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文檔簡介

1、xxxxxxxxxxXX艮責(zé)任公司XXX煤礦排土設(shè)計編制單位:XXX1礦地測技術(shù)科編制日期:二0二0年xxxxxxxxxxXX艮責(zé)任公司xxx1礦i排土設(shè)計編審人員項目編審姓名專業(yè)僉 子編與人XXX采礦XXX采礦技術(shù)負(fù)責(zé)人XXXX測繪第一節(jié)礦田概況 1第二節(jié)資源條件 3第三節(jié) 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)特征9第四節(jié) 排土場邊坡穩(wěn)定11第五節(jié)邊坡監(jiān)測 17第六節(jié) 排土場布置19第七節(jié)排土技術(shù)參數(shù)21第八節(jié)質(zhì)量要求 23第九節(jié)安全要求 24第十節(jié)安全防范措施251第一節(jié) 礦田概況一、交通位置1、位置XXXXXXXXXXXX 有限責(zé)任公司 XXX 煤礦 (以下簡稱XXX 煤礦) ,位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市

2、東勝煤田銅匠川詳查區(qū)的東南部, 行政區(qū)劃 屬于準(zhǔn)格爾旗神山鎮(zhèn),礦區(qū)的地理坐標(biāo)為:東經(jīng):XXXXX北緯:XXXXXXXX2、交 通本區(qū)交通以公路為主,XXX煤礦北行1.2公里可達(dá)神弓公路,沿神 弓公路北行6公路即可到達(dá)109國道,沿國道西行9公里與包頭府谷公 路相連,沿包府公路到東勝市約 10公里,東勝包頭有運煤專線,里程 為 100 公里。本礦交通極為便利。詳見交通位置圖(圖 1-1-1) 。26素送樹林召新民堡壕蓿亥樹柳河喇嘛灣大路鹽店布爾陶東孔兌德勝西塔拉壕臺子哈岱高勒準(zhǔn)格爾水布爾洞高勒魏家:天峰坪烏馬柵布爾臺格新廟布連水羊市培大昌汗:大路期.敖斯?jié)櫶蘸S二古城包潤哈岱準(zhǔn)格爾第./n .岱

3、篙勒病h哈岱高勒:一木g柳柳塔西營子哄手圖1-1-1 交通位置圖二、地形地貌礦區(qū)的地形特征為侵蝕性丘陵地貌,西北高、東南低,基本呈一斜坡狀。區(qū)內(nèi)地形復(fù)雜,受毛烏素沙漠的影響,本區(qū)大部被風(fēng)積沙覆蓋,區(qū)內(nèi)溝谷縱橫,多為向源侵蝕。三、水文區(qū)內(nèi)由西北向東南流向的楊森XXX位于礦區(qū)的西部,中部為 XXX 支流,大體上形成 “平行狀 ”水系,礦區(qū)的北部有一較大溝流過,為本區(qū)內(nèi)的間歇性地表水體。四、氣象本區(qū)氣候?qū)侔敫珊怠?半沙漠的高源大陸性氣候, 冬季嚴(yán)寒, 夏季炎熱,春季多風(fēng),秋季涼爽,全年少雨,溫差較大,無霜期短,冰凍期長,最大凍土深度1.50m。降雨量多集中于7、8、9三個月,年降雨量為194.753

4、1.6mm,年蒸發(fā)量為2297.42833.7mm,蒸發(fā)量是降水量的45倍。春 冬兩季風(fēng)力較大,一般在 4 級以上,最大風(fēng)力可達(dá)10 級,風(fēng)向多為西北風(fēng)。五、地震依據(jù) “中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖 ”得知:本區(qū)所處地域地震動峰值加速度(g)為0.10,對照烈度為7度,據(jù)了解本區(qū)近年來未發(fā)生過地震。第二節(jié) 資源條件一、礦田地層構(gòu)造(一)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造1、區(qū)域地質(zhì)東勝煤田銅匠川區(qū)內(nèi)大部被風(fēng)積沙及黃土覆蓋, 基巖在詳查區(qū)東部的較大溝谷中出露, 依據(jù)地面地質(zhì)及鉆孔等資料可知, 區(qū)內(nèi)地層由老至新有:上三疊統(tǒng)延長組(丁3丫)、中下侏羅統(tǒng)延安組(Jl-2y)、中侏羅統(tǒng)直羅組(b)、 中侏羅統(tǒng)安定組Qa)、上侏羅下白

5、惡統(tǒng)志丹群(J3-k1Zh)、第三系(N2)、及第 四系(Q)。詳見東勝煤田區(qū)域地層表(表 1-3-1)。2、區(qū)域構(gòu)造:東勝煤田銅匠J I區(qū)位于鄂爾多斯臺向斜東勝隆起之東南邊緣地帶, 基 本構(gòu)造形態(tài)表現(xiàn)為一單斜構(gòu)造,巖層走向 N25W,傾向S65W,傾角1 3。,具有寬緩的波狀起伏。東勝煤田銅匠川礦區(qū)地層一覽表表 1-3-1地層 單位厚度(M) 取小取人 平均巖性第 四 系Q全新統(tǒng)Q40 68.2416.41主要由風(fēng)積砂層,次為河流淤積、洪積層。風(fēng)積砂成份以細(xì) 粒石英為主,沙流淤積層巖性為砂、 粉砂或礫石,洪積層以砂、 (樂石為主。更新統(tǒng)Q3上部為淤積層,巖性為砂、粉砂及黑色土壤,底部為馬蘭黃

