煤礦矸石山環(huán)保規(guī)定

本文格式為Word版，下載可任意編輯——煤礦矸石山環(huán)保規(guī)定磨心坡煤礦始建于1958年，礦井生產(chǎn)才能為50萬噸/年，現(xiàn)屬重慶天府礦業(yè)有限責(zé)任公司，為國有礦山企業(yè)。該礦矸渣自建礦以來一向堆放于工業(yè)廣場(chǎng)南西側(cè)山溝地帶，形成的矸石山總方量約70萬立方米。矸石山坡下有煤礦工業(yè)廣場(chǎng)、襄渝鐵路、居民區(qū)等，在暴雨作用下，矸石體經(jīng)常產(chǎn)生垮塌，曾擊毀房舍，掩埋農(nóng)田。本文依據(jù)勘查成果，總結(jié)了矸石山的根本特征，分析了影響矸石山穩(wěn)定性的因素，計(jì)算了矸石山的穩(wěn)定性并舉行了評(píng)價(jià)，結(jié)果提出了防治方案建議。

矸石山；垮塌；穩(wěn)定性計(jì)算；防治方案

磨心坡煤礦始建于1958年，礦井生產(chǎn)才能為50萬噸/年，現(xiàn)屬重慶天府礦業(yè)有限責(zé)任公司，為國有礦山企業(yè)。矸渣自建礦以來一向堆放于該礦工業(yè)廣場(chǎng)南西側(cè)約100m外山溝地帶，現(xiàn)形成的矸石山南北長(zhǎng)約350米，東西寬約250米，面積約66900平方米，矸石體厚度5～58米，總方量約70萬立方米。矸石山西側(cè)坡腳下為重慶市北碚區(qū)磨心坡矸磚廠，矸磚廠的外側(cè)20米為襄渝鐵路；矸石山北東側(cè)坡角為農(nóng)田，其間散居有居民，下部那么為磨心坡煤礦工業(yè)廣場(chǎng)（圖1）。由于堆矸形成的邊坡較陡，在暴雨作用下，矸石體經(jīng)常產(chǎn)生大規(guī)模的垮塌，曾將矸石山北東側(cè)坡下的房舍擊毀，片面農(nóng)田被掩埋。

矸石山嚴(yán)重要挾著坡下的工業(yè)廣場(chǎng)、襄渝鐵路、居民、房舍等的安好，若一旦失穩(wěn)，將會(huì)給國家和人民造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，影響當(dāng)場(chǎng)社會(huì)穩(wěn)定和企業(yè)形象，故對(duì)矸石山的勘察治理顯得尤為迫切和重要。

1場(chǎng)區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件

1.1地形地貌

矸石山位于一近南北走向的斜坡地帶，坡角5°～15度，矸石原從南東側(cè)自然斜坡坡腳及兩小山丘之間的溝槽順坡聚積，現(xiàn)堆高已近兩山丘的頂部。在矸石山頂部形成了一面積約3.1萬平方米的平臺(tái)，高程約+297米，在東、南、西三面均形成了高18～55米，坡角30～60度的矸石邊坡（圖2）。

1.2地層巖性

場(chǎng)地分布的巖土層有第四系人工堆填土（Q4ml）、坡殘積層（Q4el+dl），基巖為侏羅系下統(tǒng)珍寶沖組（J1z）?，F(xiàn)從新到老分述如下：

（1）人工堆填土（Q4ml）：主要為堆放的矸渣，成分主要以石灰?guī)r、白云質(zhì)石灰?guī)r、砂巖、泥巖等組成，另有少量巖粉充填，表層及上部呈松散狀～稍密狀，下部密實(shí)；矸渣顆粒大小不均，一般在5～10厘米，局部15～20厘米，厚度5～60米，主要分布于矸石山聚積區(qū)域及襄渝鐵路片面段的路基一帶。

（2）坡殘積層（Q4el+dl）：為地表巖石經(jīng)風(fēng)化后形成的粉質(zhì)粘土，呈褐紅色、褐黃色，厚度一般0.70～5.36米，主要分布于斜坡地形坡腳及溝谷范圍，與下伏基巖呈角度不整合接觸。

