边坡稳定分析与验算

鄂尔多斯市乌兰煤炭集团有限责任公司满来梁露天煤矿边坡稳定分析与验算第一章矿田概况及工程地质第一节矿田概况一、矿田位置及自然条件(一)煤田概况及矿田位置满来梁煤矿位于内蒙古自治区鄂尔多斯市伊金霍洛旗境内，行政区划隶属伊金霍洛旗新庙镇。具体位置在特拉不拉沟以南、束会川以西的满来村一带。其地理坐标为：东经：110°15′53″～110°18′38″，北纬：39°27′46″～39°29′16″。(二)交通露天矿西距包府公路6km，北距109国道9km，西北距东胜区约12km。东胜区是鄂尔多斯市重要的交通枢纽，东西向有109国道，南北向有210国道、包府公路及包神铁路通过，交通干线四通八达，较为便利。详见交通位置图。矿区交通位置见图1-1-1。鄂尔多斯市乌兰煤炭集团有限责任公司满来梁露天煤矿边坡稳定分析与验算清水河县托克托县准格尔旗河曲县偏关县土默特右旗土默特左旗包头市东河达拉特旗东胜市和林格尔县呼和浩特市内蒙古自治区伊金霍洛旗新街镇山西省陕西省包白铁路黄河呼包公路京包铁路公曹公路包府公路包神铁路呼大公路呼清公路丰准铁路公积板薛家湾镇109国道准东铁路沙沙圪台（集装站）巴图塔大柳塔纳林塔新庙乡羊市塔乡黄河曹羊公路沙圪堵4500445044004350比例尺1:125万准格尔煤田东胜煤田110国道黄河大路峁乡包东高速图1-3450044504400435037350374003745037500375503735037400374503750037550交通图1-1-1鄂尔多斯市乌兰煤炭集团有限责任公司满来梁露天煤矿边坡稳定分析与验算二、矿田开发历史及现状满来梁煤矿始建于1992年，1993年正式投产，矿井当前已开拓Ⅳ—2煤层。原设计生产能力为9万t/a，煤矿主井口坐标为X=4372327，Y=37436773，H=1280.77；副井口坐标为X=4372307，Y=37436774，H=1282.10。该煤矿为平硐开拓，长壁后退式采煤。采掘时主要巷道及井田边界两侧留设20m保安煤柱，采区为煤层自然支护，电灯照明、机械通风、放炮落煤，以矿车自卸车运煤至工业广场。满来梁煤矿扩界后井田面积7.9044km2。煤矿现主采的Ⅳ—2煤层平均厚度3.95m，顶板为细粒砂岩，底板为砂质泥岩及泥质粉砂岩。矿井在正常生产时涌水量为15m3/h，未发生过瓦斯爆炸、冒顶、底鼓等事故，水文地质及其它开采技术条件属简单类型。三、矿田所在地经济发展状况区域内人口稀少，居民居住分散，劳动力贫乏，地方经济以种植业为主，畜牧业、养殖业为辅，自然条件差，经济基础较薄弱。近几年随着乡镇工业的发展及煤矿开发，使当地投资环境有所改善，道路及电力设施已初具规模，为当地经济发展起到了推动作用。四、建材供应状况露天矿建设所需的钢材、木材、水泥以及砖瓦石料等建材,需全部由鄂尔多斯市调入。第二节地形地貌、水文气象一、自然条件1、地貌及水文鄂尔多斯市乌兰煤炭集团有限责任公司满来梁露天煤矿边坡稳定分析与验算(1)地貌矿田地形总体为西高东低，最高点位于矿区西部，海拔标高1325m，最低点位于矿区东北特拉不拉沟沟底，海拔标高1197m，最大地形标高差为128m，一般地形海拔标高在1260～1310m之间，高差为50m左右。区内多形成高原丘陵地形，由于第四系沉积的覆盖，只在矿区北部一带可见基岩露头。区内植被稀少，属荒漠—半荒漠丘陵地貌特征。(2)水文位于井田北界外约1km的特拉不拉沟为一条由西向东流水的季节性沟谷，旱季无水，雨季在暴雨过后可形成短暂的洪流，向东流入束会川后，经勃牛川向南汇入陕西省窟野河，最终注入黄河。2、气象(1)气温矿区属半沙漠、干旱—半干旱高原大陆性气候，阳光辐射强烈，日照丰富。春季少雨多风，夏季炎热短暂，秋季多雨凉爽，冬季寒冷漫长。年平均气温6.2℃，最高气温36.6℃，最低气温-29.6℃。(2)降水年平均降水量350mm，且多集中在7～9三个月内，年平均蒸发量2492.1mm(3)风冬春季节多刮西北风，夏秋季节多刮东南风，平均风速3.2m/s，最大风力8级，最大风速达24m/s。