海州露天煤矿边坡稳定性分析及治理设计-矿业114网 
首页 >> 文献频道 >> 矿业论文 >> 正文
海州露天煤矿边坡稳定性分析及治理设计
2011-08-10
根据海州露天煤矿边坡的工程地质和水文地质条件,分析了北帮滑坡的滑动特征和成因,对该滑 坡采用不同的计算方法进行了稳定性计算和分析,并且提出了综合治理设计方案,确保了该边坡 在煤矿闭坑后的长期稳定,为闭坑露天矿矿坑的治理与综合利用提供决策依据。
边 坡 工 程 GEO TECHN ICAL ENG INEER ING WORLD  Vo l112  No17 海 州 露 天 煤 矿 边 坡 稳 定 性 分 析 及 治 理 设 计 1 2 1 侯 永 莉 ,于 丹 ,陈 殿 强 ( 1. 辽 宁 有 色 勘 察 研 究 院 ,沈 阳 110013; 2. 沈 阳 建 筑 大 学 ,沈 阳 110168) 摘 要 根 据 海 州 露 天 煤 矿 边 坡 的 工 程 地 质 和 水 文 地 质 条 件 ,分 析 了 北 帮 滑 坡 的 滑 动 特 征 和 成 因 ,对 该 滑 坡 采 用 不 同 的 计 算 方 法 进 行 了 稳 定 性 计 算 和 分 析 ,并 且 提 出 了 综 合 治 理 设 计 方 案 ,确 保 了 该 边 坡 在 煤 矿 闭 坑 后 的 长 期 稳 定 ,为 闭 坑 露 天 矿 矿 坑 的 治 理 与 综 合 利 用 提 供 决 策 依 据 。 关 键 词 闭 坑 矿 山 滑 坡 机 理 稳 定 性 综 合 治 理 中 图 分 类 号 : TU457文 献 标 识 码 : A  文 章 编 号 : 1009 - 5098 (2009) 07 - 0048 - 05 塌 陷 、残 煤 自 燃 等 复 杂 的 环 境 地 质 灾 害 ,严 重 制 约 了 阜 新 市 城 市 建 设 和 经 济 发 展 。 因 此 ,论 文 以 该 闭 坑 0   引 言 我 国 目 前 有 矿 业 城 市 426座 ,其 中 处 于 枯 竭 期 矿 山 为 例 ,重 点 分 析 深 大 露 天 矿 山 边 坡 稳 定 性 及 其 滑 动 破 坏 机 理 ,为 闭 坑 后 的 大 型 矿 坑 的 治 理 与 综 合 利 用 提 供 理 论 依 据 。 的 有 51座 ,未 来 10年 ,这 些 大 中 型 露 天 煤 矿 将 陆 续 达 到 设 计 服 务 年 限 ,闭 坑 后 的 大 中 型 煤 矿 ,如 果 管 理 和 治 理 不 当 ,将 会 诱 发 大 量 的 地 质 灾 害 ,造 成 重 大 的 社 会 、经 济 、环 境 和 生 态 问 题 。 因 此 ,研 究 露 天 矿 山 引 发 的 环 境 地 质 灾 害 ,尤 其 是 深 大 矿 山 灾 害 问 题 是 岩 土 工 作 者 目 前 需 要 加 强 研 究 的 课 题 。 1   海 州 露 天 矿 区 域 地 质 概 况 露 天 矿 位 于 阜 新 煤 田 中 部 ,阜 新 市 之 南 偏 东 的 位 置 ,矿 坑 东 西 长 4 km,南 北 宽 2 km,长 轴 走 向 约 非 工 作 帮 )距 细 河 1. 5~ 2. 0 km。 地 貌 为 低 山 丘 陵 ,地 表 海 拔 标 高 为 + 165~ + 200 m,平 N70帮E,北 帮 ( 海 州 露 天 煤 矿 50年 代 开 始 开 采 ,曾 是 亚 洲 最 大 的 露 天 矿 山 ,半 个 世 纪 以 来 为 我 国 的 煤 炭 事 业 的 发 展 做 出 了 巨 大 的 贡 献 ,海 州 矿 矿 景 被 做 为 1954年 发 行 的 邮 票 和 1960年 版 5元 人 民 币 背 景 图 案 发 行 ,充 分 反 映 了 海 州 露 天 煤 矿 突 出 的 历 史 地 位 和 经 济 地 位 。 该 煤 矿 由 于 资 源 枯 竭 现 在 已 经 闭 坑 。 均 + 175 m。 地 势 东 南 高 ,西 北 低 。 设 计 开 采 深 度 50 m,目 前 ,采 深 已 达 350 m,形 成 了 北 帮 18帮~ 20帮 3 的 到 界 边 坡 。 