胜利东二号露天矿南排土场滑坡分析.pdf

露天采矿技术2012 年第 2 期 2009 年 8 月初， 南排土场东侧边坡出现滑坡迹 象，对排土场附近的地泵房和煤炭外销运输道路构 成了严重的威胁。 通过位移监测， 确定有明显滑动的 范围约 4.3 万 m2， 按滑体平均厚度 15 m 计算， 滑体 的体积有近 65 万 m3。 受几次下雨的影响，到 8 月下旬滑坡范围有较 大的增加， 有明显变形的区域面积达到近 10 万 m2， 变形体的体积约 150 万 m3。 根据监测资料，到 8 月 19 日， 1081、 1105 平盘 上监测点的累计最大位移△X 1.783 m， △Y 1.674 m， 累计最大沉降△H -0.393 m， 在 1081 平 盘上有宽达 20 30 cm、 落差 50 60 cm 的裂缝。 1排土场滑坡区基底及排弃物的情况 胜利东二号露天矿位于胜利煤田中东部，隶属 于锡林浩特郊区胜利苏木， 矿区海拔标高 990 ～ 1 133 m， 相对高差 143 m。 区内岩层产状较为平缓， 构造条 件中等， 无地表水体分布。 根据区内地形地貌特点，本露天勘探区应属剥 蚀堆积地形与低缓丘陵地形过渡地带。该地貌特征 主要表现为丘陵状浑圆地形，并呈大面积分布于露 天区内， 其次为河谷平原地形， 地势相对较高。 露天区内地形地貌相对简单，其地貌形态严格 控制着地下水的分布，地下水按沉积环境特征和分 布规律由东到西划分为高平原水文地质亚区和河谷 平原水文地质亚区。 南排土场基底为松散的第四系层，总体地表相 对比较平坦， 局部存在宽缓的沟壑。 在排土场形成之 前滑坡区附近有积雪、 积水的痕迹； 滑坡区地形变化 平缓， 总体是东北较高、 向西南方向变低。在南排土 场东侧境界附近， 有一向西倾斜的沟， 沟的纵向坡度 很小， 约为 0.5左右。 南排土场东侧滑坡区的排弃物料主要是采场东 端的第三系上新统棕黄色、 桔黄色的粘土 （岩） 类， 其 次是灰黄、 杏黄泥质胶结的砂岩、 砂砾岩。这些排弃 物在采场被剥离之前就具有结构比较松散、强度低 的特点， 再经过挖掘、 运输和排弃， 在排土场形成更 为松散、 孔隙度更大、 强度更低的堆积体。 2排土场滑坡区稳定性计算 2.1计算剖面的选择 为了确定滑坡处理方案，在图 1 所示的位置上选 取 2 个与边坡走向近于垂直的计算剖面进行稳定性 分析， I、 II 剖面分别如图 2、 图 3 所示。 2.2滑坡原因分析 胜利东二号露天矿南排土场滑坡分析 郭俊良 1，秦文清1，李宏奎1，舒继森2 （1.内蒙古大唐国际锡林浩特矿业有限公司，内蒙古 锡林浩特 026000；2.中国矿业大学矿业工程学院，江苏 徐州 221008） 摘要 分析了胜利东二露天矿南排土场东部边坡的稳定性， 采用极限平衡法反算了南排东部排弃物及 基底的力学指标， 分析了出现滑坡的原因， 并提出了相应的处理措施， 这些措施实施后， 南排土场东部边坡变 形速率逐渐减小， 最终趋于停止， 满足了排土场安全的要求。 关键词 排土场； 边坡稳定性； 滑坡； 露天矿 中图分类号 TD 824.7文献标识码 B 文章编号 1671 － 9816（2012 ）02 － 0042 － 03 收稿日期 2011-11-15 作者简介 郭俊良 （1962- ） ， 男， 高级工程师， 1986 年毕业 于中国矿业大学， 曾任神华宁煤集团大峰露天矿副总工程师、 中国包装总公司新能源公司副总经理，现任内蒙古大唐国际 锡林浩特矿业有限公司总经理助理。图 1南排土场东部滑坡计算剖面的位置 1055 1105 1081 采矿工程 4 2 露天采矿技术2012 年第 2 期 图 3南排土场东部滑坡 II 计算剖面 按照排土场设计采用的参数，排弃物 C 68 kPa， f 32.3； 基底 C 15 kPa， f 33， 计算， I、 II 剖 面的稳定系数分别如图 4、 图 5 所示。 从图 4 和图 5 可以看出，无论是单台阶边坡还 是 2 个台阶组成的边坡的稳定性都是很高的。 那么， 是什么原因导致了滑坡 首先，南排土场东部的最下部台阶的排弃物主 要是采场的第三系红土，排弃后的强度达不到设计 时采用的值； 第二， 排弃台阶过高， 最下部台阶的高 度最高超过 26 m； 第三， 排土场基底未经处理， 基底 表面的腐殖土和有机质被覆盖后形成弱层； 第四， 在 前两个因素的影响下排土台阶产生不均匀沉降， 形 成凹坑和裂缝； 第五， 降雨， 雨水存积在凹坑中渗入 或沿裂缝快速进入排土场内部，使排弃物的强度大 大降低， 诱发了滑坡； 第六， 排土场切断了地表水的 径流通道， 使得大气降水进入排土场基底， 进一步降 低了基底土层和下部排弃物的强度。 