乌拉盖河露天煤矿滑坡区域煤炭开采方案

    摘 要：滑坡严重影响了乌拉盖河露天煤矿安全生产，给原煤回采增加二次土方剥离费用。一般采取全面清理滑坡体再回采原煤的处理方式，但费用成本高。从边坡稳定因素入手，通过机理分析，寻求少清理甚至不清理而将影响范围内的原煤采出同时又能防止重复滑坡的可行方案，从而降低开采成本。

    关键词：露天煤矿；滑坡区域；开采方案

    DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.079

    1 概况

    锡林郭勒盟乌拉盖河矿业有限公司2009年由山东滕州辰龙能源集团出资注册。2010年4月开工建设，已具备年产500万吨大型露天煤矿的生产能力。截至目前实现土方剥离7000万m3；生产煤炭700万吨。该矿边坡为含少量硬岩的软岩类边坡。因第四系水的影响和北帮土质可塑性差，再加上 2013年以来长期生产停滞，大气降水和坑下涌水侵蚀帮坡脚等原因，北部非工作帮滑坡逐步扩大，形成与坑口北部至排土场之间3.5万m2沉陷区贯通并往东延伸与排土场滑坡连为一体，面积达39万m2。滑坡区域底部掩盖煤炭50余万吨。为提高回采率，减少资源浪费，随着2019年复工复产，对滑坡区煤炭进行回采。

    2 影响边坡稳定的因素

    （1）采场边坡为第四系、第三系、泥岩、砂质泥岩和煤的混合型边坡。上部第四系覆盖，主要是细砂、粉砂、亚砂土、亚粘土，结构松散，易坍塌。第三系上新统由含砾粘土岩、粘土岩、砂质粘土岩组成，胶结性差、疏松、成岩性差，与下伏巴彦花组呈角度不整合接触。组成边坡的岩石主要有泥岩和砂质泥岩，均为泥质胶结，硬度较低，岩石抗稳性差。

    （2）地下水对边坡稳定性影响大，有松散岩类孔隙含水层组（第四系孔隙潜水含水层），碎屑岩类孔隙-裂隙含水层组，火山岩裂隙含水层组，均具有承压性质，属于中等富水性含水层组，不利边坡稳定。雨季降水渗入地下，也降低边坡的稳定性。在第三系地层内普遍存在含水率高，孔隙率大，岩石强度低，并有软弱夹层分布现象，对边坡稳定造成不利影响。

    （3）冻融影响：冬季气温低，形成季节性冻土，土层冻涨严重，随着来年温度升高，季节性冻土融化，岩土出冻涨现崩解现象，影响边坡稳定。

    3 机理分析

    根据矿区地质条件、开采现状及现场边坡滑动迹象，通过分析，基本定性滑坡为“张裂缝—圆弧形滑坡”。矿区含水层对边帮的稳定性影响很大，随着开采深度的增加，采场形成临空界面和应力释放等因素，边帮产生裂隙，且帮部有导水层渗水。主要因第四系水受排土场压力影响，顺着沙层往采场渗透，在地下形成水流面，导致上部土层之间出现两个错层的滑面，再加上雨季降水渗入补给，因渗水的润滑作用逐步加速。随着上部滑动和第三系软弱层受压，下部岩土层跟着滑动变形，形成煤层顶板台阶滑动裂缝和地表裂缝贯通，形成一个完整的滑面。

    4 滑坡区域煤炭开采施工方案

    目前开采区域倾斜角较大约为13°，复工后随着采场往前推进，滑坡体受采动影响，底部失去抗滑阻力，易引发重复滑坡，在开采过层中，必须保证滑体稳定。如果将滑坡体全部清理，需从地表880标高往北外扩，土方量极大，且距离排土场的安全距离不允许。根据现场实际，以最少的成本将该区域掩盖的煤炭资源采出，同时又确保边帮安全，采取对滑坡体部分剥离、预留煤柱、条带开采及时内排回填的开采方案。

    （1）合理留设边坡角、平台宽度。滑坡体830水平南北距离最宽段近100米，因此从该处往下开始施工。为保证边坡稳定性，依据对该区域工程地质条件、边坡走向、边坡地层抗碱强度等综合分析，确定该区域最终边帮角为14°。设计平台宽度15米，高度5米，平盘帮坡角为45°，达到施工段最终帮坡角为14°。

    （2）留設防滑坡煤柱，调整开采推进方向，采取条带式开采。为保证剥离工作顺利进行，防止因剥离导致滑坡体的进一步破坏变形，必须采用条带式开采，跟踪内排。滑坡体下方留设50米宽的煤柱。考虑到北部为滑坡区，原煤回采改为由南往北反向推进，其余正常开采。由于煤柱需下方煤层保持稳定性，因此采到煤柱附近时，不一次性采到4-2煤层底板。待推进一段距离后，以条带式小范围开采方式分段回收底板以上原煤，并迅速内排回填。在剥离过程中从底部露煤区往东部内排800平盘施工上煤道路与原北部非工作帮道路对接，南部开采最深标高为770，随着开采深度的增加，沿煤层往下施工折返道路。北部滑坡区域存在约50万吨煤炭资源，效益相当客观，按照目前吨煤价格200元估算，价值约1亿元。因此按照“边治理边出煤”的原则，在剥离同时对煤炭资源进行回收。

    （3）为了避免和减少剥离过程对中滑体边坡稳定性影响，及时内排回填处理。回填工作在790水平条带剥采工作结束南部释放出内排空间开始，回填方向与推进方向一致。边推进边回填。为了避免回填后产生弱层，恢复导水沟，建立透水层。回填时，采取适当比例进行岩、土混排。提高边坡稳定性。透水层回填岩性好、透水性好的物料，提高抗剪强度。

    （4）在施工同时加强边坡监测、边坡防排水等工作。

    1）目前公司边坡监测主要是地表位移监测和人工监测。施工前增加深部位移监测，完善监测系统，实现对矿区边坡提供连续、动态、全面监测。增加滑坡观测线，同时加密监测点，在雨季以及施工期间发现异常时，增加观测次数，及时提交监测报告，以便及时调整施工方案、制定防范措施，确保施工安全。

    2）边坡防排水工作是工作重点，直接影响到剥采工作能否顺利进行。在出水点，施工水平孔，释放静水压力。夏季暴雨前对沉陷变形产生的裂缝，及时填埋、密实处理。在北部沉陷区加固拦水坝，同时施工放水管，及时疏放至下部积水坑，防止积水渗入治理区，造成再次滑坡。

    5 总结

    采取预留煤柱、条带开采及时内排回填的施工方案，能够以最少的投入，安全采出滑坡底部压煤，既避免了资源的浪费，增加公司效益，又对滑坡区进行了相应的治理，保证了煤矿的安全生产，为后续的开采奠定了安全基础。

    参考文献：

    [1]孔祥国.滑坡治理措施特性分析[J].山西建筑，2007.

    [2]王振伟，王建国.东泰社区滑坡分析[J].煤矿安全，2006.

    作者简介：孙扬（1978-），男，山东滕州人，本科，助理工程师，研究方向：煤矿开采技术。