1. 1  地 层 岩 性 及 地 质 构 造 由 于 露 天 开 采 的 作 业 方 式 ,改 变 了 地 形 、地 貌 及 岩 土 体 的 应 力 应 变 条 件 ,强 烈 地 破 坏 了 原 来 的 地 质 环 境 ;同 时 由 于 其 采 场 范 围 大 、矿 坑 深 ,岩 土 体 工 程 地 质 及 水 文 地 质 条 件 复 杂 ,加 上 生 产 后 期 管 理 等 其 他 因 素 ,海 州 矿 产 生 了 一 系 列 复 杂 的 地 质 环 境 问 题 , 这 些 问 题 在 闭 坑 后 显 得 越 来 越 突 出 ,危 害 也 越 来 越 大 。 突 出 表 现 在 以 下 几 个 方 面 : 1 . 1. 1  地 层 岩 性 露 天 矿 田 位 于 阜 新 煤 田 北 部 ,煤 层 为 上 侏 罗 系 陆 相 地 堑 沉 积 生 成 的 。 上 侏 罗 系 地 层 之 下 为 沙 海 组 ,其 下 部 为 紫 红 色 安 山 质 砾 岩 与 砂 岩 、泥 质 页 岩 互 层 ,上 部 为 灰 绿 和 灰 黄 色 泥 岩 、油 页 岩 、砂 岩 等 。 沙 海 组 之 上 为 阜 新 组 ,是 矿 田 的 最 主 要 含 煤 地 层 ,与 下 伏 沙 海 组 呈 过 渡 关 系 。 阜 新 组 之 上 为 第 四 系 地 层 , 由 洪 积 层 、冲 积 层 构 成 ,岩 性 为 砂 质 粘 土 、黄 土 、砂 和 砾 石 ,总 厚 度 5~ 15 m。 ( 1) 露 天 煤 矿 大 面 积 开 采 ,破 坏 了 区 域 生 态 环 境 条 件 ; (2) 采 场 周 围 地 表 变 形 严 重 ,出 现 了 地 面 塌 陷 、地 裂 缝 ; (3) 矿 坑 边 坡 出 现 不 同 规 模 的 滑 坡 和 不 稳 定 边 坡 ; (4) 矿 坑 内 多 处 煤 自 燃 ,资 源 消 耗 ,大 气 污 染 ,同 时 引 起 地 采 矿 井 瓦 斯 爆 炸 ; (5) 地 下 水 、地 表 水 径 流 条 件 发 生 改 变 ,造 成 水 质 污 染 ; (6) 大 面 积 排 土 场 、矸 石 山 造 成 大 气 粉 尘 污 染 和 土 地 砂 化 。 矿 坑 及 其 周 围 产 生 的 地 裂 缝 、滑 坡 、崩 塌 、沉 陷 海 州 露 天 煤 矿 地 处 阜 新 含 煤 盆 地 主 要 含 煤 地 层 中 ,该 含 煤 地 层 共 有 5个 煤 层 群 ,按 埋 藏 顺 序 (自 上 而 下 )分 别 是 :水 泉 层 群 、孙 家 湾 层 群 、中 间 层 群 、太 平 上 下 层 群 及 高 德 层 群 。 其 中 除 高 德 层 群 未 被 揭 露 外 ,其 余 4个 层 群 均 被 采 剥 。 在 地 层 组 合 中 ,矿 区 普 遍 存 在 着 薄 煤 层 和 碳 质 、   〔收 稿 日 期 〕  2009 - 01 - 12 4 8 岩 土 工 程 界 第 12卷 第 7期 边 坡 工 程 [ 3 ] ,北 帮 人 工 边 坡 发 生 滑 坡 最 早 始 于 20世 纪 50 泥 质 页 岩 软 弱 夹 层 ,该 层 层 理 发 育 ,层 面 光 滑 ,夹 层 顶 底 板 层 面 常 有 水 渗 出 ,且 遇 水 易 软 化 泥 化 ,强 度 很 知 年 代 后 期 ,随 着 开 采 深 度 的 增 大 ,滑 坡 多 发 生 于 80 年 代 以 来 ,滑 床 的 控 制 面 均 是 煤 层 系 中 的 弱 质 岩 层 , 或 是 砂 页 岩 与 炭 质 页 岩 之 接 触 弱 层 面 。 层 状 岩 层 的 以 平 面 滑 移 破 坏 的 是 北 帮 边 坡 破 坏 的 主 要 结 构 形 式 。 另 一 方 面 ,北 帮 的 滑 坡 或 蠕 动 变 形 体 ,除 了 底 面 # # 低 。 目 前 已 经 查 明 岩 层 中 有 编 号 为 1 至 9 软 弱 夹 层 ,这 些 软 弱 夹 层 是 边 坡 主 要 控 制 结 构 面 ,尤 其 北 帮 [ 3 ] 。 