芙蓉集团2008年度科技成果请奖申报表.doc

芙蓉集团2008年度科技成果请奖申报表 项目名称 川煤集团芙蓉公司白皎煤矿尾矿库地质灾害综合治理技术研究 项目研究起止时间 2008年6月至 2008 年12月 项目类别 以√填写 （ ）内 ① 研究（√） ② 推广（ ） ③ 采用新技术（ ） 项目 来源 ① 上级计划（） ② 自选（√） 一 成果内容简介填写提纲 （1）、技术原理 煤矿企业在生产过程中都会不同程度的产生尾矿，尾矿库是堆放尾矿场地，因堆放时间短，粘结性较差，如果治理不达标，将是一个危险源，同时尾矿库治理技术也未得到有效的统一。 尾矿库治理关键是尾矿成分的不同，治理方式也不相同，我矿尾矿中的主要矿物有高岭土、玄武岩、煤炭、石英等。高岭土风化后具有一定的保水性，煤炭属于有机质，采取砌尾矿坝体挡矸墙防止尾矿崩蹋、滚落；改善尾矿库坡面防止形成泥石流；种植根系发达的植被来稳固尾矿体。 （2）、技术创新点 采用生态垫治理技术，所谓生态垫也被称作“人工植被”或“生态植被毯”，具有保水、保肥、松软、透气等特点。该技术是成本最低、适应性强，材料选择最为丰富的技术，也是国内外公认的最简捷有效的保水固土、防沙治沙、环保绿化等治理手段。 通过对尾矿库工程地质类型分析研究，整个尾矿库斜坡整体稳定性还良好，局部存在浅表层溜滑可能性，治理工程重点在于矸石山地质环境的生态恢复治理。治理思路公路内侧及矸石山中部平台内侧坡脚采用浆砌块石重力式挡矸墙的支挡形式以保证斜坡坡脚处的局部稳定性；因倒尾矿的影响，斜坡不再按统一坡率进行放阶削坡，坡体直接栽种乔木、灌木进行生态恢复，中部平台覆土复垦；平台下方陡峭斜坡段后浆砌片石护坡；另外，完善矸石山外围及内部排水系统。 （3）、应用范围及应用前景 生态垫的出现和逐步推广应用，给尾矿库坡面治理带来了新的治理方案措施，但是由于工程造价原因以及治理后的效果已经通过实践验证，治理效果明显。因此尾矿库综合治理项目无论从理论上、还是经济上都是可行的，从我矿治理效果技术研究分析，该技术不仅具有一定的生态、环境、经济和社会效益，而且也具有一定的现实意义，在具有同等条件的煤矿企业中值得推广应用。 （4）、经济效益或社会效益（必须加盖单位财务公章） 尾矿库地质灾害综合治理工程巨大，投入金额高，持续时间长，是一项只有投资，无经济效益回报项目，地质灾害治理主要体现一种社会效益 1、尾矿库治理是贯彻落实国、省、市提出的相关矿山地质环境治理问题，倡导科学合理、切实可行的治理方案，实现以害治害，变害为利的目的，取得双重环境和社会效益。 2、尾矿库地质灾害治理也是深入落实科学发展观的根本体现，科学发展的核心地位就是走可持续发展的道路，追求人与自然和谐共处，解决经济发展与环境恶化的实际问题。 3、尾矿库地质灾害治理是企业对社会负责的表现，煤炭资源开采或多或少对人类的生活生产带来影响，特别是山区，尾矿占地面积大，减少了耕地，人类生活更加紧张。尾矿还会对大气和水源会造成一定污染，特别是在生活用水困难地区更加突出。改造生态环境，还人类一个舒适的生存空间。 二 参加人员名单及主要工作业绩 姓 名 职 务 备 注 邱居德 白皎煤矿总工程师 负责方案制定和项目实施 蔡洪林 白皎煤矿技术科副科长 负责资料收集及科研成果报告编写 杨刚 白皎煤矿技术科技术员 负责资料收集 毕禄军 白皎煤矿生产实习技术员 负责资料收集 三 附技术科研成果报告 填表人蔡洪林 2009 年6月 26 日 单位盖章 年 月 日 白皎煤矿尾矿库地质灾害综合治理技术研究 成 果 报 告 随着国内外地质灾害事故日趋严重，滑坡、塌方、泥石流等地质灾害严重威胁到广大地区生命财产安全。