三道嶺露天煤礦滑坡分析與防治措施

孫金良

（潞安新疆煤化工有限責(zé)任公司，新疆哈密839003）

三道嶺露天煤礦滑坡分析與防治措施

孫金良

（潞安新疆煤化工有限責(zé)任公司，新疆哈密839003）

通過(guò)露天煤礦南到界工作幫11#滑坡和3#地表滑坡，兩處滑坡事故的分析，確定了事故發(fā)生危害程度及影響范圍，提出了滑坡事故具體防治措施，有效確保了露天煤礦安全生產(chǎn)。

露天煤礦；邊坡穩(wěn)定性分析；滑坡產(chǎn)生機(jī)理；安全作業(yè)措施

0 引言

三道嶺露天煤礦實(shí)行分區(qū)開(kāi)采，到界的部分工作幫長(zhǎng)期裸露，在地層結(jié)構(gòu)薄弱和地層應(yīng)力集中的區(qū)段，有可能出現(xiàn)大面積的滑坡，所以到界的最終邊坡穩(wěn)定性分析就顯得尤為重要。隨著東西采區(qū)工作幫逐步到界，工作幫邊坡先后發(fā)生過(guò)3次大的滑坡事故，僅2016年，就發(fā)生過(guò)2次到界工作幫邊坡滑坡事故，滑坡位置分別是東區(qū)南到界工作幫11#支線(xiàn)和西區(qū)南到界工作幫2#支線(xiàn)處?；率鹿蕦?duì)露天煤礦安全組織生產(chǎn)造成了一定影響，對(duì)作業(yè)設(shè)備和人員也構(gòu)成潛在的威脅。所以要做好全礦到界工作幫邊坡和非工作幫邊坡穩(wěn)定性分析，重點(diǎn)對(duì)工作幫出現(xiàn)的滑坡事故提出合理的技術(shù)措施和安全作業(yè)措施，來(lái)應(yīng)對(duì)滑坡事故的擴(kuò)大，確保露天煤礦安全生產(chǎn)。

1 邊坡穩(wěn)定性分析

露天煤礦邊坡穩(wěn)定包括工作幫邊坡穩(wěn)定和非工作幫邊坡穩(wěn)定。對(duì)于非工作幫邊坡有東區(qū)3#滑體和西區(qū)6#滑體，滑體特征明顯，移動(dòng)速度緩慢，安全危害程度不大。工作幫到界邊坡的不穩(wěn)定卻存在極大的安全隱患，一旦出現(xiàn)滑體將產(chǎn)生大面積滑坡，滑體的移動(dòng)速度相對(duì)較快，給下部平盤(pán)作業(yè)人員和設(shè)備帶來(lái)極大的安全隱患。而到界工作幫邊坡的穩(wěn)定性則存在不確定性因素，邊坡設(shè)計(jì)既要維持邊坡有適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性，又不絕對(duì)排斥局部破壞以盡量加陡邊坡，減少挖方量，提高經(jīng)濟(jì)效益。所以邊坡穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)效益要統(tǒng)一考慮?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查表明，影響三道嶺露天煤礦邊坡穩(wěn)定的主要因素：①弱層弱面存在；②邊坡角過(guò)大；③地下水作用下，弱層弱面地質(zhì)應(yīng)力遭到破壞，邊坡巨大巖體生產(chǎn)的下滑力大于抗滑力所致。在不穩(wěn)定地段建立了巖移觀(guān)測(cè)站，并施工了檢測(cè)鉆孔，從地表和滑面兩個(gè)方面實(shí)施監(jiān)測(cè)。但隨著采礦工程的開(kāi)挖，非工作幫弱層、弱面和地質(zhì)應(yīng)力遭到破壞，非工作幫巨大巖體生產(chǎn)的下滑力大于抗滑力，邊坡巖體隨著弱層的變形（即裂縫的生產(chǎn)）就會(huì)沿著弱面發(fā)生滑坡[1-3]。

1.1 引起滑坡的主要原因

1）不良地質(zhì)條件。當(dāng)邊坡礦巖處于不良地質(zhì)條件段時(shí)，會(huì)破壞邊坡的穩(wěn)定性，誘發(fā)滑坡，不良地質(zhì)條件主要指，斷層接觸面，礦巖破碎帶，節(jié)理裂隙發(fā)育，軟弱巖脈穿插。

