乌拉盖河露天煤矿滑坡区域煤炭开采方案

1 概况
　　锡林郭勒盟乌拉盖河矿业有限公司2009年由山东滕州辰龙能源集团出资注册。2010年4月开工建设，已具备年产500万吨大型露天煤矿的生产能力。截至目前实现土方剥离7000万m3；生产煤炭700万吨。该矿边坡为含少量硬岩的软岩类边坡。因第四系水的影响和北帮土质可塑性差，再加上 2013年以来长期生产停滞，大气降水和坑下涌水侵蚀帮坡脚等原因，北部非工作帮滑坡逐步扩大，形成与坑口北部至排土场之间3.5万m2沉陷区贯通并往东延伸与排土场滑坡连为一体，面积达39万m2。滑坡区域底部掩盖煤炭50余万吨。为提高回采率，减少资源浪费，随着2019年复工复产，对滑坡区煤炭进行回采。
　　2 影响边坡稳定的因素
　　（1）采场边坡为第四系、第三系、泥岩、砂质泥岩和煤的混合型边坡。上部第四系覆盖，主要是细砂、粉砂、亚砂土、亚粘土，结构松散，易坍塌。第三系上新统由含砾粘土岩、粘土岩、砂质粘土岩组成，胶结性差、疏松、成岩性差，与下伏巴彦花组呈角度不整合接触。组成边坡的岩石主要有泥岩和砂质泥岩，均为泥质胶结，硬度较低，岩石抗稳性差。
　　（2）地下水对边坡稳定性影响大，有松散岩类孔隙含水层组（第四系孔隙潜水含水层），碎屑岩类孔隙-裂隙含水层组，火山岩裂隙含水层组，均具有承压性质，属于中等富水性含水层组，不利边坡稳定。雨季降水渗入地下，也降低边坡的稳定性。在第三系地层内普遍存在含水率高，孔隙率大，岩石强度低，并有软弱夹层分布现象，对边坡稳定造成不利影响。
　　（3）冻融影响：冬季气温低，形成季节性冻土，土层冻涨严重，随着来年温度升高，季节性冻土融化，岩土出冻涨现崩解现象，影响边坡稳定。
　　3 机理分析
　　根据矿区地质条件、开采现状及现场边坡滑动迹象，通过分析，基本定性滑坡为“张裂缝—圆弧形滑坡”。矿区含水层对边帮的稳定性影响很大，随着开采深度的增加，采场形成临空界面和应力释放等因素，边帮产生裂隙，且帮部有导水层渗水。主要因第四系水受排土场压力影响，顺着沙层往采场渗透，在地下形成水流面，导致上部土层之间出现两个错层的滑面，再加上雨季降水渗入补给，因渗水的润滑作用逐步加速。随着上部滑动和第三系软弱层受压，下部岩土层跟着滑动变形，形成煤层顶板台阶滑动裂缝和地表裂缝贯通，形成一个完整的滑面。
　　4 滑坡区域煤炭开采施工方案
　　目前开采区域倾斜角较大约为13°，复工后随着采场往前推进，滑坡体受采动影响，底部失去抗滑阻力，易引发重复滑坡，在开采过层中，必须保证滑体稳定。如果将滑坡体全部清理，需从地表880标高往北外扩，土方量极大，且距离排土场的安全距离不允许。根据现场实际，以最少的成本将该区域掩盖的煤炭资源采出，同时又确保边帮安全，采取对滑坡体部分剥离、预留煤柱、条带开采及时内排回填的开采方案。
　　（1）合理留设边坡角、平台宽度。滑坡体830水平南北距离最宽段近100米，因此从该处往下开始施工。为保证边坡稳定性，依据对该区域工程地质条件、边坡走向、边坡地层抗碱强度等综合分析，确定该区域最终边帮角为14°。设计平台宽度15米，高度5米，平盘帮坡角为45°，达到施工段最终帮坡角为14°。
　　（2）留設防滑坡煤柱，调整开采推进方向，采取条带式开采。为保证剥离工作顺利进行，防止因剥离导致滑坡体的进一步破坏变形，必须采用条带式开采，跟踪内排。滑坡体下方留设50米宽的煤柱。考虑到北部为滑坡区，原煤回采改为由南往北反向推进，其余正常开采。由于煤柱需下方煤层保持稳定性，因此采到煤柱附近时，不一次性采到4-2煤层底板。待推进一段距离后，以条带式小范围开采方式分段回收底板以上原煤，并迅速内排回填。在剥离过程中从底部露煤区往东部内排800平盘施工上煤道路与原北部非工作帮道路对接，南部开采最深标高为770，随着开采深度的增加，沿煤层往下施工折返道路。北部滑坡区域存在约50万吨煤炭资源，效益相当客观，按照目前吨煤价格200元估算，价值约1亿元。因此按照“边治理边出煤”的原则，在剥离同时对煤炭资源进行回收。
　　（3）为了避免和减少剥离过程对中滑体边坡稳定性影响，及时内排回填处理。回填工作在790水平条带剥采工作结束南部释放出内排空间开始，回填方向与推进方向一致。边推进边回填。为了避免回填后产生弱层，恢复导水沟，建立透水层。回填时，采取适当比例进行岩、土混排。提高边坡稳定性。透水层回填岩性好、透水性好的物料，提高抗剪强度。
　　（4）在施工同时加强边坡监测、边坡防排水等工作。
　　1）目前公司边坡监测主要是地表位移监测和人工监测。施工前增加深部位移监测，完善监测系统，实现对矿区边坡提供连续、动态、全面监测。增加滑坡观测线，同时加密监测点，在雨季以及施工期间发现异常时，增加观测次数，及时提交监测报告，以便及时调整施工方案、制定防范措施，确保施工安全。
　　2）边坡防排水工作是工作重点，直接影响到剥采工作能否顺利进行。在出水点，施工水平孔，释放静水压力。夏季暴雨前对沉陷变形产生的裂缝，及时填埋、密实处理。在北部沉陷区加固拦水坝，同时施工放水管，及时疏放至下部积水坑，防止积水渗入治理区，造成再次滑坡。
　　5 总结
　　采取预留煤柱、条带开采及时内排回填的施工方案，能够以最少的投入，安全采出滑坡底部压煤，既避免了资源的浪费，增加公司效益，又对滑坡区进行了相应的治理，保证了煤矿的安全生产，为后续的开采奠定了安全基础。