露天煤矿边坡稳定性分析与评价报告

山西某某某某煤业有限公司露天矿边坡稳定性评价报告—1—山西某某某某煤业有限公司露天矿边坡稳定性分析与评价报告山西某某某某煤业有限公司露天矿边坡稳定性评价报告—2—第一章绪言一、任务来源2009年11月20日山西省国土资源厅为山西某某某某煤业有限公司颁发了编号为C1400002009111220044251号《采矿许可证》，批准开采9-11号煤层，矿田面积5.2554km2，生产规模为60万t/a。2010年5月31日经山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室晋煤重组办发[2010]38号文《关于山西某某某某煤业有限公司重组整合方案调整的批复》批准，山西某某永煤业有限公司开采方式由井工开采变更为露天开采，矿井能力由60万t/a提升到90万t/a。该矿重组整合后特委托山西同地源地质矿产技术有限公司编制该矿的地质报告，山西同地源地质矿产技术有限公司于2010年11月编制完成了《山西某某县某某煤业有限公司兼并重组整合露天煤矿地质报告》。经过对地质报告所提供资料进行了大量的分析、计算、比较，我院认为该矿地质、煤层赋存等条件基本可以满足露天开发的条件，且采用露天方式开发矿田内煤炭资源具有安全性高、煤炭回收率高等优势，因此该矿特委托我院进行《山西某某县某某煤业有限公司露天煤矿兼并重组整合项目初步设计》的编制工作。二、目的任务通过广泛搜集、研究已有资料，根据露天矿实际采掘情况和外排山西某某某某煤业有限公司露天矿边坡稳定性评价报告—3—土场情况，结合已有勘察、设计成果和资料，外围调查与重点勘察相结合，室内研究与野外勘察相结合，认真做好边坡地质原型的勘察研究，在地质分析的基础上，系统分析研究边坡体的变形破坏机制及其演化过程，并对其稳定性进行评价、预测。具体任务如下：1、收集有关地质、水文地质资料等相关资料；2、对边坡及周边进行1：5000地形测绘；3、对边坡及周边进行1：5000工程地质填图及调查；4、在采掘场边坡范围内布设探井不少于6个，并进行描述、取样，所取样品具代表性并进行室内试验；5、通过收集和勘查后查明边坡所处的地质环境，包括地形地貌、地层岩性、坡体结构、地质构造、水文地质条件等。6、查明边坡空间分布范围及形态特征、厚度大小、变化及发育情况，分析评价边坡的稳定性，预测其发展趋势。三、评价依据本次勘察工作的依据是国家现行行业规范、规程、主要有：《地质灾害防治条例》（国务院第394号令）《边坡防治工程勘查规范》（DZ/T0218—2006）《边坡防治工程设计与施工技术规范》（DZ/T0219—2006）《崩塌、边坡、泥石流监测规范》（DZ/T0221—2006）《地质灾害防治工程勘察规范》（DB50143/2003）山西某某某某煤业有限公司露天矿边坡稳定性评价报告—4—《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）《建筑边坡工程技术规范》（GB50330—2002）《工程测量规范》（GB50026-93）《全球定位系统(GPS)测量规范》(GB/T182314-2001)《土工试验方法标准》（GB/T50123-99）《工程岩体试验方法标准》（GB/T50266—99）《原状土取样技术标准》(JGJ89-1992)《工程地质手册》（第四版）等四、以往研究程度某某县基础地质研究程度较高，尤其是基础性的煤田勘探和地质储量核查及露天矿资源整合方面的研究程度较高。