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露天采煤技术 1 9 9 8 年 增刊 x s ， 一 。 疏干排水对边坡稳定和岩体强度影响分析 ／ f 9 l 1 煤科总院抚顺分院刘晶辉 一 一 ， L 摘要 奉文通过I程实例和试验研 究来分折水对边玻稳定和岩体强度 的影响，从 而 疏干排水是露天煤矿建设和生产 中的一 顶重要 工程， 它是确保 露天 矿生产 采掘 、 运 输、 排 土 正常进行、 确 保 露天 矿 边 坡稳 定 的 重要工 程措施 。这是 由于地 下水 对边 坡稳 定 和 岩体 强度 有 严重 影 响 如 果 疏 干 排 水 不 利， 地 下水在岩体 中产 生较 高地 下水 压 ， 会产 生 浮托 力 ， 加 剧 边 坡 变形 ， 从 而 影 响 边 坡 稽 定； 由于地 下水 的作 用， 岩体 抗剪 强度会迅 速 下 降、 可 能在 岩体 中某 些构 造层 位 形 成 软 弱 泥化夹 层， 形 成富水 的潜在滑 动面⋯ ⋯ 本 文 主要 通过工程 实例 和试验 来分析水 对边坡 稳 定和 岩体 强度 的影 响， 从 而反证 疏 干排 水 的 重要性和必要性 。 疏干排水， 降低边坡水压的功能主要在 减小地 下水 浮托 力， 增 大抗 滑阻力 ， 从而 提高 边坡稳 定性 。 1 ． 1 海 州露天煤矿北 帮东 部一 号 断层 区原是 一 个 不稳定 区， 曾经 由原 东煤 公 司 批 准 立项 研究。在治理的方案 中， 包括有对断层下盘 坡 体的疏干 减压工程 。 经对 E 2 3 0 0剖面分 析 ， 断层 带边 坡 稳 定 系数 F 随 边坡 疏 干 减压 程 度的提高而增 大 ， 按推 力法计算， 当不 采取疏 干 减 压措 施 时， 该 边 坡 稳 定 系 数 F 一1 ． 0 6 7 ． 当采取 疏干 减压 措施 ， 且可取得 5 0 ％ 的疏 干 减压效果 时， F 可 提 高 1 ． 1 4 8 ， 如 能实 现 疏 干边坡 时 即 1 0 0 ％ ． 则 F 可达 到 1 ． 2 2 9 。 1 8 由此可 以看 出， 疏 干排 水 对 提 高边 坡稳 定 的作 用 敏感 是 很大 的。 1 2 抚顺西露天煤矿北帮 的疏干排水 工程， 可称国内露天煤矿疏干排水工程之最 由国 家拨 款 9 0 0 0 万 元进 行 的北 帮 西 区边 坡 综 台 治 理工 程叉将疏干 减压工程 列为保持 北帮西 区边坡 稳 定 的主 体 工 程。 设 计 了 五大 治水 工 程 即水平放水 孔工程 ； 平硐与放水 孔联合疏 干工程； 原疏干平硐维修工程； 铁渡槽竖向截 排水沟工程 西端 帮防洪水坝工程。通过这 些疏干排水工程， 配合边坡加 固和跟踪 内排 等 治理 工 程， 改 善和 提 高 总 体 边 坡 的稳 定 性， 一定程度 的减缓坑 内因疏干的不同弱层 及地 表对应 深度处 的变形。 按原总体设计对 W6 0 0绿 色 泥岩 边 坡 稳 定分析表明 对 于 D 界 ， 如 果 进 行疏 千减 压， 能 将 安 全系数 由疏干前的 1 ．0 7 3 提 高到疏干后 的1 21 2 ， 如果 使导水裂 障带 内的水 压 降到 一2 0 0 m 水 平 ， 使导 水 裂 隙 以 上水 压 为 零， 则 D 界 绿 色 泥岩边坡 的安全系数 可 以提 高到 1 ． 2 9 6 ， 满 足 安全储备要 求， 使总体边 坡 D 界 的 实现成 为可 能。 2 水对岩体强度影响分析 水对岩 体 强度 影 响主要 反映在对 岩 体软 弱夹层 强度 的影 响。 