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露天采煤技术 2 0 0 1 年 第 1 期 义 马 北 露 天 煤 矿 开 采 境 界 优 化 评 价 贺昌斌 ，刘健 ，王智荣 ，崔文斌 ，刘所林 ，郝津山 ，杜建鹏 - 1 ．_ 望 马煤业公司北露天矿；2义马煤业公司驻北露天矿安检处3 ． _望马煤业公司柄村煤矿，1 ． 2 3 河南_望马4 7 2 ∞2 摘要针对义马北露天矿不同时期南帮开采境界的设计，结合最新研究成果，对南帮境界重新确 定，并对其进行评价。 关键词露天矿；最终境界；变形；稳定性 中图分类号T D 8 2 4 文献标识码B 文章编号1 0 0 6 5 2 7 x 2 0 0 1 O l O 0 1 7 -- 0 3 l 引 言 义马北露天煤矿位于河南省义马市境内，北有 3 1 0国道通过，南邻陇海铁路义马车站，交通便 利。该矿始建于 1 9 6 0 年，设计产量6 O万 t ／ a 露天矿现有开拓运输系统为准轨蒸汽机车牵引 6 0 t自翻车运输、非工作帮内排土场固定坑线开 拓、采场端帮滑落坑线、下部小折返的运输系统， 以及电铲内排土工艺。采场布置如图 l 。 图 l 采场布置平面图 2 露天矿开采境界 2 ． 1 初步设计境界 1 1 南帮 地表境界平行于陇海铁路，距铁路 线不得少于5 0 m，最终帮坡角不大于3 2 。 2 北帮 以煤层露头为境界 3 1 东帮。以煤层露头 F 5断层为境界 4 1 西帮。以F 8 断层回缩 1 4 0 m为境界。 露天矿经过 4 O年开采，北帮、东帮、西帮均 己到界，故不再讨论，下面仅研究南帮境界。 2 ． 2 初步设计境界评价 在初步设计中，确定了露天矿最终开采境界， 圈定了露天矿开采范围，为以后露天矿设计提供了 依据。但南部境界的确定比较模糊，只是一个笼统 的概念，需要在后期生产中不断探索和改进。 2 ． 3 改扩建设计境界 1 9 8 9年 9 1 北露天矿和沈阳设计院为北露天 矿扩建提交了 义马矿务局北露天矿改扩建工程初 步设计 简称 “ 改建设计”，其中对开采境界 的计算说明比较简单 仅对部分剖面进行了稳定性 计算，计算结果见表 l 。 表 l 南帮最终边坡计算结皋 收薯 日 期 2 0 o 0 0 g 一1 4 作者苒介，贺昌斌 1 9 7 3 一，男，陕西台阳人。助理工程师． 学士，1 9 9 6 年毕业于中国矿业大学采矿工程系，现在义马北露天 爆矿生产管理部从事生产技术、生产营理及安全培训工作． I 7 维普资讯 露天采煤技术 2 0 0 1 年 第 1 期 依据表l 计算结果 ，设计认为在最终边坡角 3 2 。条件下稳定系数大于 1 ． 5．满足设计要求，南 帮改建境界仍按初步设计所确定的开采境界，不作 更改。改扩建境界虽然为改扩建提供了设计依据， 但仍存在着明显不足之处。 1 对 “ 初步设计”未作改动，仍有较模糊的 特 点。 2 所采用的岩石力 学指标均选 自以前的地质 资料，没有现场实测，只具有一定指导意义。 3 计算时边坡环境不详，如是否有水水位 为多少是否考虑了地震和爆破冲击波的影响等均 不清楚。 4 境界确定只依据能不能产生滑坡破坏，并 未考虑建筑物的变形是否在允许范围内 2 ． 4 地质报告分析 1 9 9 0 年，北露天矿和中国矿业大学合作完成了 北露天矿生产地质报告 简称 “ 地质报告”，该 报告对采场南部边坡稳定性进行了分析，采用推力 法对初步设计境界稳定性进行了计算 最终边坡角 仍按 3 2 。计算 ，其结果见表 2 。 表 2 南帮最 终边坡穗定性计算结果 通过上述计算数据，可以看出大部分剖面稳定 系数在 1 ．2以上，但仍有部分剖面不稳定，需在生 产中注意。本计算方法仍未对新境界作出修改，还 存在如下问题；① 边坡内未考虑水位的存在，而 研究中发现涧河水通过砾岩层与北露天矿矿坑贯 通；② 岩石力学指标是近似值；③ 计算结果不能 代表真实情况，仅可作定性分析，只具有参考性。 2 ． 5 以往设计的评价 “ 初步设计”、 “ 改扩建设计”、 地质报 告 都对最终边坡稳定性进行了部分分析．