历 次 滑 坡 都 是 沿 着 这 些 层 面 滑 动 的 岩 层 产 状 一 般 倾 向 130帮~ 150帮,岩 层 倾 角 17帮 24帮,局 部 30帮,露 天 矿 坑 北 帮 为 顺 层 边 坡 。 # # ~ 受 到 4 至 9 弱 层 的 影 响 之 外 ,在 其 前 缘 一 带 还 受 到 1. 1. 2  地 质 构 造 东 1 了 陡 倾 坡 外 的 断 层 的 影 响 ,如 F 断 层 ,其 破 碎 带 影 露 天 坑 内 岩 层 构 造 形 态 由 单 斜 、向 斜 和 背 斜 三 部 组 成 。 露 天 底 帮 边 坡 为 由 单 斜 部 分 岩 层 组 成 ,最 终 深 部 为 由 向 斜 部 分 岩 层 组 成 ,顶 帮 边 坡 岩 层 为 由 背 斜 部 分 岩 层 组 成 ,断 层 构 造 主 要 发 育 于 露 天 中 区 、 东 区 及 南 区 浅 部 岩 层 内 。 响 宽 度 可 达 10余 米 ,断 层 带 内 岩 体 的 抗 剪 强 度 较 低 和 岩 体 的 密 度 也 有 所 弱 化 。 因 此 ,露 天 矿 区 内 发 育 的 两 条 陡 倾 SE 的 正 断 层 ,对 于 边 坡 蠕 动 变 形 与 滑 动 起 到 控 制 作 用 。 如 果 说 在 露 天 开 采 早 期 是 由 于 在 当 时 的 坡 脚 附 # # 露 天 矿 境 内 断 层 主 要 发 育 在 露 天 东 区 ,尤 其 在 可 采 煤 层 顶 板 以 上 岩 层 内 更 为 发 育 ,现 已 查 清 露 天 近 切 断 了 4 至 9 弱 层 中 的 某 一 层 位 ,使 弱 层 临 空 而 产 生 滑 坡 。 那 么 现 今 的 北 帮 边 坡 坡 角 达 到 18帮左 右 ,其 斜 坡 面 的 倾 角 与 其 下 弱 层 的 倾 角 相 当 。 由 于 闭 坑 以 来 不 再 进 行 矿 体 的 开 采 ,因 此 说 ,北 帮 坡 角 一 般 不 会 再 有 大 的 变 动 ,需 要 评 价 的 是 顺 层 状 的 岩 质 边 坡 是 否 仍 有 不 稳 定 的 可 能 。 矿 境 内 大 小 断 层 共 9条 ,其 中 中 部 一 号 ( F [ 部 一 号 ( F ) 东 1 )和 东 4 ] 两 条 断 层 为 最 大 ,横 切 各 煤 (岩 )层 , 中 1 将 露 天 矿 坑 分 割 成 3个 自 然 采 区 ,煤 层 由 于 受 断 层 切 割 影 响 不 仅 给 采 矿 工 程 带 来 困 难 ,同 时 也 给 边 坡 稳 定 带 来 极 大 危 害 。 层 状 结 构 的 顺 层 边 坡 ,特 别 是 当 坡 体 内 存 在 一 系 列 相 对 较 软 弱 的 夹 层 面 时 ,在 短 期 内 坡 体 受 到 了 显 著 的 卸 载 (开 采 ) ,伴 随 着 开 采 进 程 ,坡 体 在 较 短 的 时 间 内 产 生 了 相 应 的 卸 荷 回 弹 现 象 ,这 对 进 一 步 降 低 层 状 岩 体 中 的 弱 层 的 强 度 是 显 著 的 。 由 于 存 在 着 卸 荷 方 向 的 回 弹 ,层 状 岩 体 结 构 进 一 步 松 弛 ,同 时 ,层 状 结 构 的 岩 体 在 其 自 身 重 力 场 的 作 用 下 ,薄 层 岩 组 同 时 也 会 产 生 顺 层 的 沿 弱 层 面 的 向 下 蠕 动 滑 移 的 趋 势 。 由 于 层 状 岩 层 的 倾 角 与 坡 面 倾 角 相 当 ,弱 层 不 会 在 坡 面 暴 露 出 来 ,这 就 容 易 导 致 近 坡 脚 附 近 的 应 力 相 对 集 中 。 1 . 2水 文 地 质 条 件 ( 1) 第 四 系 冲 积 层 孔 隙 潜 水 含 水 层 (类 型 Ⅰ ) 含 水 层 由 卵 石 、砂 砾 、粗 砂 等 组 成 ,一 般 厚 度 ~ 8 m。 底 板 为 透 水 性 很 弱 的 风 化 砂 质 页 岩 和 风 2 化 砂 岩 。 潜 水 流 向 随 基 底 坡 向 (坡 度 2‰ )由 NE2 SW ,与 细 河 水 流 向 相 同 ,水 位 标 高 + 170 ~ + 161。 - 4 - 1 渗 透 系 数 K = 1. 62 综 10 m分 s 。 ( 2) 侏 罗 系 裂 隙 承 压 (或 局 部 承 压 )含 水 组 (类 型 Ⅱ ) 该 含 水 组 在 区 内 为 太 平 煤 层 底 板 以 下 的 侏 罗 系 地 层 ,由 砂 岩 、砂 质 页 岩 、煤 等 岩 层 组 成 ,主 要 以 构 造 裂 隙 贮 水 。 较 软 弱 的 岩 层 可 能 在 重 力 场 的 作 用 下 产 生 滑 移 弯 曲 的 变 形 现 象 。 这 种 现 象 特 别 是 当 坡 面 附 近 存 在 相 对 较 弱 的 部 位 时 ,其 重 力 场 的 应 力 集 中 就 可 能 会 在 这 些 相 对 薄 弱 的 部 位 以 变 形 的 方 式 体 现 出 来 ,在 ( 3) 东 部 1号 断 层 破 碎 带 裂 隙 含 水 组 ( Ⅲ ) 破 碎 带 宽 5~ 10 m,发 育 数 层 断 层 泥 使 含 水 组 - 9 处 于 相 对 隔 绝 状 态 。 渗 透 系 数 K = 1. 58 综 10 矿 区 的 东 部 存 在 着 东 1 F 断 层 ,其 倾 角 陡 倾 坡 外 ,受 断 - 1 [ 4 ] 。 m分 s 层 影 响 断 层 带 及 影 响 带 内 岩 体 较 破 碎 ,岩 体 强 度 相 对 较 低 ,这 部 分 相 对 较 软 弱 的 断 层 带 ,在 坡 体 后 部 层 状 结 构 岩 体 的 重 力 作 用 下 ,层 状 岩 体 可 能 在 断 层 带 内 或 断 层 带 附 近 剪 出 。 另 外 ,矿 区 雨 量 集 中 7、8、9月 ,年 降 雨 总 量 为 383 661 mm,平 均 降 雨 量 520 mm,月 降 雨 量 0~ 344 mm, ~ 日 最 大 降 雨 量 131 mm,土 壤 最 大 冻 深 1. 4 m。 中 1 F 断 层 ,也 会 出 现 类 似 的 情 况 。 这 种 层 状 结 2   北 帮 边 坡 变 形 破 坏 机 制 及 力 学 参 数 构 岩 体 的 变 形 破 坏 机 制 ,相 似 于 滑 移 弯 曲 破 坏 的 模 式 ,但 由 于 其 倾 角 较 缓 ,而 且 近 坡 脚 处 有 断 层 带 出 现 ,因 此 说 ,北 帮 边 坡 的 变 形 破 坏 ,应 属 于 类 滑 移 弯 曲 的 破 坏 模 式 。 如 图 1所 示 。 2. 1  北 帮 边 坡 破 坏 机 制 分 析 根 据 上 述 的 地 质 概 况 与 北 帮 历 次 滑 坡 统 计 可 4 9 边 坡 工 程 GEO TECHN ICAL ENG INEER ING WORLD  Vo l112  No17 与 Sarma方 法 都 同 时 考 虑 力 矩 平 衡 与 力 的 平 衡 ,本 次 计 算 主 要 考 虑 这 两 种 方 法 ,並 将 主 要 采 用 GeoStu2 dio 2004版 软 件 进 行 计 算 。 计 算 剖 面 只 选 择 了 北 帮 的 4个 典 型 剖 面 ,其 剖 面 位 置 及 地 质 条 件 见 图 2。 其 中 与 F 1断 层 相 关 的 剖 面 为 E8、 E10;与 中 F 东 1 断 层 相 关 的 剖 面 为 E18、E22。 由 于 每 个 剖 面 的 中 都 # # 有 可 能 沿 着 4 至 9 弱 层 滑 移 ,但 考 虑 到 并 非 所 有 的 # # 剖 面 都 存 在 4 至 9 弱 层 ,所 以 需 要 根 据 剖 面 的 实 际 情 况 按 照 表 2进 行 试 算 。 表 2北 帮 边 坡 稳 定 性 典 型 剖 面 计 算 数 量 统 计 表 E22 E18 E10 E8 # # # # # # 4 √ √ √ √ 根 据 上 述 的 分 析 可 知 ,海 州 露 天 矿 北 邦 边 坡 在 闭 坑 后 的 主 要 变 形 破 坏 模 式 是 类 滑 移 弯 曲 变 形 的 演 5 6 7 8 9 √ √ √ √ [ 5 ] √ √ √ √ 化 模 式 。 2. 