（3）侏羅系下統(tǒng)珍寶沖組（J1z）

泥巖：紫紅色，中厚層狀構(gòu)造，泥、鈣質(zhì)膠結(jié)，主要成分為粘土礦物，巖體較完整，分布于矸石山中部到南東一帶。

砂質(zhì)泥巖：黃灰色，中厚層狀，局部夾砂巖透鏡體，巖體完整性較差，分布于矸石山中部到北西一帶。

2場(chǎng)區(qū)工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

2.1矸石山根本特征

磨心坡煤礦矸石山聚積區(qū)未堆矸前為一小山溝，矸石體于1958年自上而下順坡拋填形成，現(xiàn)在總方量約70萬立方米，矸石成分主要以石灰?guī)r、白云質(zhì)石灰?guī)r及泥巖碎塊石等組成。由于自重的作用，矸石體下部為密實(shí)狀，上部呈松散～稍密狀。目前在矸石山北東側(cè)形成的人工填方邊坡高30～42度，坡角約26～40度。南西側(cè)堆矸高度18～35米，坡角50～60度，坡頂可見沖槽，矸石體經(jīng)常發(fā)生局部垮塌，坡腳建有一段長(zhǎng)120米的簡(jiǎn)易矮擋墻，高1.5～2.0米，為漿砌片石布局，根基置于強(qiáng)風(fēng)化基巖上，無變形跡象；西側(cè)的矸石邊坡高約20～55米，坡角約35～40度，坡腳為北碚區(qū)磨心坡矸磚廠，距矸磚廠20～30米為襄渝鐵路，在鐵路西側(cè)約20米處為高5～14米的填方邊坡，在鐵路路基施工時(shí)已將該段填方邊坡全部舉行了擋墻支護(hù)（樁板擋墻）。擋墻、鐵路路基及麿心坡矸磚廠均未察覺有開裂、垮塌等變形處境，穩(wěn)定性較好。

2.2矸石山變形失穩(wěn)處境

矸石山形成以來，每遇強(qiáng)降雨，矸石山局部便會(huì)有矸石垮塌，在矸石山頂部北東側(cè)、南西側(cè)形成了各兩條寬0.6～1.2米，深0.8～1.6米的沖槽，兩條沖槽之間的矸石展現(xiàn)了多條裂縫，矸石體松散。據(jù)調(diào)查，2022年7月暴雨后矸石山北東側(cè)曾發(fā)生過局部垮塌現(xiàn)象，塌方量約500立方米，將坡下兩間農(nóng)房擊垮，掩埋了片面農(nóng)田，無人員傷亡；2022年8月暴雨后，該側(cè)又發(fā)生矸石垮塌現(xiàn)象，塌方量約1000立方米，摧毀農(nóng)房二間，掩埋了片面農(nóng)田，無人員傷亡。矸石山西側(cè)邊坡由于邊坡較高，坡度較大，加之坡腳矸磚廠的常年采掘，在暴雨時(shí)經(jīng)常發(fā)生局部垮塌。

矸石山南西側(cè)修建有雖修有矮擋墻，但由于邊坡較陡，平日經(jīng)常發(fā)生局部垮塌，穩(wěn)定性較差；西側(cè)人工填方邊坡坡度較大，聚積高度較大，下部有矸磚廠對(duì)矸石山舉行采掘活動(dòng)，外側(cè)為鐵路，在暴雨期局部邊坡經(jīng)常發(fā)生垮塌；北東側(cè)形成的人工填方邊坡最高約42米，坡角約26～40度，坡腳下地勢(shì)較平坦，為耕地和工業(yè)廣場(chǎng)，在暴雨期，矸石體發(fā)生過滑塌，對(duì)下部工業(yè)廣場(chǎng)等養(yǎng)護(hù)對(duì)象產(chǎn)生嚴(yán)重要挾。

3矸石山穩(wěn)定性計(jì)算

3.1計(jì)算方法的選取

主要選擇對(duì)西側(cè)、南西側(cè)和北東側(cè)邊坡舉行穩(wěn)定性計(jì)算，分別采用折線法和圓弧探尋法舉行計(jì)算。

3.2計(jì)算剖面確實(shí)定

根據(jù)矸石聚積體特征，選擇最具代表性的1-1’、2-2’、3-3’、5-5’、6-6’剖面分別舉行穩(wěn)定性計(jì)算。對(duì)1-1’、5-5’、6-6’剖面分別采用折線法計(jì)算；2-2’剖面矸石山北東側(cè)坡腳下為煤礦工業(yè)廣場(chǎng)，6-6’剖面矸石山西側(cè)為矸磚廠及襄渝鐵路，3-3’南西側(cè)邊坡原始坡率較大，故對(duì)三剖面分別圓弧探尋法計(jì)算。計(jì)算公式如下：