工作区未进行过岩土工程勘察，专项边坡勘察研究程度较低，仅在基础性的资料中有涉及，所采用的岩石力学指标均是本矿勘探时的岩样指标，对表土体的工程性能仅有概括性的论述，本次评价报告主要参考资料有：1、山西省地质环境监测中心、某某县国土资源局2006年6月提交的《山西省某某县地质灾害调查与区划报告》；2、2007年3月山西同地源地质矿产技术有限公司编制的《山西某某昌平煤业有限责任公司煤矿矿井地质报告》及《山西某某高远煤业有限责任公司煤矿矿井地质报告》；3、2005年7月山西地科勘察有限公司编写的《吕梁市某某县桃红坡镇马蕊沟煤矿资源储量核查检测报告》；山西某某某某煤业有限公司露天矿边坡稳定性评价报告—5—4、山西地科勘察有限公司2010年4月编制的《山西某某某某煤业有限公司露天煤矿兼并重组整合地质报告（供资源整合用）》；5、内蒙古自治区煤炭科学研究所2010年5月编制的《山西某某某某煤业有限公司兼并重组整合露天煤矿初步设计》；6、内蒙古自治区煤炭科学研究所2010年8月编制的《某某某某露天煤矿排土场设计说明书》。上述报告均对岩体的工程性能有所涉及，尤其是后边三个报告主要是针对该矿整合后露天开挖进行的，对边坡稳定有单独的篇章，对本次评价工作的参考价值较大。五、工程概况1、露天矿概述山西某某某某煤业有限公司露天煤矿兼并重组整合后持有山西省国土资源厅2010年5月14日颁发的《采矿许可证》（证号：C1400002009111220045325），井田由以下22个拐点坐标圈定(见表1-1)。矿井批准开采9、10+11号煤层，井田面积17.876km2，开采深度120～50m。矿田平面形态呈西北—东南向长条状，为不规则的多边形，南北长约9.5km，东西宽约2km，面积17.876km2，最大开采深度120m。2、资源储量矿权界内资源储量为79.24Mt，开采境界外资源储量为2.4Mt，开采境界内可采原煤量为63.67Mt，压帮煤量为11.3Mt，采区过渡压煤0.73Mt。3、开采及运输山西某某某某煤业有限公司露天矿边坡稳定性评价报告—6—本矿剥离、采煤均采用单斗—汽车开采工艺。包剥离用2.5m3液压挖掘机20台，32t自卸汽车75台，采煤用2.5m3液压挖掘机2台，20t自卸汽车11台。开拓方式为移动坑线开拓；运输系统采用采场与排土场半环式联络方式；排土方法为前装机推土排弃。4、首采区及外排土场首采区设在矿田首采区选择在高级储量多，平均剥采比和生产剥采比相对较小，服务年限长的北部，外排土场选择在矿权境界内首采区北侧及西南沿石家冲沟西侧，设一个外排土场，外排土场占地面积59.39*104m2.，高程在1360m-1460m之间，堆土边坡19°，堆土体积约1529万m³，可排剥离物1.7年。剥离及采煤台阶最小工作平盘要素见表1-3。表1-2采剥工作平盘要素表项目符号单位台阶要素值煤岩土台阶高度Hm煤层自然厚度(≤6m)1010采掘带宽度Am101010台阶坡面角α°707060爆堆宽度Tbm480坡底安全距离Cm2.52.52.5坡肩安全距离Tjm2.53.53.5平盘排水沟顶宽km333其他运输通道Qm444运输道路宽度Tm121212运输平盘宽度Bm283325最小工作平盘宽度Bminm373737外排土场设在采掘场东侧原孙家沟村所在处，占地面积山西某某某某煤业有限公司露天矿边坡稳定性评价报告—7—59.39*104m2.，高程在1360m-1460m之间，堆土边坡19，堆土体积约1529万m³，可排剥离物1.7年。表1-4外排土场参数表占地面积59.39*104m2最终松散系数1.2最终排弃标高1460m备用系数1.2总排弃高度100m排土场容量15.29Mm3台阶高度20m最终稳定帮坡角19°六、技术路线根据勘察目的任务，参照有关规范、规程及技术标准，工作思路是由粗到细，充分利用已有资料，在分析已有资料的基础上进行补充。在已有的工程地质测绘、工程地质调查基础上针对边坡的发育特征率先进行了工程地质定点测量，同时在先期开采地段各方向的边坡走向上布设探井，施工探井后现场取样，送入试验室进行土样的物理力学指标试验。在取得土体指标和分析已有岩石指标和排土松散堆放物抗剪指标的基础上，综合对比分析后对确定不同工况下边坡的稳定性，保证提交资料的可靠性。七、工作布置、方法及完成的工作量1、工作量布置原则①以人为本的原则为了评价边坡的稳定性和保障人民生命财产安全，工作区的划分应包括边坡区及可能的危害区。