2  北 帮 边 坡 力 学 参 数 的 选 取   注 :剖 面 所 对 应 的 √ 表 明 该 弱 层 作 为 底 滑 面 进 行 了 试 算 构 建 地 质 力 学 模 型 的 一 个 重 要 构 件 是 与 地 质 力 学 模 型 相 适 应 的 力 学 参 数 。 表 1是 根 据 前 人 的 报 告 [ 3 ] 。 摘 录 出 来 的 相 关 岩 体 的 力 学 参 数 表 1海 州 露 天 矿 北 帮 边 坡 岩 体 力 学 参 数 层 号 γ /kN分 m - 3 φ /帮 c/kPa # F 东 1断 层 下 盘 4 弱 # 17. 99 17. 99 17. 99 17. 99 17. 99 17. 99 20. 1 16 17 10 20 岩 体 及 弱 层 4 下 弱 # 5 6 7 弱 19 20 # 弱 19 20 # 弱 13. 81 19. 71 15. 5 7. 78 32. 42 14. 25 21 24 # 8 # 弱 45 9 上 弱 17. 5 6. 13 0 # 长 期 强 度 9 上 弱 断 层 带 散 体 断 层 泥 20. 1 F东 1 断 层 切 层 及 顺 层 指 标 东 1断 层 上 盘 岩 体 及 弱 层 F东 1 19. 09 19. 09 17. 99 17. 99 17. 99 23 F东 140 10 1 # F 4 弱 # 4 下 弱 21. 35 24 24 # 3. 2  稳 定 性 计 算 结 果 4个 剖 面 ——— E22, E18, E10, E8的 稳 定 性 计 算 结 果 列 于 表 3。 . 3稳 定 性 计 算 结 果 分 析 5 弱 30 岩 体 33. 07 115 对 3   典 型 剖 面 边 坡 稳 定 性 计 算 3 3 . 1计 算 方 法 及 计 算 剖 面 的 选 取 从 表 3可 以 清 楚 地 看 出 E22、E18这 2个 剖 面 中 # # 7 稳 定 性 程 度 最 不 好 的 都 是 7 弱 层 。 其 中 E18剖 面 计 算 方 法 采 用 了 二 维 的 极 限 平 衡 理 论 方 法 来 进 弱 层 的 安 全 系 数 在 有 水 情 况 下 的 均 值 均 <1,在 输 干 行 北 邦 边 坡 的 稳 定 性 评 价 。 [ 1 ] 水 的 情 况 下 也 都 小 于 国 标 规 定 的 1. 35 ; E22剖 面 各 二 维 极 限 平 衡 理 论 中 有 很 多 方 法 可 供 选 择 ,但 是 不 同 的 方 法 都 有 其 一 定 的 适 用 范 围 。 已 经 比 较 成 形 的 极 限 平 衡 理 论 计 算 方 法 有 , O rdinary (瑞 典 圆 弧 法 )、B ishop、Janbu、Morgenstern - Price、 Spencer、 Sar2 ma、推 力 系 数 等 方 法 。 其 中 Morgenstern - Price方 法 弱 层 稳 定 性 相 对 较 好 ,其 安 全 系 数 即 便 在 有 水 的 情 况 # # # 下 均 >1,在 无 水 的 情 况 下 E22剖 面 的 6 、7 、8 号 弱 # 面 安 全 系 数 >1. 5,只 有 9 弱 面 为 1. 45。 同 时 也 可 以 清 楚 地 看 出 E10剖 面 中 稳 定 性 程 5 0 岩 土 工 程 界 第 12卷 第 7期 边 坡 工 程 表 3各 剖 面 安 全 系 数 综 合 分 析 表   有 地 下 水 的 FOS  无 地 下 水 的 FOS  剖 面 号 弱 层 号 最 小 值 最 大 值 均 值 最 小 值 最 大 值 均 值 # E22 6 1. 319 (非 Sar) 1. 058 (非 Sar) 1. 515 ( Sarm) 1. 371 (M - P) 1. 666 ( Spen) 1. 305 ( Spen) 1. 413 ( Spen) 1. 166 ( Sarm) 1. 139 ( Spen) 0. 946 ( Spen) 1. 081 ( Spen) 1. 764 (Ordinary) 1. 