撫順西露天礦北幫恢復(fù)工程分析

夏壽亮，竇梓毓

（撫順礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司東露天礦，遼寧撫順113003）

撫順西露天礦北幫恢復(fù)工程分析

夏壽亮，竇梓毓

（撫順礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司東露天礦，遼寧撫順113003）

針對撫順西露天礦北幫恢復(fù)工程作業(yè)過程，從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的角度對北幫恢復(fù)工程進(jìn)行了分析和探討，并提出了合適的施工方案。

露天礦；邊坡；開采；防排水

0 引言

由于受“7.25”、“8.13”雨災(zāi)影響，撫順礦業(yè)集團(tuán)西露天礦北幫出現(xiàn)大面積滑坡現(xiàn)象，因此東露天礦通往14內(nèi)排、12內(nèi)排、28內(nèi)排線路全部受損嚴(yán)重，出現(xiàn)排土場困難處境，影響富礦露出，對集團(tuán)公司2個油廠的富礦供應(yīng)造成一定影響。同時(shí)西露天東區(qū)開采工程也受到影響，由于12段站、14段站在災(zāi)害中受損，導(dǎo)致東區(qū)開采電鐵采區(qū)線路及西露天東區(qū)開采汽車采區(qū)運(yùn)輸通路全部阻斷，導(dǎo)致東部采區(qū)富礦和剝離物無法正常運(yùn)輸排棄，為解決東露天礦剝離任務(wù)及東區(qū)開采工程需盡快恢復(fù)14內(nèi)排、12內(nèi)排、28內(nèi)排線路，減小對東露天礦的損失。

1 西露天礦開采現(xiàn)狀

撫順礦業(yè)集團(tuán)東露天礦因上部采掘位置不足需進(jìn)行征地，然而面臨征地困難，上部采掘位置不能再向北側(cè)采掘，嚴(yán)重影響東露天礦的生產(chǎn)任務(wù)，直接影響千金頁巖油廠和坑口油廠的富礦供應(yīng)。

要及時(shí)為盡早解決當(dāng)前征地緊張的現(xiàn)狀，保證千金油廠和坑口油廠的富礦供應(yīng)量，不影響到2個頁巖油廠的正常生產(chǎn)，計(jì)劃對西露天礦北幫進(jìn)行開采，前提是確保幫坡穩(wěn)定性系數(shù)在安全規(guī)程范圍內(nèi)，對西露天礦進(jìn)行東區(qū)開采，最大限度地在境界范圍內(nèi)采出富礦和煤炭資源[1]。

東區(qū)開采及時(shí)地解決了油母頁巖的供應(yīng)，使集團(tuán)公司頁巖油廠的富礦需求量得到的滿足。東區(qū)開采結(jié)合東、西兩露天礦共有的資源合作共同開發(fā)此工程，這樣不僅能節(jié)省工程時(shí)間而且更能減少工程的剝離成本[2]。本著以低成本、高利潤、保安全的思想方針進(jìn)行重新開采，應(yīng)盡量多的使用東、西露天礦現(xiàn)有的機(jī)械設(shè)備、開采技術(shù)對西露天礦北幫采掘。通過實(shí)際現(xiàn)狀、方案對比、設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，最終敲定利用現(xiàn)有成熟的單斗-鐵道運(yùn)輸開采工藝進(jìn)行采掘。雖然電鐵運(yùn)輸?shù)V山的開采接續(xù)要求較高，但是根據(jù)目前經(jīng)濟(jì)形勢采用這種工藝還是最合理，效益最大的。通過方案比選，最終決定采用現(xiàn)有的單斗-鐵道運(yùn)輸開采工藝進(jìn)行采掘。

由于東區(qū)開采會阻礙東露天礦去往排土場的電鐵線路，為使東露天礦綠色泥巖最大限度的運(yùn)往西露天礦西端幫，西露天礦在13-14聯(lián)線以下開采的過程中，剝離物可運(yùn)往至西端幫下部排土場，利用北幫已有的汽車運(yùn)輸系統(tǒng)。因此西露天礦已形成上部電鐵排土和西端幫下部汽車排土相結(jié)合的推進(jìn)格局[3]。

在2016年7月25日和8月23日的雨災(zāi)中，撫順礦業(yè)集團(tuán)西露天礦北幫邊坡在E600—E1300區(qū)間，-50 m水平以上區(qū)域造成大面積滑坡現(xiàn)象，在此次滑坡中激活了以前E800老滑落體，對西露天礦造成了嚴(yán)重的影響，不僅造成了經(jīng)濟(jì)損失，也給西露天礦的生產(chǎn)帶來安全隱患，西露天礦北幫E800位置平面如圖1。