6、 L巖性為淡黃色亞砂土,柱狀節(jié)理發(fā)育,含鈣質(zhì)結(jié)核。不整 小于老地層之上。第系R上 新 統(tǒng)N20-10.144.43上部為粉紅色砂質(zhì)粘土、亞砂土,下部為灰色、桔黃、棕紅 色礫巖夾棕紅、棕黃色砂巖,分選及滾園度差,呈半膠結(jié)狀態(tài), ,散。不整合于老地層之上。上侏羅下白堊統(tǒng)J3 K1zh7.37 185.8585.86上部以醇紅、粉紅及灰綠色的細(xì)、粉砂巖為主,局部含礫,質(zhì)膠結(jié),較疏松,具大型斜層理。下部為紫紅、稻黃色的雜&礫巖及含礫粗砂巖互層,夾粉砂巖,礫石以花炭巖、花肉片 卜巖、石英巖等組成。分選差,磨園中等,泥質(zhì)膠結(jié),較疏松。 “卜伏地層呈不整合接觸。中 侏 羅 統(tǒng) J2安士7E組J2a11.26

7、 48.7427.47升-套紫紅、醇紅、黃棕色中、細(xì)粒砂巖,中夾灰紫色砂質(zhì) 心巖。底部為淺黃色,向上變?yōu)闇\紫色的巨厚層狀砂巖。與下 卜地層呈假整合接觸。直 羅 組J2Z15.56 161.8596.07上部升-套雜色的細(xì)、中粒砂巖,顏色為灰白、灰黃、灰蘭、 同綠、灰紫色等,泥質(zhì)或粘土質(zhì)膠結(jié)。底部為厚層狀的灰黃色 ,粗粒砂巖,局部相變?yōu)樯百|(zhì)泥巖。含較多鐵質(zhì)、泥質(zhì)結(jié)核。底部局部含1號煤層。與卜伏地層呈假整合接觸。中 下侏 羅統(tǒng) Jl-2Y上uU 石段J1-2Y339.70 84.0963.06上部主要由灰白色中、細(xì)粒砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖 及2號煤組成。底部為灰白、黃綠色細(xì)、粉砂巖及泥巖,具

8、小 口波狀層理及水平層理。與卜伏地層呈整合接觸。中uU 石段J1-2Y233.10 78.3063.77主要由灰 深灰色粉砂石、砂質(zhì)泥石、細(xì)砂石和3、4萬煤,組成。底部為厚層狀灰白色中、細(xì)粒砂巖,具波狀層理、楔 犬交錯層理和水平層理。與下伏地層呈整合接觸。下uU 石段11J1-2Y13.66 96.9764.96主要為灰、灰白色細(xì)砂巖、粉砂巖及灰黑色、黑色泥巖、 砂質(zhì)泥巖、煤組成。含 5、6號煤組。底部為灰色灰白色的細(xì) 中粒砂巖,局部相變?yōu)榇稚皫r或礫巖, 發(fā)育大型槽狀交錯層理。 h卜伏地層呈假整合接觸。上三疊統(tǒng)T3y 132.80由灰綠色、灰白色細(xì)、中粒石英砂巖組成,含較多云母及少 ,的暗色礦

9、物,粘土質(zhì)膠結(jié),局部地段頂部有明顯的風(fēng)化殼產(chǎn)(二)礦田地質(zhì)構(gòu)造1、礦田地質(zhì)本礦田位于銅匠川詳查區(qū)的東南部, 地形切割較為嚴(yán)重,約有50%的 地段被第四系風(fēng)積砂與黃土覆蓋,其它為基巖出露,出露的地層為侏羅系 中下統(tǒng)延安組,據(jù)鉆孔資料揭露,區(qū)內(nèi)地層由老到新有:(1)上三疊統(tǒng)延長組:(T3-y)巖性特征為灰綠、灰白色中粒石英砂巖,含較多的云母及少量的暗色 礦物,中上部夾煤線或油頁巖,該組地層為煤系地層的沉積基底。(2)中下侏羅統(tǒng)延安組(J-2Y)該組為本區(qū)主要含煤地層,巖性主要為灰、灰白色砂巖及深灰色泥巖、 砂質(zhì)泥巖和煤組成,該組地層的上部含煤性較好,發(fā)育的煤層厚度大,層 位穩(wěn)定,本礦所采的3-1煤

10、層就位于延安組的中上部,下部含煤性也較好, 5-1煤層厚度較大,平均5.37米,為全區(qū)可采的穩(wěn)定煤層,其它煤層為大 部可采的較穩(wěn)定與不穩(wěn)定煤層。該組地層平均厚度為206.22米,與下伏地層呈假整合接觸。(3)中侏羅統(tǒng)直羅組:(J2Z)該組地層巖性為一套雜色的細(xì)、中粒砂巖,泥質(zhì)或粘土質(zhì)膠結(jié),較疏松,含有鐵質(zhì)結(jié)核和硅化木。區(qū)內(nèi)所有鉆孔揭露,由于遭受后期剝蝕,厚 度在橫向上變化較大,為 2.02152.23米,平均厚度119.52米,與下伏 地層呈假整合接觸,該組地層僅在核實區(qū)西北角殘存并出露。( 4)第三系上新統(tǒng)(N2)區(qū)內(nèi)零星賦存, 主要巖性下部為灰色、棕黃色礫巖夾棕紅色砂巖,呈半膠結(jié)狀態(tài),松散