677 (Bishop) 1. 322 ( Ordinary) 2. 588 (Bishop) 1. 449 1. 262 1. 493 1. 262 1. 340 1. 090 1. 102 0. 883 1. 043 1. 434 1. 285 1. 104 1. 580 1. 742 (非 Sar) 1. 394 (非 Sar) 1. 674 (非 Sar) 1. 350 (Janbu) 1. 982 ( Spen) 1. 866 (M - P) 2. 422 ( Sar) 1. 895 1. 711 2. 151 1. 450 1. 439 1. 485 1. 604 1. 309 1. 615 1. 569 1. 732 1. 302 1. 937 # 7 # 8 1. 226 (推 ) # 9 1. 183 (Janbu) 1. 501 ( Spen) 1. 513 ( Spen) 1. 577 ( Sarm) 1. 649 ( Sarm) 1. 382 ( Spen) 1. 664 ( Spen) 1. 802 (Ordinary) 2. 019 (Bishop) 1. 415 (Ordinary) 2. 795 (Bishop) # E18 4 1. 099 (推 0000. 941 (推 1. 016 (推 ) 1. 191 (推 1. 288 (推 1. 483 (推 1. 135 (推 1. 520 (推 ) ) ) ) ) # 5 ) # 6 ) ) ) # 7 0. 747 (推 # 8 0. 989 (推 # E10 E8 7 1. 103 (Janbu) 0. 898 (Ordinary) 0. 869 (Janbu) 1. 066 (Janbu) 1. 317 (Janbu) 1. 234 (Janbu) 1. 154 (Janbu) 1. 567 (Janbu) # 8 # 7 # 8 # # 7 度 不 好 的 是 8 弱 层 , E8剖 面 稳 定 程 度 不 好 的 是 设 计 荷 载 为 700 kN, 5根 <15. 24钢 铰 线 ;锚 杆 按 照 水 平 间 距 9 m、垂 直 间 距 9 m 布 置 ;锚 固 角 为 35帮;锚 索 长 度 15~ 25 m,平 均 长 度 20 m。 按 照 M - P和 Sarma法 计 算 ,稳 定 系 数 均 达 到 1. 5。 # 弱 层 。 其 中 E10剖 面 8 弱 层 的 安 全 系 数 在 有 水 情 况 下 的 均 值 均 < 1. 35,在 输 干 水 的 情 况 下 也 都 大 于 # 国 标 规 定 的 1. 35; E8剖 面 的 7 弱 层 在 有 无 水 的 情 # # # # 况 下 安 全 系 数 均 < 1. 35。 (2) 5 、6 、7 及 8 在 不 排 水 的 情 况 下 稳 定 系 数 [ 1 ] ,且 边 坡 坡 高 超 规 范 规 设 计 边 坡 为 一 级 边 坡 定 高 度 ,故 边 坡 设 计 稳 定 安 全 系 数 取 1. 5。 均 小 于 1. 35,但 考 虑 到 这 几 个 弱 层 埋 藏 较 深 ,锚 索 # # # # 加 固 不 便 于 施 工 ,对 5 、6 、7 及 8 弱 层 采 用 矿 渣 压 坡 脚 处 理 。 4   典 型 剖 面 边 坡 加 固 设 计 压 坡 脚 参 数 如 下 : 对 于 高 大 露 天 边 坡 稳 定 性 的 加 固 处 理 原 则 应 因 堆 填 区 坡 度 为 : 0帮,堆 填 区 最 高 高 程 为 为 - 80 m, 堆 填 区 最 低 高 程 为 - 130 m,堆 填 区 矿 渣 最 大 高 度 为 50 m,堆 填 区 最 大 长 度 为 350 m,堆 填 区 堆 载 面 积 地 制 宜 ,一 般 常 采 用 综 合 治 理 的 方 法 ,其 中 包 括 :抗 滑 桩 、预 应 力 锚 索 (锚 杆 )、截 水 排 水 、挡 墙 、削 坡 卸 载 、压 坡 脚 等 ,根 据 海 州 矿 北 帮 滑 动 变 形 破 坏 特 点 , 建 议 不 同 区 域 采 用 如 下 治 理 措 施 。 