排土场二次剥离安全技术措施.docx
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排土场二次剥离安全技术措施
内蒙古伊东煤炭有限责任公司致富煤矿
排土场二次剥离安全技术措施
一、外排土场二次剥离介绍
内蒙古伊东煤炭有限责任公司致富煤矿，2010年技术改造，由井工开采变更为露天开采，设计生产能力90万吨/年，位于东胜煤田勃牛川普查区外围，行政区划隶属鄂尔多斯市准格尔旗纳日松镇（原大路嵬乡）管辖。
由于原设计首采区位于矿界内东南覆盖较厚处，基建剥离量高达559万米3;同时本矿周边无法设置外排土场，根据设计在采区内设置排土场，设置在矿界内首采区低凹处，排土场台阶高度20m,最终边坡角18。
，排弃高度100m^开采方式由东向西推进，东部煤炭开采完成后进行回填内排，逐渐形成内排土场，由于现在开采已靠近内排之前所排弃岩土，需要全部进行二次剥离。
第一章矿田概况
一、位置及交通
1、位置
致富煤矿位于内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗境内，东胜煤田勃牛JI普查
区外围，具体位置在勃牛川以东、纳户沟以西以瓦窑场堵为中心的一带地区，行政区划隶属准格尔旗纳日松镇（原大路嵬乡）。
其地理坐标为：
东经：
110°34'11〃〜11035'45
北纬：
39°33'11〃〜39°33'48〃
矿区范围由5个拐点圈定，其拐点坐标见表1-1-1。
矿区面积2.4751km,开采深度由1276m至1248m标高。
致富煤矿矿田范围拐点坐标表
表1-1-1
拐点编R
1954年北京直角坐标
1980年西安直角坐标
X
Y
X
Y
1
4381210.00
37463030.00
4381162.84
37462958.60
2
4381210.00
37465040.00
4381162.85
37464968.62
3
4380600.00
37465260.00
4380552.84
37465188.62
4
4380070.00
37465260.00
4380022.84
37465188.62
5
4380070.00
37463030.00
4380022.83
37462958.61
2、交通
矿区对外交通便利，曹（家石湾）-羊（市塔）复线公路从井田中部通过，煤场紧挨曹羊公路空车线，曹-羊公路向北8km与大（路）东（胜）高速公路暖水出口相连，再向北26km与109国道相接，经大（饭铺）东（胜）高速和109国道向西可达东胜、包头等地，向东可达薛家湾、呼和浩特等地。
矿区到邻近城镇的距离为东胜86km,薛家湾120km包头市186km，平和浩特市230km
矿区到准-东铁路西营子火车集装站约15km,有运煤公路相通，该站是矿区地方煤炭外运的主要铁路集装站。
二、地形地貌
矿区地形总体为中部高，四周低。
最高点位于矿区中部的瓦窑场堵，海拔标高1407.10m最低点位于矿区东北部纳户沟岸边，海拔标高1277.0m最大海拔
标高差130.10m一股相又t标高差50m左右。
区内地形切割强烈，具典型的侵蚀性丘陵地貌特征。
三、水系
矿区属区域性分水岭“东胜梁”南侧的勃牛川流域和沙梁川流域。
勃牛川位于矿区西侧，常年有地表迳流（冰冻期冻结）。
矿区西部的沟谷属勃牛川流域，东部的沟谷属沙梁川流域，这些沟谷均为季节性沟谷，旱季干涸无水，雨季暴雨过后可形成短暂的洪流。
西部沟谷向西流入勃牛川后，向南汇入陕西省境内的窟野河，最终注入黄河。
东部的沟谷向东南流入沙梁川，向东南汇入陕西省境内的孤山川，最终注入黄河。
四、气候特征
矿区所在地区气候干燥、冬寒夏热，昼夜温差较大，多风少雨，沙尘暴时有
发生。
据鄂尔多斯市气象局准格尔旗气象站资料：