尾矿库是矿山进行矿石选别后排出尾矿的堆积场所，因其堆积、沉降时间短，尾矿颗粒接触内吸附力较小，稳定程度较差，在洪水季节或受水力作用极易形成泥石流或大面积滑坡，为了确保尾矿库地质环境不在继续恶化，保障周边人民群众生命产财安全，白皎煤矿于2008年起已经开始对尾矿库的地质灾害治理，至今已初见成效。 一、尾矿库概况及治理前凸现问题 白皎煤矿尾矿库位于工业区北东方向，始堆时间为上世纪70年代，占地面积127亩，主要堆积原始地形为半封闭山谷地形，至2008年堆积库容量约800万方，属四类尾矿库，主要堆积物为玄武岩、砂岩、粘土岩、炭质泥岩等矿井尾矿。尾矿库南西、正南向主要是矿家属集中区，北西向100米为陡崖，陡崖下为两河岩家属区，北东、正东向主要是塘坎村村民居住区。 主要凸现问题 1、矿物成份多，粘结性差 由于近几年来随着矿井安全隐患整治，掘进巷道布置在玄武岩中，其它以泥岩、砂泥岩为主，玄武岩岩石致密、坚硬，吸水性较差，与其它矿物质粘结性极差；另外泥岩、粘土岩受水膨胀后成为塑性流体，会加剧玄武岩滑动，特别是在上表层。 2、采用水冲尾矿，坝体不稳定 白皎煤矿尾矿库因尾矿颗粒堆放时滚动下滑很困难，当时采取了用高压水冲煤矸石，导至坝底原沟谷浸入大量极水，底部尾矿长期浸泡在水中，所有尾矿都已经膨胀，增加了坝体侧压力。还有部份已经从原来挡墙的裂隙中渗入出来，对挡墙的承受力增加了很大考验，特别是坝体外墙脚经水流冲刷后已经失去了承载力。 3、堆放方式落后，尾矿堆高差过大 由于白皎煤矿尾矿库采取了绞车提升，卸矸架自动卸矸，自然堆积，四处滚落，形成极不规则的形状，在尾矿库北西向更加突出，后经改变堆放技术后采取装载机推矸，部分地段边坡角已经超过了自然堆积角，很容易形尾矿崩蹋。现尾矿库高差已经在100米左右，尾矿库安全技术规程中纳入一类危险尾矿库，属于停用尾矿库范围内。 4、认识不到位，治理效果不明显 根据尾矿库现状，白皎煤矿已经于90年代起先后采取措施进行了治理，砌了部分挡矸墙，并栽种了少量的刺桐、黄桷树等进行了绿化。因对尾矿库管理不及时和方法不到位，尾矿库旁的职工家属对尾矿堆进行了开垦，破坏了绿化带，因此于2002年尾矿受洪水冲击部分尾矿形成泥石流，当时因量不是很大，没有构成人中伤亡和重大的经济损失。 二、尾矿库地质灾害治理措施 1、尾矿库治理总体思路 采用生态垫治理技术，所谓生态垫也被称作“人工植被”或“生态植被毯”，具有保水、保肥、松软、透气等特性。该技术是成本最低、适应性强，材料选择最为丰富的技术，也是国内外公认的最简捷有效的保水固土、防沙治沙、环保绿化等治理手段。 鉴于现状，通过对尾矿库工程地质类型分析研究，整个尾矿库斜坡整体稳定性还良好，局部存在浅表层溜滑可能性，治理工程重点在于矸石山地质环境的生态恢复治理。本次治理思路公路内侧及矸石山中部平台内侧坡脚采用浆砌块石重力式挡矸墙的支挡形式以保证斜坡坡脚处的局部稳定性；因倒尾矿的影响，斜坡不再按统一坡率进行放阶削坡，坡体直接栽种乔木、灌木进行生态恢复，中部平台覆土复垦；平台下方陡峭斜坡段后浆砌片石护坡；另外，完善矸石山外围及内部排水系统。 2．尾矿库治理依据 （1）中华人民共和国安全生产法； （2）中华人民共和国矿山安全法； （3）尾矿库安全技术规程； （4）滑坡防治工程设计与施工技术规范 （5）建筑边坡工程技术规范； （6）建筑地基基础设计规范； （7）混凝土结构设计规范； （8）砌体结构设计规范； （9）砌体工程施工质量验收规范。 