扎尼河露天礦滑坡影響區(qū)域原煤回采方法研究

神華大雁集團有限公司 扎尼河露天煤礦，呼倫貝爾大雁 021122

1 引言

為實現(xiàn)煤炭資源回采率的最大化，露天煤礦邊坡片幫或滑坡現(xiàn)象時有發(fā)生。對于滑坡影響范圍原煤問題的處理，通常采取清理滑體回采原煤的方式。這一過程所涉及的二次剝離給露天礦帶來巨大的經(jīng)濟浪費，且由于滑坡導致的巖體松散、道路破壞等給清理工作帶來很大困難。因此，若能尋求一種不清理或少清理滑體而將影響區(qū)域原煤采出的方式，既可實現(xiàn)經(jīng)濟節(jié)約，又能減少不必要的土方排放。

2 工程背景

扎尼河露天礦位于大雁煤田的西部，東西長平均3.92km，南北寬平均3.80km，面積14.90km2。扎尼河露天礦邊坡類型從工程力學角度屬軟巖邊坡。2011年底邊坡出現(xiàn)變形，后逐漸加劇，并于2014年5月A標非工作幫出現(xiàn)滑坡?；峦练?00余萬方，滑體落差約30m，推移距離約90m。由于該礦煤層為傾斜煤層，目前開采區(qū)域傾角約12°。因此，滑坡給后續(xù)生產(chǎn)工作帶來極大困難，若在滑體下方進行采煤作業(yè)，容易造成滑體二次滑動，將露煤掩埋，并影響人員、設備安全。

3 滑坡影響區(qū)域開采安全性分析

3.1 邊坡穩(wěn)定性分析方法及安全儲備系數(shù)的選取

穩(wěn)定計算采用摩根斯坦-普瑞斯（Morgenstern-Price）法。該方法的特點是考慮了全部平衡條件與邊界條件，這樣做的目的是為了消除計算方法上的誤差。安全儲備系數(shù)的確定主要按照“露天煤礦工程設計規(guī)范”（GB50197-2005）之有關規(guī)定，見表1。依據(jù)對研究區(qū)域工程地質(zhì)條件的認識程度以及邊坡穩(wěn)定性對露天礦生產(chǎn)的重要程度，確定本次計算選用的邊坡安全儲備系數(shù)為1.2。

3.2 邊坡穩(wěn)定性及開采安全性分析

以實際滑坡剖面為例，現(xiàn)狀條件下，滑體繼續(xù)下滑的穩(wěn)定系數(shù)為1.043，如圖2所示，當約束煤壁采動后，穩(wěn)定系數(shù)迅速降到1.0以下，通過調(diào)試，僅當滑體約束煤壁開采5m厚度時，安全系數(shù)即降至0.9。因此，在滑體不清理的條件下，下部并不具備正常開采條件。

4.滑體影響區(qū)域開采方法研究

扎尼河露天礦煤層傾角較大，目前開采區(qū)域傾角約12°。由于滑體尚未處于穩(wěn)定狀態(tài)，因此在進行后續(xù)開采作業(yè)時，首先應考慮現(xiàn)狀條件下保證滑體穩(wěn)定。在進行這一步工作時，存在兩種可考慮的處理方案：1.將滑體上部全部清理2.滑體下方預留保安煤柱。在考慮滑體范圍以外的開采問題時，應防止因開采而導致的滑體二次下滑。因此可考慮煤柱以外以正常方式開采部分高度煤層，待露煤達到一定寬度時，分條帶將底板以上原煤及保安煤柱取出，然后迅速內(nèi)排回填壓腳。

4.1 滑體清理方案

滑體穩(wěn)定后，直接與下方煤壁接觸，只有少量散體處于煤壁支撐以上，因此滑體持續(xù)下滑趨勢主要受后緣松散體重力影響，若將后緣滑體從一定水平高度清理，可保證滑體穩(wěn)定。通過不同高度清理后邊坡穩(wěn)定性分析調(diào)試，當將590水平以上滑體全部清理后，滑體穩(wěn)定系數(shù)為1.214，可滿足安全儲備需求。不同水平以上滑體清理后的穩(wěn)定性計算結(jié)果見表2。從安全及經(jīng)濟兩方面出發(fā)，若選擇滑體清理方案，建議將590水平以上滑體全部清理。

4.2 留煤柱方案

若不考慮清理滑體，可考慮在滑體下方保留一定寬度的煤柱作為滑體支擋?；舅悸窞樵诿褐酝鈪^(qū)域以正常開采方式開采部分厚度煤層，由于煤柱亦需要下方原煤約束保持穩(wěn)定，因此本階段開采不能揭露煤層底板。待推進至一定距離后，以條帶式小范圍開采的方式分段回收底板以上原煤及煤柱，并迅速內(nèi)排回填。

通過穩(wěn)定性分析計算，當保留40m煤柱寬度，以正常開采方式開采20m厚度原煤時，滑體突破煤柱而產(chǎn)生滑動時的穩(wěn)定系數(shù)為1.207。預留40m煤柱的邊坡穩(wěn)定性計算結(jié)果見圖4。

5 結(jié)語

（1）通過邊坡穩(wěn)定性分析，得出了扎尼河露天礦A標滑坡影響區(qū)域安全系數(shù)較低，在不對滑體處理的前提下，滑體影響區(qū)域下方并不具備開采條件。

（2）在清理滑體方案的基礎上，詳細分析論證了留煤柱方案，并提出了“預留煤柱-常規(guī)開采-條帶開采-內(nèi)排回填”的分布實施方法。該方法既能有效抑制滑體持續(xù)下滑，又能減少不必要的土方剝離，具有良好的經(jīng)濟效益。

參考文獻：

[1]扎尼河露天礦C標變形區(qū)控制開采方案研究〔R〕.煤科集團沈陽研究院有限公司，2014.

[2]扎尼河露天礦邊坡穩(wěn)定性研究〔R〕.煤科集團沈陽研究院有限公司，2013.

[3]王振偉，王建國.東泰社區(qū)滑坡分析〔J〕.煤礦安全，2006，（6）：50-52.