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        露天煤礦邊坡變形監(jiān)測技術研究

        2015-12-31 00:00:00李敬國1李春林2劉寶華3
        基層建設 2015年15期

        1.2 中電投白音華煤電公司 內(nèi)蒙古錫林郭勒 026200;

        3.阜新市發(fā)展和改革委員會 遼寧阜新 123000

        摘要:本文根據(jù)白音華三號礦邊坡滑(移)動監(jiān)測的實踐,總結(jié)出較深露天礦邊坡監(jiān)測方法;用計算機進行監(jiān)測數(shù)據(jù)處理并繪制出各種變形曲線圖;由多次已經(jīng)發(fā)生的邊坡滑(移)動實踐(兼有滑坡規(guī)律),初步探討出露天礦邊坡滑(移)動的普遍規(guī)律性。

        關鍵詞:露天煤礦;邊坡;監(jiān)測

        引言.

        通過對白音華三號露天礦邊坡巖移監(jiān)測的實踐,分析了露天礦邊坡監(jiān)測方法。用計算機進行監(jiān)測數(shù)據(jù)處理并繪制出各種變形曲線圖;對露天礦邊坡滑坡普遍規(guī)律性初步探討。由于露天采礦形成采場,使得該地層自然壓力的平衡遭到破壞。在一定的條件下,容易誘發(fā)產(chǎn)生邊坡滑坡。露天礦滑坡嚴重地影響著露天采礦生產(chǎn)和人員的安全。因此,用科學的邊坡滑坡監(jiān)測方法,利用計算機處理監(jiān)測數(shù)據(jù)并繪制各種變形曲線圖,總結(jié)滑坡與外界條件及變形值的有機關系,尋找邊坡滑坡的客觀規(guī)律,逐步做到滑坡預報,對于露天礦生產(chǎn)和安全,提高經(jīng)濟效益和社會效益有著極其重要的意義。

        白音華三號露天煤礦設計開采面積為51.38km2,主要開采煤層為2煤組和3煤組,共有5個主采煤層,2-1上、2-1中、2-1下、3-1、3-3煤層,平均厚度依次為3.80m、7.55m、4.75m、18.77m、6.66m。占總煤量為94%,其中的三個代表層,分別為2-1中、3-1和3-3煤層,占總煤量的71%。設計資源/儲量為1432.89Mt,可采儲量1375.57Mt,生產(chǎn)能力每年14.0Mt,平均剝采比4.38m3/t,服務年限89年,總投資265108.81萬元,生產(chǎn)已初具規(guī)模.伴隨著采礦活動,露天礦邊坡滑坡頻繁,尤其二、三標段滑坡嚴重,清邦減重增加大量的剝離量,使基建投資加大,縱觀白音華三號露天礦邊坡的現(xiàn)狀,邊坡布置觀測網(wǎng),設置觀測站。

        1.觀測方法

        1.1滑坡觀測線(點)的建點

        根據(jù)已經(jīng)發(fā)生的滑坡實踐及其理論分析,我們在采場南幫及東西兩端幫及北幫共布設了21條觀測線(點)(見圖1)。觀測線長300~450m之間,觀測線布置間距一般為100m??刂泣c及觀測點的標樁結(jié)構(gòu)分為鋼管、元鋼等幾種類型,外套PVC白色塑料管為混凝土模具,外涂紅、白相間油漆,標志。非常直觀醒目,便于尋找。

        圖1 采場邊坡觀測線

        1.2觀測方法

        使用經(jīng)過檢核合格后的全站儀進行連測,在觀測站全部測點埋設10~15天后進行觀測,按“煤礦測量手冊”、“煤礦測量規(guī)程”的要求,采用5″經(jīng)緯儀導線與礦區(qū)GPS #B27、#B40等三角點聯(lián)測,最終求其觀測網(wǎng)控制點及觀測點的三度坐標X、Y、Z(H)。使用電子速測儀(全站儀)對觀測網(wǎng)進行觀測,大大提高觀測效率,該儀器有電子經(jīng)緯儀,光電測距儀,數(shù)據(jù)記錄器或數(shù)據(jù)終端組成。具有測角、測距、自動記錄和計算的功能,具有精度高、數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠、自動分析和輸出的功能。