区内最高气温38.3C,最低气
温-30.9C,年P$水量277.7mm-544.1mm平均401.6mm年蒸发量1749.7mrrr
2436.2mm平均2108.2mm区内大风集中在冬、春两季，且多为西北风，最大风
速20m/s平均风速2.3m/s区内无霜期短，一般165天左右，霜冻、冰冻期长，
一般195天左右，每年11月初封冻到次年4月底解冻，冻土层最大深度1.50m。
区内干燥度为5.25,年潮湿系数为0.10因此，矿区气候属于干旱〜半干旱的温
带高原大陆性气候。
五、地震及灾害地质
矿区位于鄂尔多斯台向斜东部，地壳完整、稳定，在其附近百余公里范围内
还没有发生过较为严重的灾害性地震。
1996年5月3日在矿区北部一百多公里以
外的包头市附近发生过一次6.3级地震，区内稍有震感，未造成任何损失。
根据
《中国地震动参数区划图》（GB-18306-200划分，本地区地震动峰值加速度为0.05g,对照烈度为7度。
区内目前没有规模较大的滑坡、泥石流等地质灾害，但在沟谷陡峭处存在小
规模的风化岩石崩塌现象。
六、矿田开发历史及周边煤矿概况
1、矿山建设及生产情况
致富煤矿始建于1998年5月，原设计生产能力为15万吨/年，开采6-1、6-2
煤层。
2003年12月，经内蒙古自治区煤炭工业局批准，矿井实施改扩建，改扩
建后矿井生产能力提高到30万吨/年。
2010煤矿进行技术改造（变更开采方式），
由井工开采变更为露天开采，设计生产能力90万吨/年。
2、周边煤矿
致富煤矿西与敖劳不拉煤矿相邻，北与西乌素煤矿相邻，东与纳户沟煤矿相
邻，三矿同采6-2煤层，采掘条件基本相同，该两煤矿生产过程中未发生过瓦斯、
煤尘爆炸事故，也未发生过顶板大面积垮落现象，开采技术条件简单，相邻煤矿
均无越界开采现象。
第二章外排土场边坡稳定
第一节露天矿区工程地质条件
一、露天矿边帮地层构成
矿区内出露的地层有第四系（Q4），第三系上新统（N2），侏罗系中下
统延安组（J1-2y）。
现根据钻孔揭露和地质填图成果，将矿区地层由老至新叙述
如下：
1、三叠系上统延长组（T3Y）
矿区未见到该组地层出露，钻孔中亦未完全揭露，钻孔最大揭露厚度为
3.40米。
为含煤地层沉积基底，岩性为灰绿色中、粗粒砂岩、粗粒砂岩，局
部地段为含砾砂岩，夹灰绿色薄层状砂质泥岩和粉砂岩。
发育大型板状、槽
状交错层理。
为典型的河流沉积体系。
2、侏罗系中下统延安组（J1-2y）
为矿区主要含煤地层，出露于勃牛川东缘及枝状沟谷两侧，依据其岩
性组合及沉积旋回特征又划分为三个岩段。
由于后期的风化剥蚀，矿区
内仅残存第一、第二岩段，残存地层由北向南变薄，厚98.90〜105.51
米，平均102.21米。
岩性为浅灰〜灰白色细粒砂岩，少量中粒砂岩；灰
色〜深灰粉砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层，含少量钙质泥岩（或泥灰岩）
含4、5、6三个煤组，含煤3〜8层。
与下伏延长组呈平行不整合接触。
3、第三系上新统（N2）
出露于矿区中东部山梁上，钻孔揭露厚度5.52-6.41米。
岩性为浅红
色砂质泥岩，含丰富的呈层状发育的钙质结核，基本为未完全固结成岩
的松散状态。
与下伏延安组呈不整合接触。
4、第四系
按成因可分为风积沙（Q4eol）、冲洪积物（Q4al+pl）、残坡积物及少量次
生黄土（Q3+4），厚度一般0-6米。
二、地质构造
致富煤矿位于东胜煤田勃牛川普查区北部，基本构造形态与区域含
煤地层构造形态总体一致，为一向南西倾斜的单斜构造，倾向210°，
倾角1〜3°,产状平缓，不发育断层、褶皱等构造，亦无岩浆岩侵入体。
综上所述，矿区地质构造复杂程度属简单类型。
三、水文地质