圖1 西露天礦北幫E800位置平面

2 北幫地質(zhì)條件及邊坡災(zāi)害

2.1 北幫地質(zhì)條件

1）第四系表土層：第四系表土層與下部巖層不規(guī)則接觸，厚5～30 m，平均厚度17.5 m，以礫石層主，粗砂、細(xì)砂、砂質(zhì)粘土層主要分布在中部及上部。大氣降水主要通過第四系表土層對西露天、計(jì)軍屯組的地下水補(bǔ)給起到了很大作用，也是北幫臺階邊坡內(nèi)部水分的重要來源。

2）綠土巖石層。系西露天組（E2、F5）綠土巖石層系。綠土巖石層及泥灰?guī)r層是撫順礦田區(qū)域內(nèi)與下伏巖層、老第三系最上層規(guī)則接觸，厚120～530 m，平均厚度420 m，以綠土巖石為主，夾薄層狀褐色頁巖和淺綠色薄層泥灰?guī)r，分布均勻，分布結(jié)構(gòu)清晰，一般分布排序?yàn)樯喜奎S綠色、中部深綠色，下部為淺綠色。

3）油母頁巖層。該層巖石為褐色及暗褐色的層狀分布，主要分布在油計(jì)軍組（E2、F4）的油母頁巖層系。其上部為富礦，下部接近煤層頂板處為貧礦。

4）煤層。在煤層中帶有黑色煤質(zhì)頁巖，黑色、灰及灰褐色的頁巖，其分布在古城子組（E2、F3）的基本含煤層。內(nèi)部局部地區(qū)還含有琥珀。傾向北，傾角20°～40°，厚20～30 m，屬中傾斜特厚煤層[4]。

2.2 北幫邊坡災(zāi)害

西露天礦開采已經(jīng)有100多年的歷史，礦坑內(nèi)巖石結(jié)構(gòu)遭到不同程度的破壞，其中南側(cè)邊坡和北側(cè)邊坡巖石結(jié)構(gòu)已經(jīng)出現(xiàn)巖石結(jié)構(gòu)松弛的狀態(tài)，東區(qū)開采在重新動工前需要通過邊坡技術(shù)人員對北側(cè)邊坡進(jìn)行科學(xué)研究和論證，在邊坡穩(wěn)定系數(shù)達(dá)到安全范圍內(nèi)時(shí)才可以設(shè)計(jì)開采，在東區(qū)開采過程中一旦引發(fā)滑坡事故必定影響到撫順市的居民生活，因此目前西露天礦的地質(zhì)災(zāi)害會危機(jī)到撫順市較近城區(qū)居民生活安全，如圖2[5]。

圖2 西露天礦E800位置剖面圖

1）西露天礦北幫巖種以泥巖為主，巖石硬度系數(shù)本來就低，加之礦山開采帶來的巖體構(gòu)造遭到破壞，透水性較強(qiáng)，各種因素已經(jīng)表明對北側(cè)邊坡促使地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。同時(shí)北側(cè)邊坡附近共有2個大斷層F1和F1A斷層，其他一小斷層還存在很多。再經(jīng)過強(qiáng)降雨的影響誘發(fā)了地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

2）經(jīng)過對北幫邊坡研究進(jìn)行穩(wěn)定性數(shù)值分析驗(yàn)證出目前西露天礦邊坡存在較大的塑性區(qū)。邊坡表坡局部存在較大變形，F(xiàn)1A斷層以南的白堊系地層和第三系煤系地層發(fā)生較大的地表沉陷變形，F(xiàn)1A斷層以北的花崗片麻巖區(qū)域（斷層上盤）變形量較小。隨著井工開采的不斷進(jìn)行邊坡塑性區(qū)將會越來越大，而花崗巖區(qū)的變形幾乎不變。地表沉降位移增量呈增加的趨勢。

3）西露天礦北幫臺階已經(jīng)是到界臺階，其臺階都是并段高段臺階，經(jīng)過這么多年的風(fēng)吹日曬已經(jīng)嚴(yán)重風(fēng)化，巖體硬度強(qiáng)度較低，所以邊坡穩(wěn)定性較差，會造成地質(zhì)變形、地面裂縫、地面沉降、坍塌等等地質(zhì)災(zāi)害。在礦坑上部附近的居民區(qū)隨時(shí)會遭受邊坡危險(xiǎn)。所以應(yīng)對影響范圍內(nèi)的房宅、辦公樓及公共設(shè)施，視變形情況而逐漸搬遷。

