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乌拉盖河露天煤矿滑坡区域煤炭开采方案

发表时间:2021-05-18 15:12

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。

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