2）采場(chǎng)地壓。露天采場(chǎng)的開(kāi)挖，影響了礦巖的整體性，應(yīng)力失重時(shí)會(huì)產(chǎn)生巖體位移，通常情況下應(yīng)力釋放是一個(gè)緩慢的過(guò)程。

3）穿孔、爆破不當(dāng)。露天采場(chǎng)深孔爆破時(shí)，如果爆破參數(shù)設(shè)計(jì)處理不當(dāng)，也會(huì)破壞邊坡穩(wěn)定性，主要有炮孔深度不當(dāng)，炮孔間距不當(dāng)，裝藥量過(guò)大，坡底超挖形成。露天采場(chǎng)最終邊坡的爆破作業(yè)應(yīng)采用控制爆破。

4）雨水影響。礦巖中有含水層時(shí)且水量較大，應(yīng)采取疏水措施，當(dāng)降雨量大，露天坑頂部的截水溝和清掃平臺(tái)上的排水溝不暢通時(shí)，雨水匯流后會(huì)直接沖刷邊坡，誘發(fā)滑坡。

5）維護(hù)加固不當(dāng)。當(dāng)出現(xiàn)滑坡征兆時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取抗滑樁或長(zhǎng)錨索進(jìn)行加固，因施工水平和施工工藝存在問(wèn)題，也會(huì)引起滑坡。

綜上所述，滑坡時(shí)露天礦采場(chǎng)普遍存在危害因素，不僅影響露天采場(chǎng)的正常生產(chǎn)，而且對(duì)坑下作業(yè)人員和現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)設(shè)備的危害將是非常嚴(yán)重的。

1.2 治理意見(jiàn)

1）加固采場(chǎng)北面防洪溝，提高其防洪，泄洪能力，防止雨水或雪山融水對(duì)采場(chǎng)造成威脅。

2）滑體走向長(zhǎng)度達(dá)800余m，擬采取從滑體中部重新布置工作線(xiàn)，橫向切入，排棄物就近直接壓幫得方法，達(dá)到穩(wěn)固滑體坡腳，防止滑坡的目的，還可以縮短汽車(chē)運(yùn)距，節(jié)省費(fèi)用。

3）東區(qū)內(nèi)排土場(chǎng)邊坡需繼續(xù)觀(guān)測(cè)，現(xiàn)有各觀(guān)測(cè)點(diǎn)處于排土掌子及排土臺(tái)階上，而且中下部著火，有弱面，相對(duì)不穩(wěn)定，所以移動(dòng)較明顯，加上排棄物料的自然沉降，對(duì)排土場(chǎng)的穩(wěn)定有一定的影響。建議適當(dāng)減小排土場(chǎng)邊坡角度，若處雨季，應(yīng)及時(shí)清除排土場(chǎng)積水，防止積水滲透，以確保排土場(chǎng)邊坡穩(wěn)定。

4）根據(jù)觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)西區(qū)地表和古河床的監(jiān)測(cè)維持現(xiàn)狀即可，建議提高對(duì)地表的水平移動(dòng)和沉降量的監(jiān)測(cè)頻率，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)滑動(dòng)跡象，及時(shí)治理，防患于未然。

滑坡分析發(fā)現(xiàn)其變形破壞周期較短，并有分條塊向外擴(kuò)展的趨勢(shì)，對(duì)露天礦的安全生產(chǎn)危害較大，其工程地質(zhì)特征和變形破壞機(jī)理：邊坡下部賦存有水平順坡向緩傾斜軟弱巖層，其上為膠結(jié)程度較差的巖層或破碎結(jié)構(gòu)的硬巖層，當(dāng)邊坡角和邊坡高度達(dá)到一定限度后，在巖層自重作用下，將發(fā)生沿弱層滑移的坐落滑移式滑坡。

