)生垮塌的區(qū)域正是水的作用下巖石抗剪強(qiáng)度進(jìn)一步降低。這種形式的邊坡。1360到1370平臺(tái)沒(méi)有與垮塌區(qū)根據(jù)東露天礦施工以來(lái)的幾次小型崩塌或垮塌兩側(cè)的邊坡一樣到位，存在一個(gè)6m左右的差值。來(lái)看，在東露天煤礦沉積結(jié)構(gòu)面中存在泥質(zhì)軟弱夾層，是潛在的滑動(dòng)面，對(duì)露天礦邊坡的穩(wěn)定性造成影響。4邊坡穩(wěn)定性分析3．3地下水4．1計(jì)算方法露天礦滑坡，大量發(fā)生在雨后、雨季和解凍時(shí)Bisho