水对元宝山露天矿边坡稳定性影响的研究-论文.pdf

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1、·试验研究·IM&P化i妒物与如I2014年第9期文章编号：1008—7524(2014)09—0027—03水对元宝山露天矿边坡稳定性影响的研究李三川，白润才，刘光伟(1．辽宁工程技术大学，辽宁阜新123000；2．元宝山露天煤矿，内蒙古赤峰024076)摘要：对于大型富水性罐天矿，水是诱发露天矿边坡失稳的主要原因之一。在分析元宝山露天矿水文地质数据的基础上，借助Slide软件和刚体极限平衡法，分析了水对岩体的软化作用和静水压力对元宝山露天矿边坡稳定性的影响，结果表现：水的静水压力对元宝山露天矿边坡稳定性影响较小，边坡失稳的主要原因是水对岩石的软化作用。关键词：

2、露天矿；水；边坡稳定性分析中图分类号TD824．7文献标识码：A0引言产，2006年达到5．00Mt／a的设计生产能力，边坡稳定是露天矿生产过程中面临的最主要2011年实际生产原煤l118万t。露天矿区走向的安全问题，露天矿边坡稳定与否不但直接影响平均长度为4．68km，倾向平均宽度2．56km，矿露天矿的正常生产，而且关乎着矿山职工的人身区面积12km。安全，边坡失稳轻者造成重大经济损失，重者会造1．1矿区地层条件成人员伤亡[】]。影响边坡稳定性的因素有很多，矿区内地层从上至下可分为：第四系全新统在不同的条件下，诱发边坡失稳的因素也不尽相(Q)、第四系新统(Q。

3、)、第三系上新统紫红色砂同，而对于某些露天矿，如元宝山这样大型富水露砾岩段(N)、第三系上新统玄武岩段(N：)、第天矿，水无疑对边坡稳定性是决定性的影响因素。三系上新统砂砾岩层段(N)、白垩系下统孙家因此，研究水对元宝山露天矿边坡稳定性的影响湾组(K)、侏罗系上统杏园组(J。)、侏罗系上统有重要意义。元宝山含煤组(J。)。其中含矿地层为元宝山组，水对边坡岩体破坏的主要因素有[2]：使组成其中各类岩石组成比例为：矿石占3O．4，炭泥岩石矿物软化，对于软弱及破碎岩体，强度软化系岩占1．0，泥岩占8．7，砂岩占59．1，砾岩数一般为0．55～O．75[7]，从而使岩体强

4、度特别是占0．8。通过对地质资料的分析，发现矿区地滑面岩体强度降低；另一方面地下水的静水压力，层中多处发育有软弱地层，其中发育范围较广为使滑面上的有效法向应力降低，导致滑面的抗滑七煤底板处的碳质泥岩。力下降，增大了滑体的下滑力]。水对岩体的破1．2矿区水文地质条件坏方式不同，采取的防治措施也不同，故研究何种在露天矿区内及其附近有英金河和老哈河两变形破坏为主要的影响因素，才能对症下药，提出条河流流过。英金河从矿区中部流过，将天矿区合理的治理方法。分为西南、东北两部分。它的发源地在河北省围1矿区概况场北部山区附近，河流总长度为194．6km，其流元宝山露天煤矿是我国早

5、期五大露天煤矿之域面积为10598km。，历年最大洪峰流量及最小一洪峰流量分别为2650m。／s和0．5m。／s，年平均，1998年进入试生产阶段，2005年正式移交生*收藕日期：2013-10—25基金项目：辽宁省教育厅科学研究一般项目(L2011051)。作者简介：李三川(1970一)，男，1996年毕业于辽宁工程技术大学采矿系露天开采专业，辽宁工程技术大学在读博士，现任平庄煤业集团元宝山露天煤矿安全矿长。·27··试验研究·IM&P化I矿物与加I2014年第9期流量为12．8m。／s。老哈河的源头在河北省平泉剧下降。通过对现场的泥岩取样进行岩石物理力县光头山

6、附近，河流总长421．8km，流域面积学性质的试验，可得到不同含水率条件下泥岩凝33076km；历年最大及最小洪峰流量分别为聚力c和内摩擦角变化曲线(图略)。根据得到9840m。／s和10rn。／s。这两条河流是元宝山露的曲线可以看出，含水率对泥岩凝聚力c和内摩天矿补水量的重要来源，因此矿区内地下水含量擦角有显著的影响，随着含水率的增加，凝聚力丰富，可分为4个主要含水层，分别为第四系孔隙c和内摩擦角不断的下降。为了更加直观的反潜水含水层、第四系孔隙承压弱含水层、第三系孔映出水的软化作用对元宝山露天矿的边坡稳定性隙含水层和侏罗系孔隙裂隙承压弱含水层。的影响，本文选取

7、两组不同含水率条件下的弱层第四系孔隙潜水含水层：分布在整个露天矿物理力学参数，利用刚体极限平衡法对某一剖面区内，是露天矿的主要含水层。在英金河的右侧，的稳定性进行计算，岩层的物理力学指标见表1。即露天矿区的西南部分富水性最强，并逐渐向两表1各岩层物理力学指标侧递减，埋藏深度一般为5～90m，含水层厚度一般为15~65ra，露天矿区的西南边界一带较薄，往东北越近河流方向越厚。钻孔单位涌水量为53．63～143．1L／s·m，渗透系数为255．4～636．98m／d。透水性特点是上部大、下部小，边缘小、近平原中部大。第四系孔隙承压弱含水层：分布在露天区的东北角，其钻孑

8、L单位涌水