3、尾矿库地质灾害治理工程 一尾矿库斜坡工程 1削坡 受排矸及运矸轨道的影响，不能再按统一坡率进行放阶削坡，保留原稳定坡率的基础上对局部稳定性差的斜坡进行削坡，斜坡每隔8～10m预留马道，道宽1～1.5m作为绿化带。 2格构斜坡 根据现场土质情况，坡率施工一般为11.5，格构削坡范围约3500m2。 3弃土 受排矸影响不能弃土的，遵循“就近处理”原则，但需考虑填方的稳定性，场地内无法满足弃土时采用外运处理。 二尾矿库挡矸墙工程 通过现场及工程地质分析，承载力相关参数论正，此次尾矿库挡矸墙分为两类 1、挡矸墙Ⅰ类 挡矸墙Ⅰ为新砌挡矸墙，高2.5m，顶宽1.0m,底宽1.5米，背坡及面坡均为10.2，总长度为931m。主要施工工程量位于挡矸墙南东向（长约70m）及主排水沟边墙（长125m）。 挡矸墙施工原因尾矿继续倾倒及堆填，影响区域扩大，需保护南东向人行道路及后山耕地。 主排水沟挡矸墙增加原因倾倒尾矿时强力冲刷尾矿用的水，水量相当大，已冲刷成3～5m高的边坡，严重影响水沟附近的尾矿稳定性。 2、挡矸墙Ⅱ类 新砌挡矸墙高1.30m（高出地面1m），顶宽0.60m，底宽1.32m，背坡、面坡均为10.2，总长约305m。 1挡矸墙Ⅰ技术指标 a．重力式挡墙受力计算要求 根据相关规范，将挡矸墙的抗滑稳定系数（Kc）、抗倾覆稳定系数（K0）与墙身强度计算要求见下表。 重力式挡矸墙受力计算要求 挡 墙 抗滑稳定系数kc ≥1.3 抗倾覆稳定系数ko ≥1.6 偏心距e 土质地基 ≤B/6 岩石地基 ≤B/4 基底应力 ≤容许值 挡墙截面 压应力 ≤容许值 剪应力 ≤容许值 偏心 混凝土及片石砌体≤0.3B b．挡矸墙参数取值 参数取值表 项目 土名 重 度 ［γ］ KN/m3 内摩擦角 ［φ］ （） 墙背与墙后 填土摩擦角 ［δ］ （） 内聚力［c］ KPa 基底摩擦 系数 ［μ］ 修正后的地基 承载力特征值 ［fa］ KPa 碎石土 15 38 17.5 0 0.50 180 c．挡矸墙稳定性计算数据 根据挡墙布置的不同坡面形态情况下计算了挡矸墙的抗滑移稳定性、抗倾覆稳定性、地基应力。 挡矸墙稳定性计算数据 土压力（kN） 抗滑稳定系数（Kc） 抗倾覆稳定系数（Ko） 地基最大压应力（KPa） 地基最小压应力（KPa） 52.573 14.688 2.221 70.892 48.909 由以上计算可知，挡矸墙Ⅰ截面尺寸满足规范要求。 2）挡矸墙Ⅱ 挡矸墙Ⅱ墙高1.30m，顶宽0.60m，背坡、面坡均为10.20，挡矸墙主要起到斜坡护脚墙作用，基本不承受土压力技术指标同挡矸墙Ⅰ。挡矸墙Ⅱ累计长度约305m。挡矸墙Ⅱ设置在斜坡坡底，阻挡坡体滚石或散落土体，保护公路、房屋和耕地不受影响。挡矸墙一段约145m、挡矸墙二段约60m，砌在公路内侧（靠斜坡一侧），主要防止斜坡土体散落到公路上，起到保护公路作用。挡矸墙三段长度约100m，主要保护对象为公路。 2、挡矸墙砌筑材料 挡矸墙墙身采用M7.5号浆砌块石，水泥为普通硅酸盐水泥，块石强度必须大于30MPa；在墙前地表以上300mm布置PVC管泄水孔，水平间距3m，竖向间距2m，交错布置，近口周围采用具有滤水作用的粗粒材料回填，在地形变化较大的地段，加设伸缩缝。 3、挡矸墙砌筑技术要求 挡墙采用M7.5浆砌块石修筑，基槽采取分段开挖，开挖长度应结合地形地貌确定。 ①．基础开挖达到设计深度后，经验槽确认可达基底承载力后才进行下一步施工。 ②．浆砌块石石材的上下面应大致平整，强度不低于MU30。