其基础 是最终帮坡角为 3 2 。及距国铁距离为 5 0 m，由于 缺乏变形分析，仅具有一定参考价值。 3 当前存在问题 露天矿经过 4 O年开采， 目前南帮东段约 3 0 0 m 已到界．依据初步设计距国铁 5 0 m 、最终边坡角 3 2 。所确定的最终开采境界暴露了一些问题。 3 ． 1 发生滑坡 8 0年代束 4 1 0平盘发生滑坡 ，运输干线被迫 中 断．不得己 将干线南移并采取了抗滑桩治理方案， 共打抗滑桩 3 l 根 此外，对采空区进行了部分回 填，基本稳定了滑移。 1 9 9 9 年 3月l 9日晚 2 5 3 l 抗滑桩附近再次 发生滑坡，部分抗滑桩出现较大水平位移，其中 3 l 桩较原设计位置北移了约 l 0 m。 3 ． 2 地表裂缝 南帮部分虽未发生滑坡，但地表裂隙的发展必 须引起足够的重视，至最终开采境界时，地表裂 隙、变形是否影响建筑物和重要设施的安全，尚不 清楚。 以上问题表明，最终边坡 按初步设计能否 保持稳定，变形能否满足要求，还需进一步研究。 4 南帮境界及稳定l生 新研究 从 1 9 9 6 年开始，北露天矿将该问题作为煤矿技 术难题进行招标，随后与中国矿业大学、煤科总院 抚顺分院等单位进行台作研究，项日历经 3 年，现 已完成，并提交 了 铁路、建筑物附近露天开采边 界问题研究科研报告，对存在问题做出了回答。 4 ． 1 确定了最终境界A 南帮最终境界的主要参数见表3 。 表 3 南帮最终开采境界的参数 分区 ／ m 铫 东区 中医 E7 2 6 7 4 理 差 处 较 填 件 回 豢 过 质 经 地 如 如如 如 ∞如 ” ” 知 。 卸 如 北如 如 如 北 l暑 m 啪阱 阱叭融 维普资讯 露天采煤技术 2 0 0 1 年 第 1 期 由最终开采境界 A确定的露天开采最终境界示 意见图 2 。 一 一 ／ 青鄙 一 一 一 口 j 马 牟 站 ， l ， - 一 _ ‘ ， - E 9 EI 5 E1 7 Et 9 E2 1 E ,2 5 ‘ 西 区 中区 ‘ 东区 l 田2 最终境界示意图 4 ． 2 提出了试采境界B 在A开采境界基础上，采取一定工程措施，如 及时回填采空区，压坡角，采用汽车工艺横采，减 少边坡暴露等措施后适当提高了帮坡角。这在我矿 边坡研究方面尚属首次，通过这一措施，可多采煤 约3 7 ．6 l 万 t ，创经济效益 3 7 6 1 万元。 4 ． 3 研究成果可信度 4 ． 3 ． 1 力学指标的选取 本项目力学指标均取自 现场采样的实验数据， 一 部分试验在矿实验室进行，另一部分试验在中国 矿业大学及抚顺分院进行，可信度较高。 4 ． 3 ． 2 研究范围 不仅对稳定性进行分析和反分析，而且结台边 坡研究进行了变形分析，即将成果控制在滑坡破坏 及变形破坏的基础上，将保护等级首次应用于露天 矿边坡研究 见图 3。 围3 典型地质剖面 1 9 线最终开采境界 3 ． 3 边坡稳定性影响因素 稳定性计算中，考虑了较多的影响因素，如地 震影响、放炮冲击波影响、空巷分布密度影响等， 分析计算较全面。 5 结 论 本次研究较为全面、可靠，解决了北露天矿长 期以 来来解决的问题，可以做为露天矿后期采矿设 计的理论依据，研究方法可供其它露天矿参考。 上接第 l 6 页 6 加强运输系统改造。在搭桥封口前，一采 区原到坑底运输道路向东移设，同时由于封口切断 了原去二采区坑底道路，为此二采区内排在搭桥封 口前形成Xl 3 0 o _ l 2 5 O 一坑底的运输道路。 3 效 益 1 搭桥排弃使用 1 8个月，约排弃 2 0 0 0 万 的剥离物，平均节省运距 0 ． 7 k m 。 2 考虑今后不再重复到离，将节约费用 8 3 0 万元。 3 由于运距的缩短，在 1 9 9 6 年底卡车相对不 足的情况下，为全面完成生产任务起到了积极作 用。 4 搭桥封 12 1 后，形成了采区到工业广场的 主要运输道路，也成为矿山运输系统的重要组成部 分。 5 为安太堡矿今后转向开采时，物料合理流 向、运输道路布置提供了成功经验，也为类似矿山 开采提供了理论依据和实践经验 维普资讯