渗流作用下露天矿边坡动态稳定性及控制技术

张占村　关鹤伟

[摘 要]与地下煤矿相比，露天煤矿无疑更加的便于开采而且高产，但是露天煤矿在开采的过程当中边坡不稳定因素较多容易发生相关的地质灾害，甚至可能会对于环境造成较大的破坏，甚至影响整体性生产的安全。文章基于青海木里煤田的露天煤矿的实际情况来进行研究和探讨最终提出提高露天煤矿边坡稳定性的相关措施。

[关键词]露天煤矿 边坡 管理措施 稳定性

中图分类号：TD824.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）13-0122-01

我们将采用露天方式进行采掘生产煤炭的煤矿企业成为露天煤矿。具体的生产过程主要是在未经开发的地层当中实现进行炸药的埋设和爆破，将矿石炸碎之后采用大型的机械设备来将矿砂运往选煤厂，随后进行进一步的处理。与传统的井下煤矿开采方式相比。露天的煤矿开采得矿率无疑更高，而且相比井下开采露天开采的港式成本更低，不过在露天开采的过程当中边坡的稳定性是影响露天煤矿安全和生产的总要因素。

1.木里煤田介绍

青海木里煤矿位于青海省大通河的上游，隶属于天竣县木里乡，该煤田的煤炭资源丰富，抛开地表的草坪就可以挖到煤海，煤种很多，其中焦煤最为闻名，含量占总煤炭储量的90%以上，煤矿现拥有固定资产约3亿元，是我国西部重要的露天煤矿之一。煤田的露天煤矿是我国拥有自主知识产权，依靠自身技术能力建设的一个现代化煤矿。

2.木里煤田南露天煤矿的地址条件以及边坡的主要类型

2.1 地质条件

该煤矿的北部地区为地势起伏较大的丘陵地带，往南逐步的减缓为坡地，而到了南部以后有呈现出较为平坦的波状的洼地。该矿区的煤炭类型为中生界的早白坚世含煤碎屑岩系。按照岩相特征以及岩性的不同我们将其分成了砂岩段、砾岩段、含煤段以及上泥岩段和下泥岩段五种基本的类型。各个岩层的主要特征主要包括：