11、;上部為粉紅色砂質(zhì)粘土、亞砂土,含白云母碎片及鈣質(zhì)結(jié)核,該層不整合于老地層之上,厚度3.4412.52米,平均7.68米。( 5)第四系(Q)區(qū)內(nèi)廣泛分布,不整合于老地層之上,底部為更新統(tǒng)馬蘭組黃土( Q3m) ,巖性為淡黃色亞砂土,柱狀節(jié)理發(fā)育,含鈣質(zhì)結(jié)核,厚約 12 米; 下部為更新統(tǒng)淤積層(Q3ai2)巖性為砂、粉砂及黑色土壤層,局部賦存; 上部為全新統(tǒng)風(fēng)積砂(Q4eol ) ,在區(qū)內(nèi)大面積覆蓋。2、礦田構(gòu)造:本區(qū)位于銅匠川礦區(qū)東南部, 其構(gòu)造特征和銅匠川礦區(qū)相一致, 為一 向SW傾斜的單斜構(gòu)造,地層傾角13。褶曲與斷層均不發(fā)育,無巖漿 活動,為簡單構(gòu)造地區(qū)。二、含煤地層本區(qū)的含煤地層為

12、中下侏羅統(tǒng)延安組( J1-2Y) , 為一套以內(nèi)陸盆地沉積為特征的碎屑巖含煤建造。依據(jù)其巖性、巖相及含煤特征,將該組地層劃分為上、中、下三個巖段,自下而上分述如下:1、下巖段(J1-2y1 )該巖段位于延安組下部,巖段厚度為56.7396.97米,平均72.05米。 底部主要為一套由中粗粒砂巖或含礫粗砂巖組成的粗碎屑巖。巖石呈灰白色,碎屑成分主要為石英,其礦物成熟度及結(jié)構(gòu)成熟度均較高,粘土質(zhì) 膠結(jié),具角度較緩的交錯層理。中上部為一套由砂巖、泥巖及煤層構(gòu)成的 含煤沉積。砂巖層厚度相對較小,橫向上連續(xù)性較差,具槽狀交錯層理。在粉砂巖及泥巖中發(fā)育水平層理、波狀及透鏡狀層理,局部可見小型交錯層理、浪成

13、沙紋交錯層理。含豐富的植物化石,但一般保存不好,多為植物莖部及葉部殘片。該段發(fā)育5、6號兩個煤組,415個煤分層。具含煤層數(shù)多,層間距小,煤層厚度除5-1 煤層達(dá) 5 米左右外,其它煤層厚度均較小,橫向上變化大的特點。與下伏地層呈假整合接觸。2、中巖段(J1-2Y2) :5 號煤組頂板砂巖至 3 號煤層頂板砂巖底界, 該段的巖性主要為灰色、深灰色的粉砂巖、砂質(zhì)泥巖與3-1、 4-1 號煤組組成。 局部常相變?yōu)榇稚皫r及泥巖。在煤層底板常出現(xiàn)砂質(zhì)粘土巖和根土巖。尤其是在 3-1 號煤層底板,??梢姷揭粚由百|(zhì)粘土巖或粘土巖。該段巖層主要由灰白色中細(xì)粒 砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖及煤組成,巖段厚度為

14、49.9368.70米,平均厚度 62.81 米。分選、滾圓度均較好。層理以波狀及交錯層理較為常見。植物化石極為豐富,且保存完整。動物化石主要是瓣鰓類、介形類的淡水動物化石。與下伏地層呈整合接觸。3、上巖段(J1-2Y3) :由3號煤組頂板砂巖至延安組頂界,全段厚度12.3439.59米,平均厚度 28.66米, 該段賦存有2號煤組。 巖性以灰白色的中細(xì)砂巖、 粉砂巖、砂質(zhì)泥巖和 2 號煤組組成。其中粗碎屑巖在本段占有很大比例,并多以透鏡體出現(xiàn)。在各類巖石成因標(biāo)志上顯示出以小型波狀及交錯層理為主,屬板狀和槽狀類型。泥質(zhì)膠結(jié)為主,含有少量炭屑和植物化石,并呈水平狀分布,與下伏地層呈整合接觸。三、

15、含煤性在延安組含煤地層中, 自上而下各巖段均有煤層賦存。 由于各煤層所處環(huán)境位置不同,致使各巖段煤層發(fā)育情況及含煤性亦各不相同。延安組含煤地層中含煤1018層,一般為1416層;含煤總厚度為12.9928.41 米,平均20.57米。含可采煤層6層,可采煤層總厚度10.1420.98米,平均 15.36米。 延安組地層平均厚度為 206.22米, 該組地層總含煤系數(shù)為10%,可采含煤系數(shù)為8.2%。依據(jù)延安組各巖段的環(huán)境及巖性特征、煤層自身的發(fā)育情況及組合關(guān) 系,將區(qū)內(nèi)煤層自上而下劃分為 2、3、4、5、6五個煤組,11個分煤層。 其中2號煤組位于上巖段(Ji-2y3),內(nèi)含2-1及2-2兩個