露天 煤矿 的岩 体 多 为层 状 的沉 积 岩 ， 其 ／ 维普资讯 增刊 中的软弱夹层往往对边坡的稳定和变形起着 控制 作用 而软弱夹层的形成、 泥化 其力学 强度 、 流变特 性 与岩 体 中水 的含 量 及 作 用 密 切相关 软弱夹层 的成分、 结构和构造是影 响 软弱 夹层强度 的 内在 因素 ， 而 水是影 响软 弱 夹层 力 学 强 度 的 最重要 的一种外 因 如 抚 顺 西 露 天 煤 矿 褐 色页岩 中的泥化层和 凝 灰 岩 、 海州 露 天煤 矿非 工作 帮 的 8 号、 9 号弱 层 安太 堡 露天 煤矿 南 排土 场 黄 土基 底 的棕 红 色 粘 泥等 ， 均 园水 的作用而使 岩体 强度 大大 降低， 从而 加 速 边坡 变形 ， 危 及边 坡稳 定 ， 甚 至发生滑坡。由此可看出巯千排水对提高岩 体 强度 的重要作 用。 从 几个 矿 的试验 可 以看 出 岩 体 的 抗剪 强度随含水量的增加而下 降， 一般均呈较典 型的负 指数 关系 因此可 以数 学模型 进行 分 析i A c 对应 口 1 A， c ’ f 2 1 C c 3 式 中 ． 一 对 应正 应 力 口 下 的 抗 剪 强 度 ， M P a ； A． ． A 、 A 、 B _ 、 B ， 、 B ～ 经验 常数 ； c o 一含 水量 ， ％ ．C一抗剪 强 度 指标内摩 擦 角， 凝聚 力，MP a 。 1 式 为 对应 正 应 力 口 ． 下 的抗 剪 强 度 剪应 力 ， 试验、 回归分 析 求 出 ． 后 ， 按 不 同 的含水量 ∞代人， 可得 4组抗剪强度值， 然 后根据 正应 力和 剪应 力 ， 求得 相 应 的抗剪 强 度指标 C 、 值 2 ． 3 式为一组根据含水 量 求抗剪强 度指标 C、 值 的数 学 模 型， 比 1 1 式计 算 方 便 ，但 对有 的 岩 体 如 某 项 指标 相 关 不 密 切 相 关 系 数 小 ， 满足 不 了 要 求 时 误 差 较 大 。 2 l 抚顺西 露天煤矿凝 灰岩抗剪 强度 与含 水 量 的关系为 以公式 1 求解 的抗剪强度 与含水量关 系 回归方程 为 当口O 1 Mp a时 t l 1 5 0 8 ． 2 6 4 5 c 4 口 2 O 2 M p a时 T 22 3 8 2 9 0 2 5．e 5 1 口 0 ． 3 Mp a时 T 33 3 2 ．9 5 61c 。 。 6 】 0 ． 4 MP a时 i 43 26 ．5 0 3 2 c 。 7 式 中 - 、 、 f 、 T 一对应正应 力 的 口 剪应 力 抗剪强 度 ， MP a ； ∞ 一 含水 量， ％。 以公式 2 3 求鹅的抗剪强度指标 内 摩擦角 、 凝 聚力 C与含 水量关 系 回归 方 程 为 4 8 1 ． 7 4 5．c f 8 1 C7 3 1 O 叭 e 。 。 。 f 9 1 相关 系数检 验表 明， 以上t 、 C与 ∞ 均 显著相关 ， 方程成 立， 可 以用来推 算疏千排 水后 岩体强度 的变化规律。 2 ． 2 平朔 安太堡 露 天 煤 矿南排 土坜黄 土基 底 软 弱 层 的形成 主要 是水 的作 用 ， 由于长 期 排 弃堆 积， 水 通过排弃物 进人基 底， 在 隔水 的综 红色粘 泥上形成 富水 的饱 和 软 弱 层，使 基 底 的抗 剪 强度大 大 降低 ， 内摩擦 角 平均 降 至 1 2 。 以下，远 小于 刚堆 积时基 底 各层 的 内摩擦 角 。这样 ， 在 各 种 因素 诱 发 综合 作 用 下 造成 了1 9 9 1 年 l O月的大滑坡 。 滑带牯土与含水量的关系为 以公 式 1 求解 的抗 剪 强 度 t 与含 水 量 ∞的关系 回归 方程 为 当口l O 1 MP a 时 i l 9 9 2 1 5 c ’ 1 O 1 口 O 2 M P a 时 T 7 9 3 6 2 e 1 1 口 O 3 MP a 时 T 4 6 3 6 8 5 c 1 2 O 4 MP a时 T 3 8 2 ． 