山西某某某某煤业有限公司露天矿边坡稳定性评价报告—8—②紧密围绕工作目的的原则围绕本次工作目的，以查明边坡的规模、类型、危害程度、稳定性及危险性为宗旨，通过综合手段查明边坡的变形结构要素、边界条件及性状特征，注重构造环境、边坡发育史的分析，加强边坡体形成机制、发展趋势及主要影响因素的综合研究而部署工作。③定量评价与定性分析相结合的原则定量评价是建立在正确的定性分析的基础上的，因此对采集的各类数据应认真分析，使取得的数据能有效的服务于评价工作，为边坡稳定评价、预测提供科学、合理的各类参数。④采用新技术、新方法的原则根据现场实际情况，充分考虑各种勘探方法的可行性、适用性及其特点，尽量采用新技术、新方法，特别是“技术要求”规定的照相、录象及建立地质勘查空间数据库及属性数据库。⑤有效性原则勘查过程中，根据边坡体的实际情况结合煤矿建设改造的具体特点，合理调整勘查工作量和工作量的布置，本着解决实际问题的目的部署工作。2、勘查方法现场踏勘和类比同类工程以往施工经验决定本次勘察在收集资料的基础上采用工程地质测绘、工程地质调查、井探、室内试验等多种勘察手段进行外业工作。工程地质测绘中的控制点测量使用南方测绘生产的NGS—200型单频静态GPS接收机进行观测，山西某某某某煤业有限公司露天矿边坡稳定性评价报告—9—采用边连式、单点推进，复边联测的观测方法。同步观测时间均大于60分钟。数据处理及平差计算使用随机软件，基线向量解标进行重复基线、同步环、异步环检验，确定最终测量成果。工程地质调查地形图采用本次勘查测绘成果，精度为1：5000的地形图，对实际填图过程中的地质界线、重要地质露头、边坡周界、边坡标志性特征点均采用专业技术人员指定，测量人员用GPS定位的作业方法，对露头点中地层走向、倾向、倾角均采用地质罗盘仪选取多点进行反复测量。探井采用人工开挖至最大深度，直至揭露至岩石为止，探井中取原状土样用人工在井壁上采取。本次工作探井原状样达到I级；所有样品都及时密封，妥善保管并加保护层后装车送入化验室，本次勘查工作所有样品室内试验工作均由我单位测试中心——山西省三水实验测试中心完成。3、工作过程本次外业工作始于2013年1月2日，于2013年11月15日完成，历时十月余。2013年1月12日开始对先期开采地段进行工程地质填图及调查工作；同时对先期开采地段拟形成的边坡进行人工施工探井，人工施工探井也在调查基础上在边坡的纵长方向上布置，共布置9个探井，对人工采取探井样及时送回实验室进行测试，外业工作告一段落后，即在2013年11月9日始编制报告。4、完成工作量山西某某某某煤业有限公司露天矿边坡稳定性评价报告—10—本次边坡稳定性分析外业工作累计完成1：5000工程地质测绘2.0km2，1：5000工程地质调查4.0km2；探井9眼，累计进尺111.4m，取土样13件。室内完成土体常规试验13件、剪切试验13件，详见表1-5。表1-5完成工作量统计表序号项目单位数量备注1资料收集份62工程地质调查(填图)km24.01:5000地貌点调查点12GPS定位地质点调查点16GPS定位4探井m/眼111.4/6取土样13组5室内试验常规件13提供边坡土的物理力学指标，剪切件13提供边坡体抗剪指标6提交报告份1附件1本7附图张9平面图1张，剖面图8张山西某某某某煤业有限公司露天矿边坡稳定性评价报告—11—第二章地质环境条件一、交通位置山西某某某某煤业有限公司煤矿位于矿田由桃红坡村沿省级公路向西南35km经桃红坡镇与209国道相接可达某某县城，北东8km到阳泉曲火车站，并可到达孝义、介休及太原，向东南经双池镇-段纯镇在灵石县夏门镇南5km与108国道相接约32km，交通较便利。(详见交通位置图)。二、气象、水文1、气象本区地处山西黄土高原西部，吕梁山中部，属大陆干旱性气候，气候干燥，春、夏、秋、冬四季分明，昼夜温差大，冬季长而寒冷，夏季短而炎热，气温多变。据某某县气象站2005－2009年观测资料统计如下：气压：最低857.1hpa，最高861.9hpa，平均858hpa，极端最低838.4hpa，最高879.4hpa。气温：年平均气温7.58℃，