烏拉蓋河露天煤礦滑坡區(qū)域煤炭開采方案

1 概況
　　錫林郭勒盟烏拉蓋河礦業(yè)有限公司2009年由山東滕州辰龍能源集團(tuán)出資注冊(cè)。2010年4月開工建設(shè)，已具備年產(chǎn)500萬噸大型露天煤礦的生產(chǎn)能力。截至目前實(shí)現(xiàn)土方剝離7000萬m3；生產(chǎn)煤炭700萬噸。該礦邊坡為含少量硬巖的軟巖類邊坡。因第四系水的影響和北幫土質(zhì)可塑性差，再加上 2013年以來長期生產(chǎn)停滯，大氣降水和坑下涌水侵蝕幫坡腳等原因，北部非工作幫滑坡逐步擴(kuò)大，形成與坑口北部至排土場(chǎng)之間3.5萬m2沉陷區(qū)貫通并往東延伸與排土場(chǎng)滑坡連為一體，面積達(dá)39萬m2?；聟^(qū)域底部掩蓋煤炭50余萬噸。為提高回采率，減少資源浪費(fèi)，隨著2019年復(fù)工復(fù)產(chǎn)，對(duì)滑坡區(qū)煤炭進(jìn)行回采。
　　2 影響邊坡穩(wěn)定的因素
　?。?）采場(chǎng)邊坡為第四系、第三系、泥巖、砂質(zhì)泥巖和煤的混合型邊坡。上部第四系覆蓋，主要是細(xì)砂、粉砂、亞砂土、亞粘土，結(jié)構(gòu)松散，易坍塌。第三系上新統(tǒng)由含礫粘土巖、粘土巖、砂質(zhì)粘土巖組成，膠結(jié)性差、疏松、成巖性差，與下伏巴彥花組呈角度不整合接觸。組成邊坡的巖石主要有泥巖和砂質(zhì)泥巖，均為泥質(zhì)膠結(jié)，硬度較低，巖石抗穩(wěn)性差。
　?。?）地下水對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響大，有松散巖類孔隙含水層組（第四系孔隙潛水含水層），碎屑巖類孔隙-裂隙含水層組，火山巖裂隙含水層組，均具有承壓性質(zhì)，屬于中等富水性含水層組，不利邊坡穩(wěn)定。雨季降水滲入地下，也降低邊坡的穩(wěn)定性。在第三系地層內(nèi)普遍存在含水率高，孔隙率大，巖石強(qiáng)度低，并有軟弱夾層分布現(xiàn)象，對(duì)邊坡穩(wěn)定造成不利影響。
　　（3）凍融影響：冬季氣溫低，形成季節(jié)性凍土，土層凍漲嚴(yán)重，隨著來年溫度升高，季節(jié)性凍土融化，巖土出凍漲現(xiàn)崩解現(xiàn)象，影響邊坡穩(wěn)定。
　　3 機(jī)理分析
　　根據(jù)礦區(qū)地質(zhì)條件、開采現(xiàn)狀及現(xiàn)場(chǎng)邊坡滑動(dòng)跡象，通過分析，基本定性滑坡為“張裂縫—圓弧形滑坡”。礦區(qū)含水層對(duì)邊幫的穩(wěn)定性影響很大，隨著開采深度的增加，采場(chǎng)形成臨空界面和應(yīng)力釋放等因素，邊幫產(chǎn)生裂隙，且?guī)筒坑袑?dǎo)水層滲水。主要因第四系水受排土場(chǎng)壓力影響，順著沙層往采場(chǎng)滲透，在地下形成水流面，導(dǎo)致上部土層之間出現(xiàn)兩個(gè)錯(cuò)層的滑面，再加上雨季降水滲入補(bǔ)給，因滲水的潤滑作用逐步加速。隨著上部滑動(dòng)和第三系軟弱層受壓，下部巖土層跟著滑動(dòng)變形，形成煤層頂板臺(tái)階滑動(dòng)裂縫和地表裂縫貫通，形成一個(gè)完整的滑面。
　　4 滑坡區(qū)域煤炭開采施工方案
　　目前開采區(qū)域傾斜角較大約為13°，復(fù)工后隨著采場(chǎng)往前推進(jìn)，滑坡體受采動(dòng)影響，底部失去抗滑阻力，易引發(fā)重復(fù)滑坡，在開采過層中，必須保證滑體穩(wěn)定。如果將滑坡體全部清理，需從地表880標(biāo)高往北外擴(kuò)，土方量極大，且距離排土場(chǎng)的安全距離不允許。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，以最少的成本將該區(qū)域掩蓋的煤炭資源采出，同時(shí)又確保邊幫安全，采取對(duì)滑坡體部分剝離、預(yù)留煤柱、條帶開采及時(shí)內(nèi)排回填的開采方案。