7 0 9 c 。 1 3 下转 2 3页 l 9 维普资讯 露天采煤技术 1 9 9 8 年 增刊 井时需要 提拉活塞 及压风机 配合 。 4 4 活塞 洗井适用条件 活塞洗井 适用 于各种 管材 及不 同结 构过 滤器 的各种 孔径 的抽水井 。对于不 同 的过 滤 器结 构制作不 同的活塞 对 于 井径 小 于 4 0 { 5 mm 的抽水井 成井时 的洗井 是 最合 适 的，同 时这样洗井方法是其它特殊洗井方法不可缺 少的一 项辅助 措施 5结论 5 1 对洗井方 法 的探讨 ， 是 对 抽永 井 在成 井 过程 及 后期 使 用 中不 可 缺少 的一 项 研 究 内 容。它并不是单纯的井内清淤砂， 而是增加 旧井涌水 量及废井处理 的一项有力措施、 是 延 长 旧井使 用寿命 的 保证 ． 也 是 节 省矿 山投 资的最佳途径 上接 1 9页 5 ． 2 化学洗井、 爆破 洗井、 高压洗井、 活塞洗 井都是成功 的洗井方法。根据不同的含水层 特征、 抽水 井结构类 型 过 滤器材 质及类 型等 具体条件， 选用经济合理、 技术可靠 的不同洗 井 方法进行 洗井， 即 可起 到 事 半 功 倍使 旧井 变新 井的效 果。 5 ． 3 洗井 效 果 的好 坏 直 接关 系 到 洗 井 的 成 败 ， 所 以对 洗 井 效 果 的分 析就 显得 尤 为 重 要。 为了取得 满意 的 洗 井效 果 ， 就必 须 对 洗 井前后进行水量标 定， 即进行洗井前 后的两 次抽水 试验 ， 然后 通 过 1 、 2 、 3 J 、 4 、 5 式 进行 计算分 析， 以确 定洗井效果 的好与坏 ， 从 而使 洗井 选； 预 定 的 目的。 第一 作者简介 吕世军． 男 M岁 ， 蠢经工理师， 1, 9 8 7年 毕业于厦阜新矿院． 现为元宝山露置燥矿安全生产赴到处长 - - e c 々 争c- - 0 e c 々 々 0 e 以公式 2 3 求解 的抗 剪强度 指标 内 摩擦角 m 与含水量关系回归方程为 中 e 。 圳 f 1 4 c与 ∞的关 系不 如 中 与 ∞关 系敏感 ， 相 关 系数较小。 除 c与 ∞关系外 ， 以上各 式 相 关 系 数 检验 ， f 、 m 与 ∞显著 相关 ， 方程 成 立。 可 以 用来推算南排土场基底由于水通过排弃物进 人后基底 强度 与含水 量的关 系 2 _ 3 试验研 究 表 明 水 对 岩体 弱层 抗剪 强 度 的影响十分敏蹲， 基本上呈负指数关 系 但 经验常数并不通用， 原因是 成 分、 结构和构 遣是影 响岩体 抗剪 强度 的主 要 内园， 而 水 只 是最重要 的一 种外 因，因而 对 不 阿的岩 博 有 不 同的影响规律 ， 疏 干 排 水 工程 也 应有 不 同 的安排 收 稿 日期1 9 9 8 0 3 3 0 采用疏千排水 提高 边坡 稳定 性主要 是 因 降低了水对岩体强度的影响， 是岩体 强度提 高 的锗 粜 巯 干 减 压对遗 坡岩 俸强度 的影 响 非常敏 感 ， 因 而 这种 措 施对提 高边坡稳 定 性 效果十 分显著， 往往比采取其它工程措 施更 有效且简便 ， 容 易达 到预 期 目标 。 这也 是在露 天煤矿边坡治理 工程 中 为什么疏干排水 为首 遗 工程 的原 因。 当然要 使疏千排水工程达 到 预期 的目的， 就要做好工程地质、 水文地质 勘 察工作， 确保工程按设计规范保质保量实施， 井加强生产 中的维护和管理 作者简介 刘 晶辉、 男、 5 6 岁、 齑缎 工程 师． 1 9 6 5年毕 业干厦北京矿业学腕 现从事边垃 工程和岩力学试验研 究工作． 曹在各种杂志发表 3 0多篇论文 收藕 日期 1 9 9 71 2 1 8 23 维普资讯