新疆某露天矿非工作帮拟扩帮边坡稳定性优化

马熹焱

（煤科集团沈阳研究院有限公司，辽宁 抚顺 113122）

新疆某露天矿非工作帮拟扩帮边坡稳定性优化

马熹焱

（煤科集团沈阳研究院有限公司，辽宁 抚顺 113122）

针对新疆某露天矿非工作帮开展相关研究，进行必要的工程地质补充勘查、确定研究区域边坡工程地质条件及软弱结构面赋存状况。通过计算确定非帮合理的矿山开采境界及边坡参数，对采矿境界进行重新调整，减少无效剥离，节约剥离费用，提高经济效益。

非工作帮；边坡；稳定性

0 引 言

新疆某露天矿建设规模3.0 Mt/a，初始拉沟位置选择在首采区西南部，沿煤层露头拉沟，初期沿倾向推进，后转为走向推进。非工作帮边坡为顺倾边坡[1-2]，倾角为20°左右，在第四系和第三系间赋存有泥岩弱层，该层较为连续且含水量较大，整个弱层表现为软塑状，该区域于2012年4月中旬在采深仅为30 m左右即发生失稳破坏。遵循经济边坡的理念，进行控制开采技术研究，可在最大限度开采煤炭资源，保障露天矿山安全高效运营。

1 地质条件

研究区域岩石以第四系松散堆积物和碎屑沉积岩为主，层状结构，厚度变化较大，分布不均，岩体各向异性表现强烈，岩体质量等级坏—极坏，岩石软、硬互交替，稳定性较差，故未来煤矿开采中，易发生底板吸水变形、边坡崩塌和滑坡等矿山工程地质问题[3]。按MT/T1091—2008煤矿床水文地质、工程地质及环境地质勘查评价标准，该区工程地质勘探类型为三类三型，即层状岩类工程地质条件复杂型。

根据国内露天煤矿引起边坡滑落的地质因素、岩样化验资料、物探测井岩性弹性解释成果和GB50330—2002建筑边坡工程技术规范结构面抗剪强度指标标准值，初步确定软弱层位的指标为：地质标志；岩石试验标志；测井标志。按上述标准，非工作帮共确定17个弱层（面）。

2 力学性质指标

物理力学参数均由矿方提供，对此进行整理后提出新疆某露天矿岩土物理力学性质推荐指标见表1。

3 安全储备系数的确定

本项目安全储备系数的确定主要按照GB50197—2005“露天煤矿工程设计规范”之有关规定，依据我们对研究区域工程地质条件的认识程度和对所收集到的资料的掌握程度[4-5]，以及边坡稳定性对露天矿生产的重要程度，研究区域非帮边坡选取安全储备系数为1.3。

表1 新疆某露天矿非工作帮岩土物理力学性质指标推荐值表

4 计算剖面的选取非工作帮拟扩帮边坡稳定分析

根据本项目研究区域范围及其周边地质条件，应矿方要求，本次研究报告边坡稳定性计算剖面的选取主要针对非帮边坡。非工作帮所选取的剖面为矿方开采网所对应K2—K11线，由矿方提供地质剖面模型经处理后形成，具体为：K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8、K9、K10、K11剖面。

考虑到非工作帮临近排土场及其对B8煤层开采的重要影响，新疆某露天矿对非工作帮边坡提出了拟扩帮方案，为此，对矿方提出的拟扩帮方案也进行了稳定计算并分析其结果[6-7]，计算结果如图1—图4。

图1 K2剖面拟扩帮边坡稳定计算结果

图2 K5剖面拟扩帮边坡稳定计算

图3 K8剖面拟扩帮边坡稳定计算结果

图4 K10剖面拟扩帮边坡稳定计算结果

图5为K2—K11剖面拟扩帮边坡稳定系数分布图，从计算结果可知，K2—K11各剖面拟扩帮边坡整体稳定系数均小于安全储备系数1.3的要求。

图5 K2—K11剖面拟扩帮边坡稳定系数图

5 边坡参数优化设计

对现状边坡及拟扩帮边坡稳定计算可知，现状边坡及拟扩帮边坡整体稳定系数均小于安全储备系数1.3的要求，对于矿区的安全生产存在着隐患。针对该问题，提高扩帮方案整体稳定性，保证矿区的安全生产。为保证新疆某露天矿非帮边坡稳定，提出“削坡减重”优化方案，即降低整体边坡角。通过对拟扩帮方案的参数优化，将各剖面稳定系数均提高至1.3以上，可满足矿区的安全生产。