4）在現(xiàn)在的經(jīng)濟(jì)形勢下，東區(qū)開采還要繼續(xù)進(jìn)行，災(zāi)后由于再次對北幫進(jìn)行擴(kuò)采，在開采過程中或采后會對邊坡穩(wěn)定性造成一定的影響，因此需派專人專項(xiàng)每天對北側(cè)邊坡進(jìn)行巡查，另需專業(yè)地質(zhì)人員定期對北側(cè)滑落體進(jìn)行放點(diǎn)檢測，發(fā)現(xiàn)臺階、上部地表有裂縫時(shí)，要在第一時(shí)間設(shè)立提醒標(biāo)識，并及時(shí)上報(bào)給領(lǐng)導(dǎo)。采區(qū)境界內(nèi)非工作幫的幫坡角和坡面角一定要達(dá)到合理邊坡穩(wěn)定參數(shù)要求。在開采過程中穿孔爆破環(huán)節(jié)是省不掉的，應(yīng)做好爆破設(shè)計(jì)，合理使用炸藥量，起爆時(shí)要嚴(yán)格按照爆破震速要求控制震速，減小爆破震動對周邊環(huán)境造成的影響，相應(yīng)的減弱了向北的地震波強(qiáng)度[6]。

3 北幫恢復(fù)工程

在“7.25”、“8.13”雨災(zāi)中，撫順礦業(yè)集團(tuán)西露天礦北幫邊坡受到很大影響，E600—E1300區(qū)間，-50 m水平以上區(qū)域造成大面積滑坡現(xiàn)象，此次滑坡不僅給西露天礦帶來嚴(yán)重困難和經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)給東露天礦的生產(chǎn)接續(xù)造成麻煩。2個露天礦同時(shí)受損嚴(yán)重直接影響到撫礦集團(tuán)千金頁巖油廠和坑口油廠的富礦供應(yīng)，導(dǎo)致頁巖油廠的原油生產(chǎn)遭到前所未有的影響。

東露天礦在建礦時(shí)充分考慮利用現(xiàn)有資源，采掘系統(tǒng)采用原西露天礦退役的現(xiàn)有設(shè)備單斗-電鐵系統(tǒng)，因東露天礦與西露天礦兩礦距離較近，所以利用西露天礦采掘到界邊幫進(jìn)行科學(xué)回填，充分利用西露天礦的空間，也為東露天礦找外排土場省下不小一筆資金。東露天礦排土場共有2部分，包括東舍場外排土場和西露天礦排土場。其中西露天礦內(nèi)排土場共為4個排土空間，分別為-36站排土場、14段排土場、12段排土場、28段排土場。然而-36站排土場排土空間已經(jīng)不足，主要以14段排土場、12段排土場、28段排土場作業(yè)為主。西露天西區(qū)共8條電鐵內(nèi)排線全部運(yùn)輸中斷，雖然通過地面運(yùn)輸恢復(fù)了上部28站配出的4條內(nèi)排線，但因運(yùn)距較遠(yuǎn)，數(shù)量較少仍然制約東露天礦的剝離生產(chǎn)，生產(chǎn)技術(shù)科人員根據(jù)自己所掌握的電鐵運(yùn)輸排土知識深入研究，根據(jù)線路坡度要求，站場、線路通過能力需要，路基穩(wěn)定情況及滑落體區(qū)域后期治理等因素進(jìn)行周密設(shè)計(jì)，同時(shí)按設(shè)計(jì)組織施工，恢復(fù)了12站、14站及相應(yīng)配出的內(nèi)排線。然而雨災(zāi)后由于內(nèi)排線路受損導(dǎo)致東露天礦排土場空間嚴(yán)重不足，無法滿足正常生產(chǎn)的需要，東露天礦基本陷入停產(chǎn)狀態(tài)，只靠外排土場東舍場排土場維持現(xiàn)狀。

在緊急關(guān)頭集團(tuán)公司領(lǐng)導(dǎo)經(jīng)過周密研討最終決定先對14段排土場線路和12段排土場線路進(jìn)行恢復(fù)作業(yè)。在恢復(fù)兩個排土場線路設(shè)計(jì)初期，設(shè)計(jì)人員多次查看現(xiàn)場，充分結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡可能在不動滑落體及滿足鐵道線路正常的行車坡度的前提下進(jìn)行設(shè)計(jì)線路。利用西露天礦汽車工藝將滑落體兩側(cè)空缺部分進(jìn)行合理回填土方，其中14段排土場滑落體兩側(cè)回填土方8.3萬m3，拆鐵道2.1 km，滑落體區(qū)域清理裝運(yùn)土方6.6萬m3，直接推土13.4萬m3，鋪設(shè)鐵道5.4 km，鋪設(shè)一組道口。根據(jù)道口使用及線路維修，滑落體以東為正架線，為了后期隱患治理，滑落體處為旁架線。12段排土場為了確保線路不超坡，拆鐵道2.4 km，滑落體兩側(cè)回填土方8.7萬m3，滑落體處清理土方5.6萬m3，鋪設(shè)鐵道5.1 km，為了二次清理滑落體及施工方便全部設(shè)為旁架線。