16、煤層,2-1煤層在 本區(qū)遭受剝蝕,不發(fā)育,2-2煤層也遭受剝蝕,在區(qū)內(nèi)大部殘存。上巖段 中含煤17個分層,一般為23層。含煤總厚度3.6211.92米,平均 7.92米。上巖段地層總厚度平均為67.65米,巖段含煤系數(shù)11%; 34號 兩個煤組位于中巖段(J2)。主要含3-1、4-1煤層。該巖段中含煤28 層,一般35層。含煤總厚度6.2511.26米,平均8.83米。中巖段地 層平均厚度為62.81米,其含煤系數(shù)為14%; 5、6號兩個煤組位于下巖段(J1)。兩煤組自上而下可分出 5-1、5-2、6-1中、6-1下、6-2中、6-2 下六個主要煤分層。下巖段中含煤 415層,一般811層。含

17、煤總厚。XXX煤礦各煤層情況一覽表表 1-3-2煤層厚度煤層間距(m)頂板 底板可采 情況穩(wěn)定 程度取小-取人 平均取小-取人 平均2-20.26-1.350.81砂質(zhì)泥巖 細(xì)砂巖局部 可采不穩(wěn)定38.983-11.40-4.523.59砂質(zhì)泥石、砂石 砂質(zhì)泥巖、泥巖大部 可采不穩(wěn)定17.52-35.5228.604-10.23-2.661.57泥石、砂質(zhì)、泥石、細(xì)砂石、 泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖大部 可采不穩(wěn)定23.58-45.195-14.72-6.025.3734.07全區(qū) 可采穩(wěn)定8.77-15.3911.116-1中0.70-1.070.92大部 可采較穩(wěn)定8.73-26.7818.0

18、36-2中0.29-1.631.13局部 可采不穩(wěn)定第三節(jié) 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)特征一、工程地質(zhì)特征1、松散層的土工試驗本區(qū)第四系松散層覆蓋面廣,厚度為0.5033.25米,一般厚度為9.05 米。為了說明區(qū)內(nèi)松散層的工程地質(zhì)特征,從土樣試驗成果可知:檢散層比重為2.69g/cm3;滲透系數(shù)為5.6Xl03m/s,不均勻系數(shù)為2.18,含水 量為 2.4%;孔隙度為39%,天然休止角在干燥狀態(tài)為40度,含水狀態(tài)為30 度。2、基巖巖石物理力學(xué)試驗詳查區(qū)內(nèi)有專門性的地質(zhì)巖樣鉆孔 2 個,其巖石力學(xué)試驗資料,可作為本區(qū)巖石力學(xué)性質(zhì)的綜合評價依據(jù)。根據(jù)測試結(jié)果,將巖石分為三類,即:砂巖類、粉砂巖、泥巖

19、類。按照抗壓強度的大小,分別確定巖石的堅硬級別。( 1) 2-2煤頂板巖石力學(xué)性質(zhì):1)砂巖類:容重為2.0892.497g/cm3,一般為2.341g /cm3??紫堵蕿?4.5520.66%, 一月殳為10.66% 凝聚力為3.4810.96兆帕。抗剪強度隨 著角度的增加正應(yīng)為18.44.3兆帕,剪應(yīng)力為18.49.0兆帕,測試角分 別為45、55、65三個角度(下同)。具有抗剪強度由硬級軟級的變化 趨勢。抗壓強度為13.343.5兆帕,一般為31.85兆帕,屬硬特硬級。2)粉砂巖類:容重為 2.3502.493g/cm3,一般為2.432 g/cm。其它各 項指標(biāo)近于砂巖類。抗壓強度為9

20、.952.4兆帕,一般為35.99兆帕,屬軟 特硬級。3)泥巖類:容重為2.1902.467 g/cm3, 一月殳為2.420g/cm3。孑L隙率 為6.0313.37%, 一月殳為7.57% 而泥巖類的軟化系數(shù)為 0.180.87, 一 般為0.41,為遇水易軟化的巖層。天然狀態(tài)下的抗強度為9.446.5兆帕, 一般為31.8兆帕,屬軟特硬級。4) 2-2煤巖石力學(xué)性質(zhì):容重為 1.2601.368 g/cm3, 一般為1.306 g/cm3o孔隙率為2.158.69 g/cm3, 一般為6.56 g/cm3o抗壓強度為17.7 26. 2兆帕,一般為 22.2 兆帕,屬硬巖級。(2) 2-

21、23-1號煤頂板巖石物理性質(zhì):1)砂巖類:容重為2.0592.530 g/cm3, 一般為2.257g/cm3。孑L隙率 為2.5622.42%, 一般為15.27% 凝聚力為3.798.39兆帕,一般為6.20 兆帕。抗剪強度具有隨著角度的增加,應(yīng)力呈減小的變化。正應(yīng)力為17.0 3.4,剪應(yīng)力為17.07.5兆帕??箟簭姸葹?6.760.5兆帕,一般為36.2 兆帕。屬硬特硬級。2)泥巖類:容重為2.3602.486 g/cm3, 一般為2.423g/cm3。孑L隙率 為5.0210.45%, 一月殳為4.73%。凝聚力為3.527.55兆帕,一般為5.98 兆帕。而軟化系數(shù)為0.180.