块石分层错缝砌筑，砂浆填塞饱满，外露面用13砂浆勾缝。基底和墙趾台阶转折处不允许有通缝。 ③．浆砌块石挡墙采用PVC泄水孔，泄水孔具体间距见图纸，孔背侧设砂卵石反滤层，滤层按设计要求选料、分层填实。 ④．挡墙砌筑时，每10～15m设置一道伸缩缝缝宽。遇到地质情况变化大的地段，应加设伸缩缝。 ⑤．墙体高度、墙身尺寸、挡墙基础均应符合设计要求，墙底高程可根据现场具体情况作局部调整。挡墙基础开挖时应做好地面临时排水，保持基坑和坡面干燥。 ⑥．当墙体高度达到设计高度70％后，回填墙后填料。墙后填料选用砂土、碎石或砾石等粗粒土，并混以少量块石，回填土方要分层夯实。 （2）挡矸墙质量检验 主要包括原材料质量、墙体位置偏差、墙身断面尺寸、墙底高程、墙体倾斜度、挡墙基础。检查方法以目测、尺检、测量、取样试验等。 ①．墙体长度和断面达到设计要求； ②．实际浇注砂浆体积严禁小于计算体积，要饱满密实； ③．石材和砂浆强度必须符合设计要求和相关规范要求。 三格构护坡及坡面绿化工程 1、格构技术指标 由于格构斜坡为松散石灰体，为增加护坡结构的稳定性，将格构斜坡坡率为11.5，菱形格构变为弧形浆砌块石格构，同时为调整格构的不均匀变形，格构采用C20砼基础封底。 格构护坡材料采用M7.5浆砌片石砌筑，水泥砂浆抹面。格构底边梁为600 mm500 mm，顶边梁500 mm400mm，跨度4.0m，弧形净空距3.1m，拱高1.0m，每12m设置一道伸缩缝，伸缩缝宽20mm，格构间及马道种草绿化护坡。 为方便格构间上下，利用格构边梁设置梯步，梯步宽1.2m。 2、格构施工技术要求 ①格构护坡施工前应按11.5进行修坡，坡面应夯实平整，无表面溜滑体和松动体； ②格构基槽开挖至设计深度后，清底夯实方进行下一步工序； ③C20砼基础浇注。 ④块石砌筑前对石料进行清洗，块石强度MU30，宽度、厚度均必须大于150mm，长度不宜大于厚度的3倍。 ⑤格构每隔10-12m为一个单元，设置伸缩缝，缝宽20mm。 ⑥格构内表层整平后铺设厚100mm种植土并播散草种。 2、坡体绿化 整个矸石山地质环境治理以矿山生态恢复为主，坡体绿化是本治理工程重点，选用树种以生命力强、耐碱性强、适合煤矸石生长的树种为主，并以常青和落叶、乔木与灌木结合栽种，主要为 斜坡地段栽种刺桐和播种草籽为主，公路路边及挡土墙为本次绿化重点，路边以乔、灌木结合栽种，依据进一步了解适合白皎矸石山地质环境生长的树种，具体分为斜坡部分栽种刺桐，公路及平台路边栽种杜英、小叶榕、毛叶丁香，挡土墙墙后栽种毛叶丁香及三角梅等。 （四）尾矿库截、排水工程 共新建截水沟1条，排水沟1条，挡土墙水沟3条。 （1）挡墙水沟 与挡土墙Ⅰ结合设计，断面净400mm，深600mm，边墙宽300mm，沟底为现浇混凝土，厚300mm。水沟总长790m。 （2）暗沟 由于公路路面狭窄，过往车两多，该段水沟改为暗沟处理。暗沟断面净宽600mm，深600mm，水沟沟底及边墙均采用混凝土现浇，边墙沟盖板采用预制钢筋混凝土板。 （3）截水沟、排水沟 布置在矸石山（北侧）山体、矸石山山脚外围，利用原形的自然沟修砌，用于拦截北侧山体地表水和排泄矸石山水体。截排水沟总长568.0m。 2施工技术要求 ①材料选用MU30块石砌筑，砂浆强度M10。 ②水沟施工采用铺浆法砌筑，丁顺搭砌，砂浆饱满，上下层错缝，并保持外表及尺寸的规则。 ③当排水沟坡降大于120或局部高差较大时，设置跌水。 ④在截水沟迎坡侧的边墙上设置泄水孔，沿截水沟和横向排水沟纵向方向泄水孔的间距为3m。 ⑤砌筑完成后采用13水泥砂浆抺面，抺面均匀。 五道路工程 1、道路技术指标 修建平台道路，小路长120m，平台道路长190m。 （1）道路建设 为行人提供方便，场地利用原有小路改建混凝土道路，宽1. 20m，路基采用碎石铺填，C20砼路面。 平台道路两侧设置灰砖斜砌路沿，斜坡道路外坡侧设置石砌路沿宽30cm。 （2）护坡墙 道路内侧脚墙，顶宽0.30m，高1.20m，面坡、背坡10.10。 2施工技术要求 ①路基填筑松铺厚度应符合规范要求,石料最大粒径不超过层厚的2/3；路基材料采用碎石类土铺填，分层铺填并碾压夯实。基层完成后，要求表面平整密实，边线整齐，无松散、坑洼、软弹现象。 ②路基边坡削坡后边坡达到密实、直顺、平整稳定、曲线圆滑。 ③水泥混凝土路面应表面平整，中线、边线顺直，抗滑构造深度符合施工规范要求，接缝的深度、宽度符合规范要求，接缝填筑饱满密实，防止路面脱皮、印痕、裂纹、露石、蜂窝、麻面、缺边、掉角等。 4、尾矿库治理总工程量 尾矿库地质灾害治理总工程量一览表 序 号 分项工程 工 程 内 容 单 位 工 程 量 备 注 1 挡土墙 挖沟槽土方 m3 19000 挡土墙Ⅰ长758m，挡土墙Ⅱ长305m。 块石挡土墙砌筑M7.5 m3 3600 C20砼基础 m3 1100 土方回填 m3 6500 泄水孔 个 600 勾缝 m2 2400 2 片石格构 挖沟槽土方 m3 500 格构面积约3500m2。 砼基础垫层 m3 200 浆砌片石格构 m3 550 土方回填 m3 700 格构抹面 m2 3100 3 水 沟 挖沟槽土方 m3 4100 挡土墙水沟长度约760m，暗沟55m，截排水沟总长330m。 C20砼基础垫层 m3 800 浆砌片石M10 m3 700 5 土 石 方 坡面清方 m3 21410 6 绿 化 植树（刺桐） 棵 3500 刺桐3500株，毛叶丁香3000株，三角梅1500株，杜英250株。 植树（毛叶丁香） 棵 3000 植树（杜英） 棵 400 植树（三角梅） 棵 1500 5、健全日常安全管理制度 a、尾矿库防洪安全检查制度； b、尾矿坝体安全检查制度； c、尾矿库库区安全检查制度； d、尾矿库沉降观测制度； e、尾矿库设施可靠性分析制度； f、尾矿库工程存档管理制度； 三、效益分析 尾矿库地质灾害综合治理工程巨大，投入金额高，持续时间长，是一项只有投资，无经济效益回报项目，地质灾害治理主要体现一种社会效益 1、尾矿库治理是贯彻落实国、省、市提出的相关矿山地质环境治理问题，倡导科学合理、切实可行的治理方案，实现以害治害，变害为利的目的，取得双重环境和社会效益。 2、尾矿库地质灾害治理也是深入落实科学发展观的根本体现，科学发展的核心地位就是走可持续发展的道路，追求人与自然和谐共处，解决经济发展与环境恶化的实际问题。 3、尾矿库地质灾害治理是企业对社会负责的表现，煤炭资源开采或多或少对人类的生活生产带来影响，特别是山区，尾矿占地面积大，减少了耕地，人类生活更加紧张。尾矿还会对大气和水源会造成一定污染，特别是在生活用水困难地区更加突出。改造生态环境，还人类一个舒适的生存空间。 四、总结 生态垫的出现和逐步推广应用，给尾矿库坡面治理带来了新的治理方案措施，但是由于工程造价原因以及治理后的效果已经通过实践验证，治理效果明显。因此尾矿库综合治理项目无论从理论上、还是经济上都是可行的，从我矿治理效果技术研究分析，该技术不仅具有一定的生态、环境、经济和社会效益，而且也具有一定的现实意义，值得推广应用。