2 滑坡實(shí)例分析

2.1 工作幫3#支線(xiàn)滑坡

露天煤礦西區(qū)地表3#支線(xiàn)東西，發(fā)生滑坡并產(chǎn)生明顯的東西走向的裂紋，該變形區(qū)域在3#支線(xiàn)東74 m，西54 m，南20 m的范圍?；w區(qū)域面積2 407.4 m2，產(chǎn)生的原因是980和970形成的到界邊坡的變形，失穩(wěn)過(guò)程是下部的土黃色砂泥巖互層內(nèi)部結(jié)構(gòu)松散，在形成到界邊坡后失去北部支撐，巖體隨時(shí)間增加在自重作用下發(fā)生風(fēng)化松弛或漲縮交替變形，各結(jié)體間位移量或位移速率差異使其前后相互分離或呈階梯狀。變形巖體脫離母體延970 m水平下部穩(wěn)定巖層向北推出，在滑動(dòng)區(qū)間內(nèi)960 m及以下各平盤(pán)均末到界，如不進(jìn)行清理再次產(chǎn)生的滑動(dòng)將影響下部各平盤(pán)的到界施工，直接威脅著下部采區(qū)作業(yè)的設(shè)備和人員的安全。本次清方工作主要是對(duì)970及980平盤(pán)向南擴(kuò)采形成新的臺(tái)階。970下部巖體為灰色砂巖、泥巖層，巖層間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可以保證邊坡穩(wěn)定[4-5]。

2.2 工作幫11#滑坡

露天煤礦南部到界工作幫11#支線(xiàn)東西，地表980 m水平至下部920 m水平之間有偏幫滑動(dòng)跡象，危及該區(qū)間下部平盤(pán)近500 m范圍內(nèi)人員和設(shè)備作業(yè)安全?？v向滑動(dòng)范圍從地表至920 m水平，高約70 m，橫向滑動(dòng)長(zhǎng)度約350 m，地表可見(jiàn)多條大的裂隙，并產(chǎn)生了沉降，產(chǎn)生滑動(dòng)的原因?yàn)镕2走向斷層使該區(qū)域巖層倒轉(zhuǎn)，加上外部排土場(chǎng)的壓力，造成該區(qū)域巖層整體斷裂向北滑動(dòng)[6]。影響范圍主要是下部為10#搭橋向東下盤(pán)煤上盤(pán)煤采區(qū)。汽車(chē)運(yùn)輸線(xiàn)路影響長(zhǎng)度350 m，滑動(dòng)影響下部上盤(pán)煤采煤工作面安全。由于滑體處巖石結(jié)構(gòu)松散，在重力及自然風(fēng)化的作用下易發(fā)生滑坡，如果突然滑坡將可能造成下部上盤(pán)煤作業(yè)設(shè)備損壞及人員傷亡?；瑒?dòng)具有突發(fā)性，對(duì)設(shè)備人員安全構(gòu)成極大的威脅。

3 滑坡防治措施

3.1 工作幫3#地表滑坡治理

根據(jù)滑坡的裂隙范圍，采用擴(kuò)幫清理土方的施工方法，把滑坡裂隙范圍內(nèi)的980和970到界邊幫，向南擴(kuò)幫。其中980掌子向南擴(kuò)幫平均在31 m，980掌子清方量在2.41萬(wàn)m3；970掌子向南擴(kuò)幫平均在28 m左右，970掌子清方量在2.58萬(wàn)m3，共計(jì)清方量在4.99萬(wàn)m3。制定安全作業(yè)措施如下：

1）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，合理制定出車(chē)溝線(xiàn)路方向，保證安全生產(chǎn)。

2）清方作業(yè)時(shí)，白班作業(yè)，夜班補(bǔ)作業(yè)，派專(zhuān)人監(jiān)護(hù)設(shè)備作業(yè)。

3）清方作業(yè)時(shí)，汽車(chē)運(yùn)輸?shù)缆窇?yīng)設(shè)在采裝設(shè)備南部穩(wěn)定地層運(yùn)行。

4）作業(yè)時(shí)應(yīng)及時(shí)查看巖體變化情況，發(fā)現(xiàn)巖層移動(dòng)，設(shè)備人員應(yīng)及時(shí)撤出，待情況穩(wěn)定后再進(jìn)行作業(yè)。