2 为 : 8581. 9567 m 。 按 照 M - P和 Sarma法 计 算 ,稳 定 系 数 分 别 为 1. 51和 1. 534。 4. 3  E10剖 面 加 固 设 计 方 案 4 . 1  E22剖 面 加 固 设 计 方 案 # # # # ( 1) 6 、7 弱 面 采 用 排 水 疏 干 处 理 , 8 弱 面 稳 定 由 稳 定 性 计 算 可 以 看 出 , E10剖 面 7 弱 层 在 有 # 安 全 系 数 均 值 接 近 1. 5不 做 处 理 ; 水 的 条 件 下 滑 动 面 稳 定 系 数 小 于 1. 103; 8 弱 层 在 设 置 14排 泄 水 孔 ,泄 水 孔 水 平 间 距 10 m,泄 水 有 水 条 件 下 滑 动 面 稳 定 性 系 数 小 于 1. 35,两 个 弱 层 的 稳 定 系 数 均 小 于 加 固 设 计 所 需 的 1. 5。 对 于 E10 剖 面 的 两 个 弱 层 采 用 矿 渣 压 坡 脚 进 行 加 固 。 压 坡 脚 参 数 如 下 : 孔 长 度 50 m,孔 径 130 mm内 设 置 PVC管 。 # 2) 9 弱 面 采 用 压 坡 脚 处 理 。 ( 压 坡 脚 参 数 :压 坡 角 度 为 20帮;压 脚 最 高 高 程 为 26. 53 m,压 脚 最 低 高 程 : - 65 m; 坡 顶 宽 度 为 - 堆 填 区 最 低 坡 度 为 35帮, 堆 填 区 坡 面 长 度 为 249. 0 m,堆 填 区 最 高 高 程 为 54. 3 m,堆 填 区 坡 顶 长 度 为 176. 6637 m,堆 填 区 最 低 高 程 为 - 88. 40 m,堆 7 3 018970 m; 坡 面 长 度 为 11315046 m; 面 积 为 2 24514423 m 。 2 填 区 堆 载 面 积 为 11520. 06 m ,稳 定 性 系 数 : 1. 53。 按 照 上 述 治 理 措 施 ,通 过 M - P 和 Sarma法 计 算 稳 定 系 数 分 别 为 1. 500和 1. 519,满 足 规 范 要 求 。 4. 4  E8剖 面 加 固 设 计 方 案 # 4 . 2  E18剖 面 加 固 设 计 方 案 由 稳 定 性 计 算 可 以 看 出 , E8剖 面 7 弱 层 在 有 水 # # ( 1) 4 弱 层 滑 体 在 不 锚 固 的 情 况 下 的 稳 定 系 数 和 无 水 的 条 件 下 滑 动 面 稳 定 系 数 小 于 1. 35; 8 弱 层 # 均 大 于 1. 35但 小 于 1. 5,故 对 4 弱 层 采 用 锚 索 加 在 滑 动 面 稳 定 性 系 数 均 大 于 1. 5,因 此 不 用 考 虑 对 # 固 ,锚 固 参 数 如 下 : 8 弱 层 的 加 固 。 5 1 边 坡 工 程 GEO TECHN ICAL ENG INEER ING WORLD  Vo l112  No17 同 时 考 虑 E8 剖 面 位 于 海 州 矿 北 帮 边 坡 滑 坡 (2) 根 据 稳 定 性 计 算 结 果 并 结 合 现 场 施 工 实 际 情 况 确 定 治 理 方 案 :根 据 典 型 剖 面 的 稳 定 性 计 算 结 果 和 实 际 情 况 ,选 取 了 不 同 的 治 理 方 案 ,如 泄 水 孔 、 压 坡 脚 、锚 索 和 抗 滑 桩 等 。 治 理 方 案 的 选 择 应 在 满 足 稳 定 性 计 算 的 原 则 上 又 方 便 现 场 施 工 。 (3) 边 坡 治 理 设 计 为 动 态 式 设 计 :由 于 每 个 剖 面 代 表 的 范 围 大 ,平 均 每 个 剖 面 覆 盖 100~ 200 m的 范 围 ,同 时 边 坡 坡 面 自 身 的 复 杂 性 决 定 了 边 坡 加 固 设 计 具 有 很 大 程 度 的 动 态 性 ,施 工 过 程 中 应 根 据 实 际 情 况 适 当 调 整 设 计 。 