Ni=（Gi+Gbi）cosθi+Pwisin（αi-θi）；Ti=（Gi+Gbi）sinθi+Pwicos（αi-θi）；

Ri=Nitgψi+cili

式中，Ks—邊坡穩(wěn)定性系數(shù)；

Ci—第i計(jì)算條塊滑動(dòng)面上土體的粘結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（kPa）；

ψi—第i計(jì)算條塊段滑動(dòng)面上土體的內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值（°）；

li—第i計(jì)算條塊滑動(dòng)面長(zhǎng)度（m）

αi，θi—第i計(jì)算條塊底面傾角和地下水位面傾角（°）；

Gi—第i計(jì)算條夫單位寬度巖土體自重（kN/m）；

Gbi—第i計(jì)算條塊滑體地表建筑的單位寬度自重（kN/m）；

Pwi—第i計(jì)算條塊單位寬度的動(dòng)力壓力（kN/m）；

Ni—第i計(jì)算條塊滑體在滑動(dòng)面法線上的反力（kN/m）；

Ti—第i計(jì)算條塊滑體在滑動(dòng)面切線上的反力（kN/m）；

Ri—第i計(jì)算條塊滑動(dòng)面上的抗滑力（kN/m）。

圓弧法計(jì)算采用北京理正巖土軟件分析探尋最危害滑動(dòng)面（采用瑞典條分，條分法的土條寬度：5.000（m），探尋時(shí)的圓心步長(zhǎng)：5.000（m），探尋時(shí)的半徑步長(zhǎng)：5.000（m））和小于安好系數(shù)的滑動(dòng)面，從而確定邊坡有滑動(dòng)可能的危害范圍和深度。

3.3計(jì)算參數(shù)確實(shí)定

3.3.1矸石體重度確實(shí)定

矸石體自然重度為：γ自然=19.60kN/m3，由于矸石體滲透性強(qiáng)，在暴雨或長(zhǎng)期降雨?duì)顟B(tài)（雨季）下，可能完全飽和，飽和重度（閱歷值）取γ飽和=20.60kN/m3。

3.3.2抗剪強(qiáng)度值確實(shí)定

（1）矸石體抗剪強(qiáng)度值確實(shí)定

利用初勘報(bào)告推舉值，矸石體的抗剪強(qiáng)度值為：C自然=6.10kPa，φ自然=34.20°，C飽和=4.30kPa，φ飽和=32.70°。

（2）潛在滑帶土抗剪強(qiáng)度值確實(shí)定

潛在滑帶土抗剪強(qiáng)度值為：C自然=14.21kPa，φ自然=16.10°，C飽和=11.58kPa，φ飽和=14.43°。

3.4計(jì)算結(jié)果

折線法和圓弧法計(jì)算結(jié)果見表1。

4矸石山穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

根據(jù)對(duì)矸石山采用折線法舉行穩(wěn)定性計(jì)算的結(jié)果說明，矸石山僅1-1’剖面西側(cè)邊坡在自然狀態(tài)下穩(wěn)定系數(shù)為1.144，處于根本穩(wěn)定狀態(tài)；飽和狀態(tài)下穩(wěn)定系數(shù)1.005，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，有沿基巖面產(chǎn)生滑移的可能，但按30°坡率削方壓腳后其飽和狀態(tài)下穩(wěn)定系數(shù)為1.811，大于安好系數(shù)，可使其西側(cè)邊坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。

通過圓弧法舉行矸石山邊坡局部穩(wěn)定性的計(jì)算結(jié)果說明：矸石山北東側(cè)邊坡在飽和工況下穩(wěn)定系數(shù)1.209，小于安好系數(shù)，處于根本穩(wěn)定狀態(tài)；南西側(cè)邊坡在自然工況下穩(wěn)定系數(shù)為0.551，小于1.05，處于不穩(wěn)定狀態(tài)；西側(cè)邊坡在自然工況下穩(wěn)定系數(shù)為1.062，飽和工況下穩(wěn)定系數(shù)為0.919，均小于安好系數(shù)，為根本穩(wěn)定～不穩(wěn)定狀態(tài)，有沿矸石山內(nèi)部產(chǎn)