        為比較邊坡滑動前后變化,確定滑體形狀大小,在滑坡后繪制1:1000滑坡區(qū)平面圖,在圖上應表示滑動裂縫位置、凸起和凹下等變形發(fā)生的位置及有關測量數(shù)據(jù)。

        2.實施觀測

        2.1觀測內(nèi)容

        預測:預測的目的是發(fā)現(xiàn)邊坡何時開始滑動,可根據(jù)季節(jié)和觀測線具體情況每7~30天進行一次觀測,當觀測點下沉大于30mm時,即為滑動開始。

        滑動期觀測:滑動期觀測一般每月觀測一次,在滑動速度快、變形大的情況下,應縮短觀測時間,活躍期7天觀測一次,以便全面掌握和研究滑坡規(guī)律。

        2.2資料整理

        首先建立三維假定坐標系統(tǒng):

        W軸------------沿鉛垂線方向

        X′軸-----------沿觀測線方向

        Y′軸-----------沿觀測線方向

        ①填寫觀測點的平面坐標及高程表

        ②填寫觀測點水平距離表

        ③按觀測線計算測點下沉W值和下沉速度。

        V值

        Wn=Hn-Hon

        (mm/晝)

        式中:Hon,Hn-------分別為n點滑動前后的高程

        -------為n號點在數(shù)值面內(nèi)兩次觀測分量之差

        --------為n號點兩次觀測時間間隔差。

        ④測點的水平移動v和點間水平變形

        ~n+1 (mm/m)

        ⑤測點在垂直面內(nèi)的移動向量W

        ⑥測點在平面的移動向量V

        ⑦應繪制觀測線垂直下沉曲線圖

        ⑧觀測點水平移動與水平變形的曲線圖

        3.應用實踐

        3.1滑坡發(fā)生前的客觀條件

        白音華三號露天礦顯著滑坡的發(fā)生條件有如下共性:

        發(fā)生在雨季(大雨當中或大雨過后);

        發(fā)生在斷層處或軟巖層處(如頁巖);

        滑坡前均出現(xiàn)與邊坡走向近于平行的裂縫(大的裂縫寬達300~400mm);

        邊坡點變形大,且速度快,空間變形達400~500mm,變形速度達300~500mm/天。

        3.2對滑坡發(fā)生的理論分析

        滑坡與時間因素有密切關系,邊坡暴露時間越長,由于各種因素影響的積累,使邊坡越來越不穩(wěn)定,超過一定限度,就會發(fā)生滑坡。

        對白音華三號露天礦滑坡的實測資料分析表明:滑坡都是發(fā)生在順層邊坡的剪切性破壞。這里的巖體中存在著抗剪強度較低的弱層面(如頁巖),而且朝向采場(即順層邊坡),當弱層面上部巖體的自重和其他外部負荷所構(gòu)成的下滑力超過沿弱層面的抗滑力時,上部巖體將沿此弱層面,向下滑(移)動,即形成滑坡。特別是在雨季,由于大量雨水在巖體裂隙中流動并形成一定的水位,產(chǎn)生水壓,成為附加載荷作用于邊幫上,改變了邊坡巖體的受力狀態(tài),加之流水在某些弱層面的溶解和沖刷作用及其浮力作用,都將降低邊坡巖體的穩(wěn)定程度。

        3.3滑坡因素分析

        從白音華三號露天礦滑坡觀測站觀測工作中,不斷的深入現(xiàn)場觀看,滑坡之動態(tài)變化,總結(jié)影響滑坡因素:

        采場剝離和開采的強度系影響滑坡的第一因素,如三號礦南幫(非工作幫)。各標段除三標南幫以外各標段滑坡均比較嚴重,而當時三標已停止剝離,礦坑內(nèi)有積水,其南幫地面觀測點比較穩(wěn)定,后來三標段開始生產(chǎn)

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