(4)冻结期冬季寒冷漫长，一般10月份开始结冰，次年四月份解冻，最大冻土深度2.04米。3、地震鄂尔多斯市乌兰煤炭集团有限责任公司满来梁露天煤矿边坡稳定分析与验算根据“中国地震烈度区划图”划分，本区地震动峰值加速度（g）为0.05，地震烈度小于6度。据调查历史上从未发生过较大的破坏性地震。第三节矿田地质构造一、矿区地层东胜煤田是以三叠系上统延长组为沉积基底的侏罗纪早、中期沉积含煤建造，主要含煤地层为侏罗系中下统延安组（J1—2y），其沉积基底为三迭系上统延长组（T3y），上覆地层有：侏罗系中统直罗组（J2z）、安定组（J2a）；白垩系下统志丹群（K1zh）；第三系上新统（N2）；第四系上更新统马兰组（Q3m），第四系全新统（Q4）。其区域地层特征见表3—1-1：东胜煤田区域地层表。东胜煤田区域地层表表3-1-1系统组厚度（m）最大～最小岩性描述第四系全新统（Qal+pl）0～25为湖泊相沉积层、冲洪积层和风积层上更新统马兰组（Q3m）0～40浅黄色含砂黄土，含钙质结核，具柱状节理。不整合于下伏老地层之上。第三系上新统（N2）0～100上部为红色、土黄色粘土及其胶结疏松的砂质泥岩，下部为灰黄、棕红、绿黄色砂岩、砾岩，夹有砂岩透镜体。不整合于下伏老地层之上。鄂尔多斯市乌兰煤炭集团有限责任公司满来梁露天煤矿边坡稳定分析与验算东胜煤田区域地层表续表3-1-1系统组厚度（m）最大～最小岩性描述侏罗系︱白垩系上侏罗︱下白垩统（志丹群）东胜组(J3-K2d)40～230浅灰、灰紫、灰黄、黄、紫红色泥岩、粉砂岩、细砂岩、砂砾岩、泥岩、砂岩互层，夹薄层泥质灰岩。交错层理较发育。顶部常见一层中粗粒砂岩，含砾，呈厚层状。伊金霍洛组（J3-K1y）30～80浅灰、灰绿、棕红、灰紫色泥岩、粉砂岩、砂质泥岩、细砂岩、中砂岩、粗砂岩、细砾岩，中夹薄层钙质细砂岩。斜层理发育，下部常见大型交错层理。与下伏地层呈不整合接触。侏罗系中统安定组（J2a）10～80浅灰、灰绿、黄紫褐色泥岩、砂质泥岩、中砂岩。含钙质结核。直罗组（J2z）1～278灰白、灰黄、灰绿、紫红色泥岩、砂质泥岩、细砂岩、中砂岩、粗砂岩。下部夹薄煤层及油页岩，含1煤组。与下伏地层呈平行不整合。中下统延安组（J1—2y）78～247灰—灰白色砂岩，深灰色、灰黑色砂质泥岩，泥岩和煤层。含2、3、4、5、6、7煤组。与下伏地层呈整合接触。下统富县组（J1f）110上部为浅黄、灰绿、紫红色泥岩，夹砂岩。下部以砂岩为主，局部为砂岩与泥岩互层；底部为浅黄色砾岩。与下伏地层呈平行不整合。三叠系上统延长组（T3y）35～312黄、灰绿、紫、灰黑色块状中粗砂岩。夹灰黑、灰绿色泥岩和煤线。与下伏地层呈平行不整合接触。鄂尔多斯市乌兰煤炭集团有限责任公司满来梁露天煤矿边坡稳定分析与验算下统二马营组（T2er）87～367以灰绿色含砂砾岩、砾岩，紫色泥岩、粉砂岩为主。满来梁煤矿井田内大部为第四系覆盖，只在北部出露侏罗系中下统延安组基岩，井田北部及东南部边界外围有火烧岩体零星出露。根据钻孔揭露成果和区域资料整理，区内地层由老至新有：三叠系上统延长组（T3y）、侏罗系中下统延安组（J1—2y）、第四系（Q）。现将本区地层由老至新分述如下：（一）三叠系上统延长组（T3y）该组地层为含煤建造的沉积基底。区内仅在钻孔中见到，钻孔揭露厚度5.85～16.48米。岩性为一套灰绿色粗、中粒长石石英砂岩，局部地段为含砾砂岩，夹灰绿色薄层状砂质泥岩和粉砂岩。普遍发育有大型板状、槽状交错斜层理，属典型的曲流河沉积体系。（二）侏罗系中下统延安组（J1—2y）为本区主要含煤地层，在沟谷两侧裸露地表。岩性组合为一套灰白色、灰色—深灰色粉砂质泥岩、泥岩，中、细粒砂岩、粉砂岩，灰黑色炭质泥岩、煤层组成。含3～5三个煤组。根据其沉积旋回特征，将该组地层又划分为三个岩段（J1—2y1、J1—2y2、J1—2y3）。