如图 6 所示， 低 洼地段积水坑的面积约 7 万 m2，按平均积水深度 0.2 m 计算， 积水量为 1.4 万 m3， 这些水除了部分蒸 发外， 其余全部进入排土场基底和排弃物中， 在毛细 力的作用下，水位面之上 2 3 m 排弃物的含水量也 会增大， 既增加了土体的重量， 也降低了土岩的强度。 2.3排弃物参数的反算 根据监测资料， II 剖面的大致形状和位置如图 7 所示。采用极限平衡法进行反算， 可得到滑动面的 抗剪强度指标 C 25 kPa， f 11，滑坡区排土场基 底强度 C 10 kPa， f 10。 2.4排土场滑坡区边坡稳定性计算 根据反算指标对 I、 II 剖面进行极限平衡分析， 结果如图 8、 图 9 所示。边坡处于极限平衡状态。 3南排土场东部滑坡的治理措施 3.1治理措施 根据滑坡的原因， 提出以下治理措施 1） 将排土场坡脚附近表土用推土机清除 （厚度 0.5 m 左右， 宽度 25 m） ； 2） 在清除表土后的基底上堆 10 m 高的强度较 高的岩石形成压脚小台阶， 如图 10 所示； 3） 降低滑坡区 1105 平盘的台阶高度， 减小局部 图 2南排土场东部滑坡 I 计算剖面 图 6因排土在排土场下方形成积水坑 因排土形成 的积水坑 图 7南排土场东部滑坡 II 剖面滑动面的大致形状和位置 采矿工程 4 3 露天采矿技术2012 年第 2 期 （上接第 41 页） 定性和可靠性需要在现实生产中应用验证。 5结语 由于工艺系统选择所涉及的因素繁多，其优化 工作十分复杂，故历来都是露天采矿科学中的重要 课题。 而半连续开采工艺兼顾了单斗挖掘机、 汽车和 带式输送机的综合优点， 可以根据实际矿岩情况， 综 合考虑设置类型及参数，能够很好的适应各种类型 矿山， 是将来露天矿的开采工艺发展的主要方向。 开 采设备大型化是优势资源集中化开采的必然要求， 也是简化剥采工程并降低开采成本提高经济效益的 重要途径。而单斗挖掘机移动破碎站工作面胶 带机转载机端帮胶带机排土机布置的半连续 开采工艺在理论上能够更好的适应矿山的实际生产 环境。 现平朔东露天这套设备已订购开始制作， 预计 在 2013 年投入使用， 在实际生产中解决一些可预见 及不可预见的实际问题，一旦该系统的稳定性和可 靠性得到证实，必然能在全世界范围内引领新一轮 的露天矿开采工艺的变革。 参考文献 ［1］ 露天煤矿半连续开采工艺及应用技术研究 ［M ］中国矿 业大学出版社， 2006． ［2］ 露天采矿学 ［M ］ .辽宁工程技术大学出版社． 图 13南排土场东部滑坡 II 剖面压脚后稳定性计算结果 地 磅 房 Fs 1.105 Fs 1．065Fs 1．446 Fs 1．532 图 12南排土场东部滑坡 I 剖面压脚后稳定性计算结果 图 10南排土场东部滑坡压脚小台阶示意图 滑落的机会； 4） 填平并压实台阶平盘上的积水凹坑和滑坡裂 缝， 避免大气降水进入边坡体； 5） 使最终平盘有 2 3的坡度向外侧倾斜， 以利于雨水形成的地表径流能快速流出排土场。为 了避免雨水对台阶坡面的冲刷，应在台阶边沿设置 1 1.5 m 的土挡，每隔 100 150 m 开一缺口将水 放出 （如图 11 所示） ， 并在开口外侧的坡面上铺设防 冲刷材料 （土工布、 编织袋等） ； 6） 采取工程措施降低最终排土台阶的高度和减 小最终排土台阶坡面角； 7） 为了防止出现安全事故， 应在滑坡外侧设置 警示标志， 禁止无关人员和设备进入滑坡区； 8） 在排土场境界之外侧开挖排水沟或设置积水 坑排水设备， 排出因排土形成的积水低洼地段的 积水。 3.2治理后的稳定性计算 对于滑坡区的 I、 II 剖面，在采取第一和第二项 措施后， 稳定性计算结果如图 12、 图 13 所示。 图 12、 图 13 表明， 压脚后最整个剖面的稳定性 都有较大的提高， 可以基本满足稳定性要求。 4结语 滑坡治理 2 年多来，南排土场东部未出现新的 滑坡变形情况， 说明采取的治理措施合理有效， 可供 类似矿山借鉴。 采矿工程 4 4