安家岭露天矿北端帮变形分析

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1、露天采矿技术!""#年第$期56789:;<=>?@A董洪亮，段起超，秦建明，陈再明，袁建峰（安家岭露天煤炭有限公司，山西朔州"*/""/）BC0通过对安家岭露天矿北端帮边坡变形现象及工程地质的调查与分析，以及井工开采对边坡稳定性影响的研究，查明了影响边坡变形的主要原因及破坏模式和机理，提出了防止变形恶化应采取的措施。DEF0变形破坏模式；变形机理；井采影响；变形监测GH@IJ0342!#-+)KLMNO5)PQJ0%/+%1)2%/R!""#S"$1""!"1"*北帮边层有第四系黄土层、第三系红土层和%!"石炭

2、系基岩层。（%）第四系黄土层。第四系黄土层包含有粉平朔安家岭露天煤炭公司是国家“九五”期土层，粉质粘土层和粘土层。粘土层由粘土和少间开始建设的重要煤炭生产基地，设计年产量量的粘粒、砂粒组成，具有孔隙。粉质粘土层有一%$""万&，其中露天煤矿能力为%"""万&’，井定量的粉粒，大多为粘土集粒，下层基质潮湿、呈工矿能力为$""万&’。井工矿开采露天矿边帮下软塑状。粘土层含有粉粒，基本由粘土集粒组成，及境界区外的#(、)(煤层，由地面开斜井进入#(、)(细密、潮湿、软塑状。煤层进行开采。同时对边帮内的#(、)(煤层直接

3、（!）第三系红土层。第三系红土层致密，未从露天矿内的#(、)(煤层露头开平洞，采用房柱成岩状，硬、脆，层中节理裂隙较发育，缝隙中含式方法进行开采。北端帮边坡也在井工开采范围水。内，并在北端帮形成后#(煤层开始了平洞采煤。（*）石炭系基岩层。石炭系基岩层由泥、泥岩!""!年%"月北端帮的%*""平盘开始出现层、砂岩层和煤层组成。!泥岩层厚"-+.!%-+,，裂缝，到!""*年+月裂缝发展到上部%*+$平含高岭石、水云母等矿物，以泥质胶结和钙质胶盘，形成多组裂缝，最大裂缝宽度达到!!%,,，并结为主。"砂岩层厚!-/

4、.!!-%,，由粗砂岩，中砂有继续发展的趋势。岩和细砂岩组成，岩石结构致密、完整。#煤层。此区域石炭系基岩中含有#(、)(、%%(煤层，因北端为了查明裂缝产生的原因和裂缝进一步发展帮裂缝产生在#(煤层以上，因此对#(煤层以下的对边坡及生产的影响，以及应该采取的防治措施，岩层不作介绍。#(煤层厚)-$.%!-),。#(煤层顶部开展了对北端帮边坡工程地质、变形机理、变形模式等研究，为制定防治措施提供了可行依据。有%.!,厚的强风化带。质地疏松，孔隙率及含水率较大，呈粘泥状，抗压强度及凝聚力较低，是!#$%&’()%&

5、*+该边坡体内强度指标较低的软弱层。!-%-!构造及节理裂隙!-%工程地质北端帮分布的上述地层中，第三系红土层只!-%-%地层有局部地区分布，各地层之间的接触关系为不整,-./0!""#1"+1%!接触。岩层南倾、与边坡倾向一致，倾角*.$0。岩12340董洪亮（%)/21）男，内蒙古赤峰人，工程体的节理、裂隙发育，有#组优势节理，优势节理师，%))#年毕业于中国矿业大学露天采煤专业，现任安家的平均间距为!.$条,。岭露天煤炭有限公司露天矿副矿长。北端帮地层分布情况见图%。!"露天采矿技术!""#年第$期石炭系中

6、的砂岩、泥岩层沿垂直节理切断，然后沿#0煤层顶板的强风化带软弱层向坑内滑移。其变形破坏模式如图!所示。1&!变形原因根据确定的变形破坏模式和试验获得的岩石物理力学参数，对北端帮边坡作了稳定性分析计算。滑动面用有限元数字模拟法确定优势滑动面后，用萨尔玛（234+3）法计算边坡的稳定性。计算结果如图1所示。!%"#$%&’(!!&!水文地质该地区属于大陆性气候，年降雨仅为’!&!(#’)&%*++，多集中在,-)月，并多以暴雨形式出现，故渗入地层中的水量较少。地表部分的粉土层因具有大孔隙特征，部分降雨渗入后形成相对含

7、水层，其渗透系数为（%&!(!&"）.%"-$+/，边坡坡面未见出水点。北端帮基岩节理裂隙发育，有若干出水点，其中#0煤层较为严重，表明基岩中仍有含水，但从钻孔中的静止水位来看，其水位在#0煤层底板，水位较低，说明岩体中含水量很少。!15,#"";<=>?@ABCDE从图#可以看出，边坡在自然状态下的边坡1)*+,-./0123-.45’6稳定性系数为%&1%1和%&*,)，说明自然边坡在不受外界因素影响时，边坡是稳定的。在未进行#01&%变形破坏模式煤层开采前，边坡未曾出现裂缝，裂缝发生的时北端帮岩体的倾向与边

8、坡倾向一致，属于顺间是在#0煤层实施开采一定时间后，因此可确定层边坡。一般此类边坡发生破坏形式都是上部岩井工开采是导致边坡变形的直接原因。体沿垂直节理切断岩层，下部沿某一软弱岩层滑1&1井工开采对边坡稳定的影响移，形成“切层—顺层滑移”变形破坏模式（也叫#0煤层井工开采对边坡稳定的不利作用有“坐落滑移式”）。具体到北端帮，当地表出现裂!：!井工开采区正置边坡的深部，煤层采