矿区内直接充水含水层和间接充水含水层的含水空间以裂隙为主，孔
隙次之，属孔隙、裂隙充水矿床，最下一层可采煤层6-2煤层位于矿区最
低侵蚀基准面以上，直接充水含水层富水性弱（q<0.1L/s.m），其补给
源以贫乏的大气降水为主，据此将矿区水文地质类型划分为第一〜二类
第一型，即孔隙〜裂隙充水矿床，水文地质条件简单。
四、工程地质
矿区主要可采煤层6-2煤层，顶板岩性以泥质岩类为主，其次为粉
砂岩和砂岩类，底板岩性以泥质岩类、粉砂岩类为主。
原报告岩石力学
试验结果，岩石自然状态单轴极限抗压强度以20-40MPa为主,属软弱〜
半坚硬岩石，岩层抗压强度低，稳固性差，故矿区工程地质类型属第一
类第二型，即软弱岩层为主，工程地质条件中等的矿床。
五、地震及灾害地质
矿区位于鄂尔多斯台向斜东部，地壳完整、稳定，在其附近百余公
里范围内还没有发生过较为严重的灾害性地震。
1996年5月3日在矿区
北部一百多公里以外的包头市附近发生过一次6.3级地震，区内稍有震
感，未造成任何损失。
根据《中国地震动参数区划图》（GB-18306-2001）
划分，本地区地震动峰值加速度为0.05g，对照烈度为7度。
区内目前没有规模较大的滑坡、泥石流等地质灾害，但在沟谷陡峭
处存在小规模的风化岩石崩塌现象。
第二节外排土场边坡稳定
一、剥离物的计算参数
本矿排土场的排弃物料为松散砂、粉砂岩、泥岩及砂质泥岩等混合物料，由
于没有排土场稳定计算所必须的不同配比的排弃物料物理力学性质试验资料，设
计只能按排弃物中各种岩性所占比例综合确定力学指标，参考附近已开采的矿山
的排土场排弃物料参数，并结合经验数据确定计算参数，其内摩擦角为值为30°，
凝聚力为25KPa排土场长期松散系数为1.05-1.1,中期为1.1〜1.15,暂按1.15
考虑，综合物料容重为2.10t/m3。
二、预想滑坡破坏模式
排土场帮坡是由土砂和岩石混合物料排弃而成，分别排弃的砂土和岩石，在
顺台阶坡面上分层不太明显，松散体又经压实已产生再生凝聚力。
所以滑坡破坏
模型也是上部垂直裂缝，下部呈圆弧面滑落。
三、排土场稳定性分析计算
1、外排土场
外排土场位于首采区西南冲沟处，高度最大达100m左右，基底倾向排弃方
向8°，以边坡角18°做边坡稳定性分析，见图2-3-1。
在地表距坡顶10m左右产生张裂缝时，排土场稳定系数最小，为1.280此
时排土场在坡脚处发生下部穿通基底的圆弧——直线（平面）型滑坡，依据《边
坡工程勘察规范》及《煤炭工业露天矿设计规范》的有关条款，设计推荐的边坡
角度其安全系数满足Fs>1.20=
1.285
图2-3-1
2、内排土场
内排土场高度达90m左右，基底倾向排弃方向1°〜3°,以边坡角18°做
边坡稳定性分析，见图2-3-2
1.294
在地表距坡顶15m左右产生张裂缝时，排土场稳定系数最小，为1.254,此
时排土场在坡脚处发生下部穿通基底的圆弧一一直线（平面）型滑坡，依据《边坡工程勘察规范》及《煤炭工业露天矿设计规范》的有关条款，设计推荐的边坡角度其安全系数满足Fs>1.2Q
总的来说，排土场稳定性较好，但是需注意的是基底有一定的倾向，在排弃物料时，对基底倾向进行处理，如人为做小台阶，爆破等。
四、保持稳定的措施
矿区属于冬寒长久，夏季降水集中的地区。
在降水集中的雨季，易形成瞬时
地表迳流，露天区为山坡地形，设计在矿坑周边开挖排水沟或筑挡土堤，防止洪
水涌入露天区冲刷边坡及淹没矿坑，同时，也防止洪水渗入地下，提高边坡的稳
定性。
第三节边坡监测
露天矿边坡的稳定性是关系到露天矿安全与生产的极其重要因素，是矿山开
采设计和生产过程中首先遇到并应解决的安全技术问题。
如果边坡发生
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