22、51, 一般為0.39。是極易軟化易軟化的巖 石,具有失水分解成片狀和粉末狀的性質(zhì)。剪應(yīng)力的變化同上,正應(yīng)力為16.02.9兆帕,剪應(yīng)力為16.06.8兆帕??箟簭姸葹?5.187.6兆帕, 一般為 37.7兆帕。屬特硬級。該段內(nèi)的粉砂巖,介于泥巖類與砂巖類之間,各項力學(xué)試驗指標(biāo)近于砂巖類,屬特硬級巖層。3) 3-1號煤巖石物理力學(xué)特征:容重為 1.241.346g/cm3, 一般為 1.298g/cm3??紫堵?.0210.79%, 一般為6.82% 抗壓強度為10.121.7 兆帕,一般為17.1兆帕,硬級屬軟中等。二、水文地質(zhì)(一)水文地質(zhì)條件本礦位于銅匠川礦區(qū)的東南部,地形切割比較嚴(yán)重

23、,溝谷十分發(fā)育,地表水體較為集中,地下水體較為分散,屬地表逕流區(qū)。水文地質(zhì)條件為一類二型。區(qū)內(nèi)地形相對高差較大,最高點位于區(qū)西北部,標(biāo)高為 1465 米。最低點為XXX標(biāo)高為1385米,地形上為一個北西高,南東低的斜坡狀山地。本區(qū)主要研究2-2 煤頂板直接充水層與第四系松散層之間的相互關(guān)系, 3-1、 4-1 號煤主要含水巖段、 隔水巖段的特征及充水方式, 其次是 4-1 煤組以下的地下水的主要特征及對未來礦坑的影響。該區(qū)地下水的補給、逕流、排泄條件,三者相互依存,條件簡單。主要充水以第四系松散層補給2-2煤頂部潛水。 其次是以裂隙為主的承壓水。區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件簡單,可劃為一類一型,但溝谷地段

24、為一類二型。第四節(jié) 排土場邊坡穩(wěn)定一、排土場基底及排棄物料概述外排土場位于首采區(qū)南部,外排土場基地第四系(Q)覆蓋層為黃土堆積,由沖積、風(fēng)積、洪積和坡積物組成,以黃褐色、灰白色、淺黃色、雜色粉砂、細(xì)砂、亞砂土、砂土、殘積礫石及灰黃色、淺灰色含礫粗、細(xì)砂等組成。揭露地層厚度2.50m35.43m,平均14.84m。排土場基底較穩(wěn)定、平坦,對露天礦邊坡穩(wěn)定影響小,不受地表水影響。露天礦外部排棄物料由表層沙土、各種泥巖與砂巖的混合物所組成。大部分為泥巖,占所有剝離物的75以上。內(nèi)排土場位于5-1 煤層底板以上,基底為泥巖,基本呈水平狀態(tài)。排棄物料一般按地層順序排放,只有局部存在混排現(xiàn)象?;资艿叵掠?/p>

25、水及大氣降水的影響,認(rèn)為有殘余水存在。二、排土場邊坡穩(wěn)定計算1、影響排土場穩(wěn)定性的因素1)邊坡高度( 2)坡面角度( 3)基底傾斜角度( 4)物料抗剪強度指標(biāo)( 5)地表水的沖蝕( 6)其他外在因素以上各因素均不同程度上制約著排土場邊坡穩(wěn)定性。2、在無排土場有關(guān)工程地質(zhì)資料情況下,作以下假定。( 1)排棄物料抗剪強度指標(biāo)由類比法取得。容重 r=1.95t/m 3內(nèi)摩擦角 26凝聚力C=1KPa( 2)排土場基底基本水平且穩(wěn)定( 3)排棄物料邊坡的潛在滑動模式為圓弧滑動。( 4)計算中考慮地震影響排土場幫坡體是由土沙和巖石混合物料排棄而成, 分層排棄的土沙和巖石, 在順臺階坡面上分層不很明顯,

26、松散體又經(jīng)壓實已產(chǎn)生再生凝聚力。所以滑坡破壞模式也是上部垂直裂縫,下部呈圓弧面滑落,如果基底不穩(wěn)定,還將牽動基底隆起或基底順層滑坡。根據(jù)排棄物料巖性組合分析, 未來排土場邊坡潛在滑動模式可能為圓弧切底滑坡。3、計算方法( 1)滑動模式確定根據(jù)工程地質(zhì)巖性組合特征,巖層產(chǎn)狀,構(gòu)造的分布情況及采場邊坡形成的條件來看,未來邊坡滑動模式主要是切割弱層而產(chǎn)生圓弧滑動?;瑒幽J饺鐖D 2-2-1 所示。圖2-2-1預(yù)想滑面示意圖設(shè)計以端幫幫坡角做為采場邊坡穩(wěn)定計算的目標(biāo),計算在什么角度的邊坡條件下,端幫和工作幫的穩(wěn)定系數(shù)。其計算方法為Bishop 法。根據(jù)計算分析可知:在邊坡高度155m時,幫坡角38/急定