段 ,边 坡 岩 体 完 整 性 差 ,堆 积 凌 乱 ,无 法 进 行 锚 索 加 固 处 理 ,故 在 此 坡 段 采 用 2m 综 3m 的 钢 筋 混 凝 土 抗 滑 桩 和 挡 墙 进 行 加 固 ,挡 墙 主 要 控 制 浅 层 岩 体 的 滑 动 破 坏 。 采 用 M - P法 进 行 设 计 计 算 ,加 固 后 的 稳 定 性 系 数 为 1. 5。 加 固 是 采 用 2m 综 3m 钢 筋 混 凝 土 抗 滑 桩 ,加 固 设 计 参 数 如 下 : - 1 设 计 荷 载 为 10000 kN 分 m ,水 平 桩 间 距 为 0 m,布 设 一 排 ,桩 长 度 为 17. 5 m,锚 固 深 度 为 6 m。 滑 桩 配 筋 :主 筋 采 用 43重 轨 ,在 迎 土 侧 配 置 10 1 (4) 加 强 治 理 后 的 监 测 工 作 :闭 坑 后 的 大 型 边 坡 为 永 久 性 边 坡 ,尤 其 还 将 以 国 家 地 质 公 园 的 形 式 保 存 下 来 ,这 样 一 来 ,边 坡 变 形 的 监 测 应 是 一 个 长 期 而 艰 巨 的 工 作 。 # # 根 43 重 轨 ,在 背 土 侧 配 置 3根 43 重 轨 ,箍 筋 采 取 < 8@200。 5   结 语 参 考 文 献 ( 1) 边 坡 稳 定 性 计 算 首 先 应 确 定 边 坡 的 破 坏 机 [ [ [ [ [ [ 1 ] 重 庆 市 设 计 院 . 建 筑 边 坡 工 程 技 术 规 范 ( GB 50330 - 2002) [ S]. 北 京 :中 国 建 筑 工 业 出 版 社 , 2002. 制 。 阜 新 露 天 煤 矿 人 工 边 坡 的 地 质 构 造 较 为 复 杂 , 属 于 顺 层 状 边 坡 ,坡 内 夹 4至 9层 软 弱 夹 层 不 等 ,虽 然 目 前 的 边 坡 坡 角 较 缓 ,一 般 在 18帮左 右 ,但 由 于 边 坡 高 大 ,最 深 处 可 达 350 m以 上 ,而 且 属 于 人 工 开 挖 边 坡 ,特 别 是 在 20世 纪 80年 代 以 来 ,在 较 短 的 时 间 内 开 挖 速 度 较 快 ,坡 体 内 的 应 力 释 放 较 显 著 ,北 帮 出 现 了 不 同 程 度 的 变 形 与 破 坏 迹 象 ,这 些 迹 象 表 明 ,坡 体 内 顺 层 发 育 的 软 弱 夹 层 对 边 坡 的 变 形 破 坏 起 到 了 控 制 性 的 作 用 。 而 且 边 坡 呈 层 状 结 构 ,决 定 了 该 边 坡 北 帮 的 变 形 破 坏 是 以 滑 移 弯 曲 破 坏 为 主 要 模 式 。 容 易 产 生 应 力 集 中 的 位 置 应 当 在 边 坡 的 下 部 。 2 ] 中 冶 集 团 建 筑 研 究 总 院 . 岩 土 锚 杆 (索 )技 术 规 程 (CECS22: 2 005) [ S]. 北 京 : 中 国 计 划 出 版 社 , 2005. 3 ] 阜 新 矿 务 局 海 州 露 天 煤 矿 . 阜 新 海 州 矿 北 帮 重 点 部 位 边 坡 稳 定 性 评 价 和 整 治 措 施 研 究 报 告 [ R ]. 1994. 4 ] 阜 新 矿 务 局 海 州 露 天 煤 矿 . 北 帮 太 平 东 部 一 号 断 层 区 工 程 地 质 水 文 地 质 报 告 [ R ]. 阜 新 , 1993. 5 ] 辽 宁 有 色 勘 察 研 究 院 ,吉 林 大 学 . 阜 新 海 州 露 天 煤 矿 北 帮 东 部 岩 质 边 坡 稳 定 性 评 价 治 理 研 究 [ R ]. 2007, 3. 6 ] 辽 宁 有 色 勘 察 研 究 院 . 阜 新 海 州 露 天 矿 矿 山 环 境 治 理 项 目 续 做 工 程 边 坡 稳 定 性 分 析 及 加 固 设 计 验 算 报 告 [ R ]. 2008, 3. 5 2
  • 中矿传媒与您共建矿业文档分享平台下载改文章所需积分:  5
  • 现在注册会员立即赠送 10 积分


皖公网安备 34050402000107号