黑岱沟排土场变形破坏机理研究.pdf

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1、巨重固露天采矿技术2011年第6期·37·黑岱沟排土场变形破坏机理研究翟正江，王振伟，赵雪。(1．神华准格尔能源有限责任公司，内蒙古薛家湾010300；2．中国煤炭科工集团沈阳研究院，辽宁抚顺113122)摘要：哈尔鸟素露天煤矿黑岱沟排土场是典型的黄土基底排土场，通过对黑岱沟排土场边坡工程地质条件进行扼要分析，以FEPG软件为分析平台，探讨了该排土场边坡稳定性影响因素及边坡变形破坏模式，揭示了边坡在变形破坏过程中岩体破裂的全过程，同时利用极限平衡法对边坡的稳定性进行了计算，计算结果表明：研究区边坡稳定性不满足安全储备要求，需采取行之有效的治理措施，以提高边

2、坡稳定性。关键词：黄土基底；排土场；破坏机理中图分类号：TD824．7文献标识码：B文章编号：1671—9816(2011)06—0037—031引言3黄土基底排土场破坏机理近年来，随着我国老露天煤矿的资源枯竭，国家3．1黄土基底排土场破坏模式露天采煤工业战略适时发生了变化，新兴的现代化黄土地基失稳滑坡，其危害严重，往往成为灾害大型露天煤矿主要分布在西部及西北部的黄土高原性滑坡，规模大，滑速高是它的显著特征。由于排土地区，如准格尔黑岱沟露天煤矿、哈尔乌素露天煤场的特殊性，使在剧滑前不易觉察，一经发现就难以矿、平朔安太堡露天煤矿等。黄土高原地区极其复杂避免。

3、因作用力瞬间增加特别大，滑速增加很快，滑的地质条件与煤层赋存特点决定了该地区采矿的特体似浮体一样在短时间内“飞”出很远。殊性，从而为露天矿边坡稳定性研究提出了许多新依据对黄土基底排土场特征分析，结合苏联、西的课题与理论问题。欧国家和我国排土场边坡的工程经验，黄土基底排本文以哈尔乌素露天煤矿黑岱沟排土场为研究土场在排土过程中或形成后，可能的主要滑坡模式对象，针对黄土基底排土场边坡变形破坏机理进行有2种，即排弃物内部滑动与底部沿基底弱层面滑探讨与分析研究，揭示黄土基底排土场边坡的变形动，如图1所示。失稳机理，提供行之有效的治理措施。2工程地质条件哈尔乌素矿区位

4、于鄂尔多斯高原东北部、东临黄河，矿区内除黑岱沟不连沟、哈尔乌素沟有基岩图1破坏模式出露外，其余均为30m左右的第四系黄土所覆盖。3．2黑岱沟排土场边坡破坏的因素由于该区气候干旱少雨，植被稀少，降雨集中，水土黄土基底排土场边坡稳定性受众多因素影响，流失严重。地表发育以黄河为主干的树枝状的河谷例如原始地形地貌、岩性分布、基底工程地质条件及和冲沟，致使台状高原被切割得沟壑纵横，地形支离设计因素、水的作用等均是触发或诱发排土场失稳破碎，异常复杂，形成具有缓梁沟谷和高梁沟谷地形的不可缺少的因素。因此在分析黑岱沟排土场边坡的沙丘地貌。哈尔乌素露天矿黑岱沟排土场属于西稳

5、定时，应在研究各种单一因素的基础上，找出主要部地区典型的黄土基底排土场。．影响因素，以及它们彼此间的内在联系，才能做出比较正确的评价，采取合理有效的防治措施。(1)边坡变形破坏的内因。黑岱沟排土场基底介收稿日期：2011-08—11质条件较差，主要持力层为第四系黄土层(Q3)、第作者简介：翟正江(1964一)。男，河北邢台人，1987年毕业于中国矿业大学露采专业，工程硕士，高级工程师，现任神华准三系红土层(N2)及风化基岩层。基底软弱层的赋存格尔能源有限责任公司生产技术部经理。条件和软弱层本身的物理力学性质成为黑岱沟排土·38·露天采矿技术2011年第6期

6、臣置宙场边坡失稳的主要潜在因素。由于坡体本身抗拉强度较低，在边坡体发生向下变(2)边坡变形破坏的外因。黑岱沟排土场开始排形时，对坡体后缘有张拉作用，因此在边坡后缘产生弃后，原有地表泾流条件发生变化。此外，按照设计，最大拉应力，发生破坏并产生拉张裂缝，随着时间的排土场底部应排弃岩石以形成疏水通路，而实际排推移裂缝逐渐贯人演化到弱层面，从而导致边坡系弃的是剥离初期的黄土，因而上游汇水无法沿原有统拉裂。根据目前所掌握的资料及本次数值计算结河道顺利排泄掉，导致蓄水量增加、库区水位增高，果，结合国内外露天煤矿排土场的经验，确定黑岱沟排土场边坡滑动破坏模式为：一是排弃

7、物内部滑动，水不断入渗至基底黄土。基底黄土中的粘土层为相即滑动面全部产生在排弃物中，其滑面形式为圆弧对隔水层，且沿着黑岱沟方向(上游一下游方向)，岩破坏面；二是复合滑动，其滑坡模式为“坐落滑移土层为顺倾赋存，人渗的水将不断流人排土场基底，式”，属于典型的软弱基底排土场滑坡模式，即滑坡加之排土场为松散排弃物，降水可以较好地被吸收后缘圆弧剪切，底部沿基底第四系弱层面滑动，并在滞留于土场物料中，有充分时间渗入基底黄土层中。二坡角处剪出，其滑动面是由软弱层面和切层部分的者共同作用导致基底黄土含水量增加，强度降低，随圆弧面组成的复合滑面。着排土场的大面积、高强度排弃

8、，基底黄土内易形成演化弱层，这将是控制排土场边坡稳定的关键因素。3