5）對(duì)相鄰地段地層進(jìn)行查看，發(fā)現(xiàn)有滑動(dòng)變化時(shí)，及時(shí)上報(bào)礦調(diào)。

6）采掘段應(yīng)及時(shí)上報(bào)清方進(jìn)度和清方區(qū)間的巖層變化，并做好清方設(shè)備人員的安全教育工作，保證安全生產(chǎn)。

3.2 南部到界工作幫11#滑坡治理

南部到界工作幫11#支線(xiàn)東西，地表980 m水平至下部920 m水平之間有片幫滑動(dòng)跡象，滑動(dòng)范圍主要以經(jīng)線(xiàn)68980—69380，900 m水平—地表。區(qū)間內(nèi)950 m水平以上為黃土色風(fēng)化巖層，巖層長(zhǎng)期揭露后巖層具有結(jié)構(gòu)松散，膠結(jié)差的特性，隨著采礦工程的進(jìn)行其內(nèi)部原始應(yīng)力遭到破壞，在大坡道運(yùn)輸過(guò)程中重型卡車(chē)在運(yùn)行中形成外部載荷作用，重力下壓使巖體向下壓縮變形，存在嚴(yán)重安全隱患，直接危及該區(qū)間下部平盤(pán)近500 m范圍內(nèi)人員和設(shè)備作業(yè)安全[7]。為保證作業(yè)安全，制定如下措施：

1）生產(chǎn)技術(shù)科及時(shí)對(duì)該區(qū)間920到界水平及南部地表進(jìn)行定期滑動(dòng)觀(guān)測(cè)，并做預(yù)報(bào)及時(shí)下發(fā)到相關(guān)單位。

2）工務(wù)段立即對(duì)設(shè)在地表滑坡危險(xiǎn)區(qū)范圍內(nèi)的運(yùn)輸?shù)缆愤M(jìn)行封堵，并在兩側(cè)設(shè)置警示標(biāo)志，非作業(yè)人員禁止進(jìn)入。

3）采掘段在下部危險(xiǎn)區(qū)兩端設(shè)立警示標(biāo)志，明確作業(yè)工作面危險(xiǎn)和安全區(qū)界線(xiàn)，以方便作業(yè)設(shè)備和人員就近撤離。

4）在滑坡危險(xiǎn)區(qū)域，下部南側(cè)現(xiàn)用運(yùn)輸通道，無(wú)關(guān)人員及設(shè)備禁止進(jìn)入，及時(shí)在下盤(pán)煤北部，重新設(shè)置運(yùn)輸?shù)缆?，以保障在該區(qū)間行駛時(shí)，設(shè)備及人身安全。

5）將滑坡危險(xiǎn)區(qū)域，下部上、下盤(pán)煤作為重點(diǎn)進(jìn)行回收，在此區(qū)間布置2臺(tái)反鏟進(jìn)行露煤、收煤工作。加速到界以便盡早撤出人員和設(shè)備，最大程度地減少原煤損失。

6）在放炮作業(yè)時(shí)，必須設(shè)專(zhuān)人觀(guān)察發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)時(shí)，立即撤出人員設(shè)備，并匯報(bào)調(diào)度室。

7）在滑坡危險(xiǎn)區(qū)進(jìn)行爆破作業(yè)時(shí)，必須采用微差爆破，設(shè)備和人員應(yīng)撤離到安全地點(diǎn)等待，響炮后仔細(xì)觀(guān)察上部920 m水平以上有無(wú)掉塊，滑落等現(xiàn)象，確定安全后，采運(yùn)設(shè)備方可進(jìn)入該區(qū)間作業(yè)。

8）反鏟在該區(qū)間作業(yè)時(shí)，必須配備技術(shù)強(qiáng)、有責(zé)任心的人員隨時(shí)觀(guān)察危險(xiǎn)區(qū)邊坡的變化情況，如發(fā)現(xiàn)有片幫或滑動(dòng)跡象應(yīng)及時(shí)撤離到安全地帶并向調(diào)度匯報(bào)。

9）作業(yè)前，設(shè)備機(jī)組人員必須認(rèn)真檢查設(shè)備各部控制器是否靈活好使，其行走部分必須良好可靠，以保障在發(fā)生滑坡危險(xiǎn)時(shí)，能夠及時(shí)規(guī)避。