27、系數(shù)1.302,滿足設(shè)計規(guī)范要求,設(shè)計所確定的露天礦境界以此為據(jù)(2)計算方法計算方法采用了 Bishop條塊法,采用迭代法逐次逼近求解。采場預(yù)想滑面示意見圖2-2-1。數(shù)學(xué)模型如下:F= X/(1 Y/F)z_Q式 中:X=Ci+ (rhi-rWhWI) tg(|)iXi/cosoiY=tg d tg )Z=rhiAXi Sind1Q= 2 rw Z2 /R必須滿足條件:r hi rw hwi c tg i / F 0(1) 5=1 Y/F(2) cos (1+Y/F) 0.2式中:F穩(wěn)定系數(shù)Ci瞬日寸粘結(jié)力r 巖石容重hi 條塊高度rW水容重hwi水位高i 瞬時內(nèi)摩擦角 Xi 條塊寬度d條

28、塊底面傾角Q張裂隙水的水平作用力有效正壓力經(jīng)計算,外排土場排棄高度95m,邊坡角22,穩(wěn)定系數(shù)為1.37。內(nèi) 排土場排棄高度為80m左右,邊坡角23。,穩(wěn)定系數(shù)為1.33。原設(shè)計排土 場最終邊坡角為18。,該礦實際外排土場邊坡角度大于34。,并沒有產(chǎn)生滑 坡現(xiàn)象。故本設(shè)計外排土場邊坡角選擇22。,內(nèi)排土場邊坡角選擇23。設(shè) 計所取用的邊坡角滿足露天礦排土場邊坡的穩(wěn)定性要求。同采場一樣,在本礦進(jìn)行進(jìn)一步的邊坡工程地質(zhì)勘探工作后根據(jù)具體 條件對上述露天礦邊坡角進(jìn)行修正。排土場穩(wěn)定系數(shù)、幫坡角與深度關(guān)系見插圖2-3-1排土場幫坡角0c與穩(wěn)定系數(shù)K關(guān)系曲線。1.5001.4001.3001.2001.

29、1001.0000.9000.8000.7000.6000.5000.4000.3000.2000.1000.000152025303540455055推上場幫坡角。砥定系教朕系曲線插圖2-3-1三、保持排土場邊坡穩(wěn)定的措施1、依據(jù)剝離物的強度調(diào)整排棄順序堅硬物料排在邊坡的下部,排土場中部可適當(dāng)排棄一些強度低的物料,而周邊對邊坡穩(wěn)定要求較高的部位則必須排棄一些強度較大的物料。2、完善采掘場、排土場周邊防排水體系(1) 在外排土場未建立之前, 排土場周邊的排水系統(tǒng)必須盡早建成。為此,在排棄時,基底盡量排棄塊大的、堅硬的、遇水不易粉化的巖石,盡量不要破壞原有溝底的逕流條件,保證暴雨時暢通無阻。(2

30、) 為了保證排土場邊坡穩(wěn)定, 外排土場上盤邊坡周邊建立擋土墻, 使排土場上部積水不得順排土臺階坡面流下, 沖毀排土場邊坡。在排土場基底低洼處建立完善排水系統(tǒng),使排土場匯集的雨水盡快排出,以提高內(nèi)、外排土場邊坡整體穩(wěn)定性。3、加強排土場基底管理(1) 在排土場底部應(yīng)盡量排棄塊大的、 堅硬的、 遇水不易粉化的巖石,以保證排土場基底的穩(wěn)定性。(2) 排土場基底的積水要及時排出, 確保內(nèi)、 外排土場邊坡穩(wěn)定。(3) 必要時在煤層底板設(shè)置 “魚刺狀 ”的排水溝和集水溝, 溝內(nèi)設(shè)濾水管或盲溝形成沿內(nèi)排土場底部的排水系統(tǒng),及時將內(nèi)排土場底部的水排出。(4)定期監(jiān)測內(nèi)、外排土場底部及上部邊坡的滑坡動態(tài),及時采

31、取穩(wěn)定邊坡的措施。4、控制雨水、地下水滲入內(nèi)排土場底部的措施(1) 在排土場達(dá)到最終位置的平盤和坡面鋪設(shè)一層滲透系數(shù)小的粘土,用壓路機壓實,形成防滲層,在其上再鋪一層土壤,綠化植被;(2) 在內(nèi)排土?xí)r沿端幫境界排棄10m 寬的隔水墻,減少地下水的滲入。5、 在邊坡形成期間和形成之后, 應(yīng)定期監(jiān)測外排土場邊坡的位移變形情況,當(dāng)發(fā)現(xiàn)某一部位變形異常,應(yīng)提高監(jiān)測頻度,并提出相應(yīng)的治理措施,避免造成更大的損失。6、在實際生產(chǎn)過程中,應(yīng)加強生產(chǎn)工程地質(zhì)勘探,邊坡地表,加強地下水位監(jiān)測控制,如有異常立即采取工程措施。7、編制較完善的滑坡災(zāi)害應(yīng)急搶救預(yù)案。8、對邊坡的重點部位,應(yīng)設(shè)置GPS監(jiān)控點,以精確控制