由于受新生代地质营力的作用，部分地段二、三岩段已被剥蚀。据钻孔揭露，厚度54.73～164.44m，平均131.96米。与下伏延长组呈平行不整合接触。（三）第四系（Q）按其成因，可划分为冲洪积物(Q4al+pl)和残坡积物(Q3-4)。冲洪积物分布枝状沟谷的底部，由季节性洪积砂、砾石和少量冲洪积细砂、粘土混杂堆积物构成，只分布在区内北部一带。残坡积物（Q3-4）在区内广泛分布，由残积的砾石坡积的砂和粘土组成。主要出露在本区的西南侧，为土黄色粘土、砂质泥岩、黄绿色砂岩、砾鄂尔多斯市乌兰煤炭集团有限责任公司满来梁露天煤矿边坡稳定分析与验算岩。二、构造满来梁煤矿位于东胜煤田准格尔召—新庙详查区的东南部，其基本构造形态与东胜煤田一致，为一向西南倾斜的单斜构造，倾角1°～3°，区内无断裂和较大的褶曲构造，但发育有宽缓的波状起伏，无岩浆岩侵入。地质构造属简单类型。四、火烧岩该区火烧岩主要分布在井田北部和东部边界外围个别地段的沟谷两侧，沿煤层露头呈条带状分布。火烧岩主要是由于Ⅲ—2煤层和Ⅳ—2煤层沿露头自燃烘烤顶板岩石而形成的。据地表观察，火烧岩颜色为浅红、紫红色或紫色，质地坚硬且裂隙发育。火烧程度低者仍保持原岩的层理构造，火烧程度较重者形成炉渣状岩块。造成本区煤层自燃原因尚多，但主要原因是由于本区煤的燃点低，煤中挥发分含量高，易氧化，属易自燃煤。此外，煤层沿沟谷两侧裸露，上部覆盖层较薄有利于供氧，在长期日光照射下热能聚集而引起自燃。第四节水文地质特征一、区域水文地质特征(一)区域概况东胜煤田位于鄂尔多斯高原东北部，海拔标高1200—1400米，地形中部高，南北两侧逐渐降低。沿泊尔江海—东胜—潮脑梁一带地形较高，海拔标高1400—1500米，构成区域性地表分水岭，俗称“东胜梁”。煤田内地形切割强裂，沟谷纵模，具侵蚀性丘陵地貌特征。“东胜梁”南侧主要沟谷有乌兰鄂尔多斯市乌兰煤炭集团有限责任公司满来梁露天煤矿边坡稳定分析与验算木伦河、勃牛川等，其北侧主要沟谷有罕台川、哈什拉川、西柳河等，这些沟谷均属黄河流域水系。除个别大的沟谷具较小的常年性地表迳流外，一般均为季节性流水沟谷，旱季干涸无水，雨季暴雨后可形成洪流，水量较大，历时短暂，雨后数小时即近于干涸。根据地下水的赋存条件和水力性质，煤田内的含水岩组可划分为两大类：新生界松散岩类孔隙潜水含水岩组和中生界碎屑岩类孔隙、裂隙潜水—承压水含水岩组。（二）区域水文地质特征矿区地处干旱的半沙漠地带，无常年地表迳流，仅在雨季时，矿区北部的特拉不拉沟可形成短暂的洪流，向东流入束会川，经勃牛川汇入陕西省窟野河，最终注入黄河。矿区内西部高，东部低，大面积被第四系风积砂覆盖，仅在北部有延安组出露。据原报告资料：矿区含水岩组依据其赋存条件及水力性质不同，划分为两类：松散岩类孔隙潜水含水岩组和碎屑岩类孔隙、裂隙潜水—承压水含水岩组，现分述如下：（一）松散岩类孔隙、潜水含水岩组该含水岩组，岩性以风积砂、冲洪积物、砂砾石层为主，厚度0—16.84米。据详查报告资料，水位埋深2米左右，泉水流量1—13升/秒，最大流量52.8升/秒，渗透系数3.433米/天，为低矿化度的HCO3—Ca型水。该含水岩组含孔隙潜水，主要接受贫乏的大气降水补给，富水性弱，局部为中等。（二）碎屑岩类孔隙、裂隙潜水—承压水含水岩组1、侏罗系含水岩组矿区为以煤系地层为主的碎屑岩类沉积岩层，含水层、隔水层、煤层交替重复出现，隔水层岩性为泥岩、砂质泥岩、泥质粉砂岩及煤层；含水层为胶结疏松的各粒级砂岩。据原详查报告距矿区边界约400米的ZK417钻孔抽鄂尔多斯市乌兰煤炭集团有限责任公司满来梁露天煤矿边坡稳定分析与验算水试验资料：单位涌水量q=0.0002升/秒·米，渗透系数K=0.0199米/天，水位标高1223.82米，水质类型为HCO3—Na·Ca、HCO3·Cl—Na型水，矿化度0.29—0.86克/升。该含水岩组含裂隙潜水—承压水，富水性弱。2、三迭系延长组含水岩组该含水层分布于Ⅵ—3煤层以下，含水层岩性主要为灰绿色粗、中粒砂