10）反鏟在該區(qū)間夜班停止作業(yè)，在白班長(zhǎng)時(shí)間不作業(yè)時(shí)，將設(shè)備撤到安全地點(diǎn)。

11）礦用卡車(chē)及銷(xiāo)售公司作業(yè)汽車(chē)進(jìn)入該作業(yè)區(qū)間時(shí)，駕駛員必須不間斷瞭望，及時(shí)觀(guān)察周?chē)闆r，確保人身和設(shè)備安全。

滑體影響范圍內(nèi)的煤炭回收后，要加快進(jìn)行縱向內(nèi)排土工作，盡快形成內(nèi)部排土場(chǎng)，對(duì)滑體形成抵抗作用。該滑體滑動(dòng)面積大，滑動(dòng)速度較快，在生產(chǎn)期間，按規(guī)定進(jìn)行巖移觀(guān)測(cè)，并做好預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作[8]。該滑體影響范圍內(nèi)的剝離平盤(pán)不再向南推進(jìn)，停止剝離作業(yè)，集中設(shè)備將該影響區(qū)域范圍內(nèi)的露煤量盡快采出。開(kāi)采過(guò)程中若有滑坡跡象，必須放棄該區(qū)間的煤炭回收工作。如遇到大風(fēng)等極端天氣，要及時(shí)將人員及設(shè)備回撤到安全地點(diǎn)，待極端天氣過(guò)后，觀(guān)測(cè)確定無(wú)危險(xiǎn)，方可繼續(xù)作業(yè)。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)東西區(qū)到界工作幫邊坡兩起滑坡事故的分析，有效的防范了滑坡事故的擴(kuò)大，確保了危險(xiǎn)區(qū)域作業(yè)人員和設(shè)備的安全，也保證了露天煤礦的安全生產(chǎn)。同時(shí)對(duì)今后到界工作幫邊坡穩(wěn)定也提出了更高的要求，對(duì)潛在出現(xiàn)滑坡的到界區(qū)域要做好提前預(yù)防，減少滑坡事故的重復(fù)出現(xiàn)，保證露天煤礦生產(chǎn)接續(xù)正常。

［1］崔政權(quán)，李寧.邊坡工程［M］.北京：中國(guó)水利水電出版社，1999.

［2］祝玉家.邊坡可靠性分析［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1993.

［3］廖國(guó)華.邊坡穩(wěn)定［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1995.

［4］中國(guó)礦業(yè)學(xué)院.露天采礦手冊(cè)［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，1987．

［5］鄒暢.礦山地下開(kāi)采與露天開(kāi)采技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及安全評(píng)估技術(shù)手冊(cè)（下冊(cè)）［M］.天津：天津電子出版社，2005．

［6］高永新.露天礦場(chǎng)邊坡穩(wěn)定檢測(cè)［M］.北京：中國(guó)勞動(dòng)出版社，1992．

［7］牛成俊.現(xiàn)代露天開(kāi)采理論與實(shí)踐［M］.北京：科學(xué)出版社，1990．

［8］張先塵.中國(guó)采煤學(xué)［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，2002．

【責(zé)任編輯：解連江】

Landslide analysis and control measure in Sandaoling Open-pit Mine

SUN Jinliang
(Lu'an Xinjiang Coal Chemical Group Co.,Ltd.,Hami 839003,China)

Through analyzingsouth to boudary working slope11#and 3#landslide inopen-pit coal mine,the article identified the accident harm degree and effect scope,andputs forward some concrete prevention and control measures of the landslide,in order to effectively ensure the safety production in open-pit coal mine.

open-pit coal mine;slope stability analysis;landslide mechanism;safe operation measure

TD824.7

B

1671－9816（2017）02－0021－04

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.02.006

孫金良.三道嶺露天煤礦滑坡分析與防治措施［J］.露天采礦技術(shù)，2017，32（2）：21-23.

2016-08-04

孫金良（1977—）男，漢族，河南人，工程師，2008年畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，現(xiàn)在潞安新疆煤化工有限責(zé)任公司露天煤礦生產(chǎn)技術(shù)科從事采礦技術(shù)工作。