32、邊坡的位移和變形情況。本礦采空區(qū)位置不在露天礦最終邊坡處,所以采空區(qū)對邊坡穩(wěn)定沒有影響。第五節(jié) 邊坡監(jiān)測滑坡一旦發(fā)生其危害性是不可估計的。根據(jù)露天礦邊坡變形具有持續(xù)時間長,變形量大,而且直接危害性大的特點,建立起有效的動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng),對邊坡變形進(jìn)行監(jiān)測,對地面設(shè)施的基礎(chǔ)變形、沉降進(jìn)行監(jiān)測,準(zhǔn)確預(yù)報滑坡災(zāi)害,是指導(dǎo)礦山安全生產(chǎn)和邊坡治理工程必不可少的重要手段。一、監(jiān)測設(shè)備常用的監(jiān)測系統(tǒng)有GPS表位移動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng),位移計地表位移自動監(jiān)測系統(tǒng)。本設(shè)計地表位移監(jiān)測采用位移計監(jiān)測。1、位移計地表位移自動監(jiān)測系統(tǒng)( 1)系統(tǒng)組成本監(jiān)測系統(tǒng)主要由傳感器、現(xiàn)地監(jiān)測單元(MCU) 、監(jiān)測中心數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及安裝設(shè)施

33、構(gòu)成, 主要安裝設(shè)施有水泥測樁、 連接鋼絲、線纜溝、MCU安置坑。( 2)自動監(jiān)測系統(tǒng)功能通過在邊坡中固定位置埋設(shè)固定樁,固定樁之間鋪設(shè)位移傳感器及連接鋼絲,將現(xiàn)地監(jiān)測單元(MCU)埋裝于邊坡頂部或安置于監(jiān)測房內(nèi), MCU 將采集到位移傳感器的拉伸信號轉(zhuǎn)換處理后,通過無線 CDMA 網(wǎng)絡(luò)或有線以太網(wǎng)絡(luò)傳送到監(jiān)測中心進(jìn)行處理。二、監(jiān)測制度1、露天礦最終邊界線200m 范圍內(nèi),應(yīng)建立地表位移永久監(jiān)測線,其數(shù)量應(yīng)根據(jù)實際情況來確定。監(jiān)測周期根據(jù)地表位移的情況確定,每年不得少于 4 次,每年應(yīng)提交監(jiān)測報告。2、到界邊坡上,應(yīng)建立永久觀測線,其間距一般應(yīng)為200m 400m,觀測點間距應(yīng)為30m 50m

34、,觀測周期應(yīng)根據(jù)地表位移的情 況確定。在降雨期間、春季解凍或當(dāng)位移速度加快時,應(yīng)增加觀測次數(shù),并及時提交觀測報告。3、 對出現(xiàn)地表或地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、穩(wěn)定性較差的重要邊坡,應(yīng)建立地表的監(jiān)測系統(tǒng),地表和地下觀測線數(shù)量,應(yīng)根據(jù)地表的走向長度確定,但不應(yīng)少于 2 條,每條線上不應(yīng)少于3 個觀測點。4、 露天礦范圍設(shè)立地下水位觀測孔, 以及時了解含水層地下水位變化情況。5、露天礦根據(jù)實際情況配備專職邊坡工作人員、 勘探設(shè)備、巖 土物理力學(xué)試驗室及監(jiān)測設(shè)備。6、為保障對露天邊坡變形失穩(wěn)的控制與治理及時有效,露天礦 應(yīng)編制完善的滑坡災(zāi)害應(yīng)急搶救預(yù)案。三、監(jiān)測工程布置監(jiān)測工程的布置隨采掘生產(chǎn)過程不斷完善,貫穿始

35、終,因此必 須同采掘生產(chǎn)緊密結(jié)合,并根據(jù)生產(chǎn)實際中發(fā)生的情況及時調(diào)整、 增減監(jiān)測工程的內(nèi)容。1、地表位移觀測線觀測采掘場和排土場邊坡地表的變形情 況,線狀布設(shè),在采掘場和排土場邊坡和平盤的固定位置埋設(shè)固定 樁,建立位移計地表位移自動監(jiān)測系統(tǒng)。2、地表位移觀測點一一觀測地面重要設(shè)施基礎(chǔ)變形、沉降情況。 主要布置在工業(yè)場地等重要生產(chǎn)設(shè)施集中的區(qū)域。第六節(jié)排土場布置本礦外排土場與內(nèi)排土場已連為一體,外排土場布置在礦田南 部境界外的宏測煤礦(地下開采)礦權(quán)內(nèi),外排土場占地面積 82.17hm2,外排量900.44萬m3,滿足排土需要。排土場技術(shù)特征表表 8-1-1序號項目單位外排土場內(nèi)排土場1占地面積