　　（1）合理留設(shè)邊坡角、平臺(tái)寬度?；麦w830水平南北距離最寬段近100米，因此從該處往下開始施工。為保證邊坡穩(wěn)定性，依據(jù)對(duì)該區(qū)域工程地質(zhì)條件、邊坡走向、邊坡地層抗堿強(qiáng)度等綜合分析，確定該區(qū)域最終邊幫角為14°。設(shè)計(jì)平臺(tái)寬度15米，高度5米，平盤幫坡角為45°，達(dá)到施工段最終幫坡角為14°。
　　（2）留設(shè)防滑坡煤柱，調(diào)整開采推進(jìn)方向，采取條帶式開采。為保證剝離工作順利進(jìn)行，防止因剝離導(dǎo)致滑坡體的進(jìn)一步破壞變形，必須采用條帶式開采，跟蹤內(nèi)排。滑坡體下方留設(shè)50米寬的煤柱?？紤]到北部為滑坡區(qū)，原煤回采改為由南往北反向推進(jìn)，其余正常開采。由于煤柱需下方煤層保持穩(wěn)定性，因此采到煤柱附近時(shí)，不一次性采到4-2煤層底板。待推進(jìn)一段距離后，以條帶式小范圍開采方式分段回收底板以上原煤，并迅速內(nèi)排回填。在剝離過程中從底部露煤區(qū)往東部內(nèi)排800平盤施工上煤道路與原北部非工作幫道路對(duì)接，南部開采最深標(biāo)高為770，隨著開采深度的增加，沿煤層往下施工折返道路。北部滑坡區(qū)域存在約50萬噸煤炭資源，效益相當(dāng)客觀，按照目前噸煤價(jià)格200元估算，價(jià)值約1億元。因此按照“邊治理邊出煤”的原則，在剝離同時(shí)對(duì)煤炭資源進(jìn)行回收。
　　（3）為了避免和減少剝離過程對(duì)中滑體邊坡穩(wěn)定性影響，及時(shí)內(nèi)排回填處理?；靥罟ぷ髟?90水平條帶剝采工作結(jié)束南部釋放出內(nèi)排空間開始，回填方向與推進(jìn)方向一致。邊推進(jìn)邊回填。為了避免回填后產(chǎn)生弱層，恢復(fù)導(dǎo)水溝，建立透水層?；靥顣r(shí)，采取適當(dāng)比例進(jìn)行巖、土混排。提高邊坡穩(wěn)定性。透水層回填巖性好、透水性好的物料，提高抗剪強(qiáng)度。
　　（4）在施工同時(shí)加強(qiáng)邊坡監(jiān)測(cè)、邊坡防排水等工作。
　　1）目前公司邊坡監(jiān)測(cè)主要是地表位移監(jiān)測(cè)和人工監(jiān)測(cè)。施工前增加深部位移監(jiān)測(cè)，完善監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦區(qū)邊坡提供連續(xù)、動(dòng)態(tài)、全面監(jiān)測(cè)。增加滑坡觀測(cè)線，同時(shí)加密監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在雨季以及施工期間發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，增加觀測(cè)次數(shù)，及時(shí)提交監(jiān)測(cè)報(bào)告，以便及時(shí)調(diào)整施工方案、制定防范措施，確保施工安全。
　　2）邊坡防排水工作是工作重點(diǎn)，直接影響到剝采工作能否順利進(jìn)行。在出水點(diǎn)，施工水平孔，釋放靜水壓力。夏季暴雨前對(duì)沉陷變形產(chǎn)生的裂縫，及時(shí)填埋、密實(shí)處理。在北部沉陷區(qū)加固攔水壩，同時(shí)施工放水管，及時(shí)疏放至下部積水坑，防止積水滲入治理區(qū)，造成再次滑坡。
　　5 總結(jié)
　　采取預(yù)留煤柱、條帶開采及時(shí)內(nèi)排回填的施工方案，能夠以最少的投入，安全采出滑坡底部壓煤，既避免了資源的浪費(fèi)，增加公司效益，又對(duì)滑坡區(qū)進(jìn)行了相應(yīng)的治理，保證了煤礦的安全生產(chǎn)，為后續(xù)的開采奠定了安全基礎(chǔ)。