6 边坡变形防治措施

综合计算结果及现状边坡存在的问题，提出边坡变形破坏的日常防治措施：

1）针对非工作帮边坡，应设置安全防护警戒线或警戒牌，用以提醒过往车辆及人员，从而防止片帮垮落的岩土体对人员或者设备造成伤害。

2）做好疏干排水工程。由于非帮边坡受风化、爆破等因素影响，其力学性质强度指标将有所降低，如果受到大气降水或地表水的渗透，其强度指标将会进一步恶化，从而使得端帮边坡发生片帮甚至于大范围滑坡的可能性加大，因此要加强边坡的排水疏干工程，避免大气降水、地表水入渗到滑坡体内，以提高边坡及弱层强度。

3）加强边坡维护。应及时将非帮上部松散岩体进行清理，保证边坡形态平整，且及时做好每个台阶外缘挡土墙防护工作。

4）非工作帮边坡作为首采区主要边坡，其向南临近矿区排土场，向北直接影响B8煤层的开采，因此其边坡的稳定在很大程度上直接影响着矿区的安全生产，因此需对非帮边坡进行实时动态监测，推荐采用地面、地下位移自动监测系统相结合进行监测。

5）由于露天矿山生产是个动态发展过程，随着岩层的逐步揭露，将会出现许多新的情况，因此边坡变形破坏防治工作也应随着条件的变化而做出相应的调整，从而保证矿山安全高效运营。

7 结 论

项目利用极限平衡法对新疆某露天矿非帮现状及拟扩帮边坡进行了全面、系统地计算。通过研究对非帮边坡K2—K11剖面拟扩帮方案进行了参数的优化设计，提出了“削坡减重”优化方案，分别对1416及其以上平盘向南进行扩帮，调整1416以上平盘整体边坡角，由原24°～28°调整至21°～23°。通过对拟扩帮方案的参数优化，将各剖面稳定系数均提高至1.3以上，可满足矿区的安全生产。针对露天矿当前情况，提出5条边坡变形破坏日常防治措施。

［1］ 朱晗迓，马美玲，尚岳全．顺倾向层状岩质边坡溃屈破坏分析［J］．浙江大学学报（工学版），2004（9）：6．

［2］ 杨天鸿，芮勇勤，李连崇，等．顺层蠕动边坡变形破坏机理及稳定性动态分析［J］．工程地质学报，2003（2）：155-161．

［3］ 杜中宁，党学亚，卢娜．陕北能源化工基地烧变岩的分布特征及水文地质意义［J］．地质通报，2008，27（8）：1168-1172．

［4］ 王建国．矿山边坡岩体力学试验与岩体、抗剪强度的确定［M］．北京：中国科学技术出版社，1993．

［5］ 魏汝龙，张凌，稳定分析中的强度指标问题，岩土工程学报，1993（5）．

［6］ 王建国，王振伟，王来贵，等．受控于软弱结构面的矿山软岩边坡稳定性［J］．辽宁工程技术大学学报，2006（5）：3．

［7］ 李英俊，唐开杰．哈尔乌素露天煤矿开采工艺简析［J］．露天采矿技术，2006（3）：29-30.

【责任编辑：陈 毓】

Optimization of slope stability of non-working slope expansion in the Open-pit Mine of Xinjiang

MA Xiyan
(China Coal Technology and Engineering Group Shenyang Research Institute,Fushun 113122,China)

Based on the study of non-working slope in the Open-pit Mine of Xinjiang,the mine conducts necessary engineering geological survey,and determines the geological conditions of slope engineering and the occurrence of the weak structural plane. The article determines the reasonable mining boundary and slope parameters of the mine by calculation,readjusts the mining state, reduces the invalid stripping,saves the cost of stripping and increases the economic benefit.

non-working slope;slope;stability

TD824.7

B

1671－9816（2017）06－0013－03

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.06.004

马熹焱.新疆某露天矿非工作帮拟扩帮边坡稳定性优化［J］.露天采矿技术，2017，32（6）：13-15.

2017-01-23

国家自然科学基金面上资助项目（51274122）；国家自然科学基金煤炭联合基金资助项目（U1361211）

马熹焱（1984—），女，辽宁沈阳人，毕业于辽宁工程技术大学环境工程专业，硕士研究生，从事露天开采安全研究工作。