為了提高工作效率，并保證線路穩(wěn)定，需對滑落體區(qū)域進(jìn)行后期改造、設(shè)計(jì)，占用12內(nèi)排線利用挖溝機(jī)裝電鐵，采掘滑落體11萬m3土方；采掘14段滑落體16萬m3土方，回填5萬m3土方（或挖溝機(jī)汽車）；把14西信改為12西信。繼續(xù)使滑落體減重，更趨于穩(wěn)定，并且使內(nèi)排線配置更合理，12內(nèi)排3條，14內(nèi)排2條，減少運(yùn)距，減少14段等進(jìn)時(shí)間，以達(dá)到提高工作效率的目的[7]。

4 防排水系統(tǒng)

1）全力解決北側(cè)邊坡滑落體上側(cè)地表水的疏導(dǎo)。西露天礦北幫在幾十年的時(shí)間里通過反復(fù)的修改、不斷的發(fā)展，已經(jīng)建立了一個完整的防排水系統(tǒng)。由于E800—E1400發(fā)生滑落，應(yīng)隨時(shí)對大氣降雨、冬季的冰雪融化或者夏季的汛期地面流水做到及時(shí)疏導(dǎo)、攔截、收集，排放等工作。防止地面流水進(jìn)入滑落體內(nèi)，對滑落體再次造成軟化，影響邊坡穩(wěn)定。

2）在雨季加強(qiáng)值班值宿工作。做好本單位區(qū)域內(nèi)降雨量的監(jiān)測工作，為防水排水工作提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。采場應(yīng)安排專人對各臺階的防排水溝渠進(jìn)行看護(hù)，每天派專人對現(xiàn)場進(jìn)行巡查水溝渠是否暢通，在此期間一旦發(fā)現(xiàn)水溝渠被堵塞，要第一時(shí)間進(jìn)行處理，如果以個人的力量無法進(jìn)行處理，要第一時(shí)間上報(bào)相關(guān)管理人員進(jìn)行處理。為了減少對采場的影響，一定要保證防、排水系統(tǒng)的正常疏通，保證采場周圍防排水溝渠的暢通，避免堵塞，影響排水[8]。

5 結(jié)語

西露天礦是一座歷史悠久的文明礦區(qū)，服務(wù)年限已經(jīng)達(dá)到102 a。雖然西露天礦是一座處于“老齡化”礦山，局部地區(qū)邊坡出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象，但是在整個能源市場經(jīng)濟(jì)下滑的形勢下依然生機(jī)盎然創(chuàng)造有效的企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，為集團(tuán)公司和西露天礦發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

［1］高波，薛喜坤，趙冬子.撫順西露天礦東區(qū)開采長遠(yuǎn)規(guī)劃［J］.煤礦安全，2015（11）：81-84.

［2］李惠發(fā).撫順西露天礦北幫擴(kuò)采油母頁巖富礦的研究［J］.露天采礦技術(shù)，2014（11）：10-12.

［3］韓放.撫順西露天礦的回顧與前瞻［J］.中國煤炭，1996（10）：39－41．

［4］王永勝，郭靜蕓，董高峰，等.遼寧撫順西露天礦北幫邊坡穩(wěn)定性分析及變形分區(qū)［J］.中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，2012（12）：86-93．

［5］陳鵬，陳鵬飛.露天礦排土場邊坡穩(wěn)定性分析［J］.遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2010（12）：1028-1031.

［6］李煥忠，尹有德.撫順東露天礦排土場邊坡穩(wěn)定性研究［J］.露天采礦技術(shù)，2013（7）：29-32.

［7］尹有德.撫順西露天礦東區(qū)開采14段站移設(shè)工程［J］.露天采礦技術(shù)，2016（11）：16-18.

［8］竇梓毓，尹有德，夏壽亮，等.撫順西露天礦東區(qū)開采形勢分析［J］.露天采礦技術(shù)，2016（5）：31-33.

【責(zé)任編輯：解連江】

Analysis on north slope restoration project in Fushun West Open-pit Mine

XIA Shouliang,DOU Ziyu
(East Open-pit Mine,Fushun Mining Group Co.,Ltd.,Fushun113003,China)

Aiming at the operation process of north slope restoration project in Fushun West Open-pit Mine,the article analyzes and discusses the restoration project of north slope from the angle of economy and technology,and puts forward the suitable construction scheme.

open-pit mine;slope;mining;waterproof and drainage

TD824.7

B

1671－9816（2017）08－0014－04

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.08.004

夏壽亮，竇梓毓.撫順西露天礦北幫恢復(fù)工程分析［J］.露天采礦技術(shù)，2017，32（8）：14-17.

2017-03-04

夏壽亮（1969—），男，遼寧撫順人，高級工程師，畢業(yè)于遼寧工程技術(shù)大學(xué)露天采礦專業(yè)，現(xiàn)任撫順東露天礦生產(chǎn)技術(shù)科科長。