1.基底的煤层主要由变质砂岩、绢云母适应角岩、板岩、角岩化凝灰岩以及变质粉砂岩等类型来共同组成。

2.整个煤田四周的上部为灰褐色的角闪安山岩，并且伴有一部分的橄榄玄武岩和辉石安山岩，这些都在地表呈现出小块的分布。

3.我们通常用自上而下的方式将主要的含煤层分成6个主要岩性段：

（1）该岩性段主要以火山碎屑为主的砂岩层的以及砾岩层的顶部的啥泥岩段来组成；

（2）该岩性段主要有含煤碎屑岩以及各种粒级的砂岩来组成，该岩性段当中含有煤；

（3）该岩性段主要有薄层砂岩、粉砂质泥岩以及黑灰色—深灰色的泥岩组成，该岩性段为上含煤段；

（4）该岩性段主要有深灰色的浅灰色中砂岩、粉砂岩、深灰色细砂岩以及泥岩来组成，该岩性段为下含煤段；

（5）该岩性段是主要有跟啥质泥岩、深灰色或者灰褐色的泥岩来共同组成的泥岩段；

（6）该岩性段主要以灰绿色砂岩、灰白以及浅灰色的砂岩为主来组成的砂砾岩段。

4.上部主要有浅灰色的细砂和中砂以及黄褐色、黄色的细砂和中砂来共同组成，其主要成为为长石和石英，局部包含有含量较少的火山岩砾。

2.2 边坡类型

1.软弱结构的发育相对比较初级，大部分为坚硬岩石，而且整体的局部结构面具有很大的间距，大部分超过30m。F5断层的落差超过60m但是在130m之内。

2.露天的最终帮坡角小于软弱结构层面的倾斜角，但是软弱结构层面的倾斜角小于其内摩擦角。

3.露天矿的最终边坡走向与软弱结构层面走向之间的夹角相近。

4.岩体的含水性较差，构造相对简单，透水性较强，而且不会对于边坡的稳定产生影响。

根据以上几点，我们就可以确定木里露天煤矿的边坡类型属于I类，也就是稳定型的边坡。

3.采区边坡稳定的基本状况

3.1 北采区

整个北采区为工作帮，截至目前整个工作帮的坡脚为7°左右，明显的小于最大帮坡角的25°。

3.2 南采区

整个的南采区主要涉及的包括南端帮的边坡的稳定以及采场工作帮的边坡的稳定。因此要求工作邦的边坡必须要稳定。由于该工作的局部地方含有水线，势必会导致该区域岩石的强度大大的降低，并且岩石汗水之后，会呈现出疏松的状态，容易产生滑坡等危险现象。

目前南端帮坡的边坡角为25°已经尝鲜除了到位台阶，但是仍然小于最大边坡角限制的25°。整个露天煤矿的南端帮的一号岩坡的西侧有轻微抬升的趋势，东侧则呈现出了下降的趋势，并且东侧呈现出向北以及向东滑动的趋势。

3.3 配采区

目前配采区工作帮的帮坡角为6°左右，明显的小于最大帮坡角的额25°。

4.边坡稳定的管理措施

维持边坡的稳定性与安全性毫无疑问是具有巨大的现实意义的，尤其是在夏季雨水较多的时候，容易使得整个边坡的含水量增加，最终可能会使得边坡发生滑坡的几率加大，要想更好的保证整个南露天煤矿的各个边坡具有较强的稳定性，我们通常采取以下的措施：

4.1 疏干排水

在边坡的地表采用多种的方式来进行地表水的排水，主要的方式包括：挖设排水沟、各种形式的截水沟、地表水的排引以及急流槽拦截，从而达到将地表水往较远的地方引流到原理边坡的位置；对于边坡内的地表水处理我们则可以采用立井、砂井、渗井以及集水井和平孔排水的方式进行排水，最终使水停留在滑坡的范围之内或者不再进入，最终达到增加整个边坡的稳定性的目的。

4.2 边坡光纤监测

我们可以采用基于BOTDA、BOTDR以及BOTFA等光纤的应变传感技术来进形分布式变形的检测，或者我们也可以采用FBG技术来进行全光纤的滑动灾害时间的检测。该操作主要在边坡的纵向以及横向进行若干条分布式传感光缆的铺设，并且采用分布式应变测试技术来对于光缆进行定期的监测，最终通过光缆被挤压或者拉伸的变形量来确定变形的大小程度以及分布的范围。

4.3 加强作业的规范性

在施工的过程当中，要求必须要严格的按照设计的说明书来进行执行，要求按照设计说明书当中的作业平盘和设计留够保平盘的宽度，来进行非工作帮和工作帮边坡角的严格控制。

4.4 严格规范管理

要求必须要针对边坡的管理设有专门的机构，并且安排专人来进行边坡情况的定期巡视。针对重点的位置组织群管以及主管，力求能够对于边坡的变化情况能够提前的进行预报。

5.结论

南露天煤矿边坡上陡下缓，在倾向方向形成折线型边坡；地层岩性为第四系砂土层、木里组上泥岩段地层以及煤系地层；地层中发育有软弱层、破碎带，影响边坡岩体强度。

参考文献

[1] 蔡美峰.岩石力学与工程[M].北京：科学出版社，2002：8.

[2] 张四维.我国露天矿边坡工程研究成果与进展[J].地质灾害与环境保护，2000，11（2）：98-101.

[3] 王树仁，何满潮. 复杂工程条件下边坡工程稳定性研究[M].北京： 科学出版社，2007：9.

[4] 刘华强.露天煤矿边坡稳定性分析与治理措施[J].煤炭技术，2011，（8）：87-88.

[5] 孙玉科.中国露天矿边坡稳定性研究[M].北京：中国科学技术出版社，1998.

[6] 欧定良.岩土边坡稳定性分析方法综述[J].山西科技，2006，11（6）：6-9.