36、hm282.172最終排棄水平m146014603最終幫坡角22234最終松散系數(shù)1.101.105最終排土臺階數(shù)量個47序號項目單位外排土場內(nèi)排土場6排土臺階平盤寬度m50507排土場容量萬m31089.5310870.718計劃排棄量萬m3900.449882.469排土場容量備用系數(shù)1.10三、外排土場容量確定本礦在實現(xiàn)全部內(nèi)排前所發(fā)生的外排總量為257.4萬m3,考慮排土場最終松散系數(shù)及外排土場備用系數(shù),經(jīng)計算外排土場所需容 量為311.45萬m3。V然=剝山松/備=257.4 M.10 M.10=311.45其中:V排所需外排土場容積,萬m3V剝外排剝離(實方),萬m3K松外排土場最

37、終松散系數(shù),1.10K備外排土場備用系數(shù),1.10四、排土場排棄高度、最終邊坡角考慮排土設(shè)備類型、排棄方式、邊坡穩(wěn)定條件、作業(yè)安全條件、 所需排土線數(shù)目等因素,設(shè)計確定排土臺階高度為20m,外排土場臺階數(shù)按4個臺階考慮,最終排棄標(biāo)高為1460水平(本礦礦權(quán)內(nèi)最 高地形標(biāo)高為1467m),最終邊坡角參考有關(guān)礦山設(shè)計手冊及鄰近礦 山實際情況確定為22。,排土臺階坡面角取33 o五、內(nèi)排土場本礦煤層賦存平穩(wěn),煤層傾角為13。,含水層涌水量小,底板 工程地質(zhì)條件好,具備良好的內(nèi)排條件?,F(xiàn)內(nèi)排土場與外排土場已連為一體, 形成了 7 個內(nèi)排土臺階, 分別為 1460水平排土臺階、 1450水平排土臺階、

38、1430 水平排土臺階、 1410 水平排土臺階、 1390水平排土臺階、1370水平排土臺階、1350水平排土臺階。為了實現(xiàn)覆土造田,改造自然環(huán)境,使露天礦在開采完畢后,在整個開采范圍內(nèi)形成一個完整的 (或梯級) 平地, 內(nèi)排土場最終標(biāo)高定位于 +1460m水平。第七節(jié) 排土技術(shù)參數(shù)一、排棄方式結(jié)合設(shè)計推薦的開采工藝,剝離物的排棄采用卡車推土機分層(臺階)排棄方式。剝離物由 20t 自卸汽車運至排土場各水平排土工作面后,靠近排土臺階坡頂線安全線以內(nèi)翻卸,由于季節(jié)氣候及排棄土巖種類的不同,春、秋、冬季大約有70剝離物由汽車自動翻卸到臺階坡頂線以下,剩余30由履帶排土機或裝載機推下坡面。夏季由于

39、降雨影響,排土臺階土質(zhì)松軟,自卸汽車在距臺階坡頂線 10 米線以內(nèi)翻卸,預(yù)計有50剝離物卸載到臺階坡面以下,剩余50由履帶排土機推下坡面。二、排土參數(shù)( 1)排土段高露天礦所排物料由黃土、少量風(fēng)積沙與各種泥巖構(gòu)成,考慮排土作業(yè)安全、排土線數(shù)目、排土工作面數(shù)量及排土能力等要求,排土段高設(shè)計取為20m。 內(nèi)排土段高考慮與剝離臺階的相互對應(yīng)關(guān)系、排土場松散系數(shù)等因素取20 米。( 2)排土臺階坡面角圖10-1-2內(nèi)排溝底最小工作平盤要素示意圖排土臺階工作坡面角根據(jù)排棄物料的組成,結(jié)合臨近類似礦山 的實際情況,設(shè)計取為33 o(3)最小排土工作平盤寬度及要素構(gòu)成平盤排土作業(yè)采用邊緣排土與場地排土相結(jié)合

40、的排土方式,其 最小排土工作平盤寬度由落石滾落安全距離寬度、卸載寬度、汽車 長度、調(diào)車寬度、道路通行寬度、卸載邊緣安全距離等構(gòu)成,最小 平盤寬度為50m。內(nèi)、外排土場排土作業(yè)方式及排土工作面設(shè)置相同。(4)內(nèi)排時采掘場底部最小溝底寬度及構(gòu)成要素露天礦內(nèi)排土場的排土工作線與工作幫實施同步推進(jìn),其底部 寬度主要考慮坑底煤層采選作業(yè)、排水作業(yè)、安全因素等確定為 50m。詳見圖 8-2-1。排土作業(yè)技術(shù)參數(shù)表見表8-2-1。內(nèi)排溝底最小平盤寬度要素表表 8-2-1符號符號意義要素值符號符號意義要素值He煤臺階高度煤厚e爆堆伸出和安全距離10m煤臺階坡面角70T路面寬度20mA米掘帶寬度8mF大塊滾落距離20mHp內(nèi)排臺階高度20maP排土臺階坡面角33Ap排土帶寬度8mBmin內(nèi)排溝底最小距離50m排土場技術(shù)特征表序號項目單位外排土場內(nèi)排土場1占地面積hm282.172最終排棄水平m146514653最終幫坡角22234最終松散系數(shù)1.101.105最終排土臺階數(shù)量個476排土臺階平盤寬度m50507排土場容量萬m31089.5310870.718計劃排棄量萬m3900.449882.469排土場容量備用系數(shù)1.10第八節(jié)質(zhì)量要求1、排土場排土就嚴(yán)格按照設(shè)計排棄2、排棄平盤要平整

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