忻州花沟露天煤矿工程地质条件评价

056地质勘探
DI ZHI KAN TAN
由于忻州花沟露天煤矿西部地质勘查程度低，因此前期各阶段工作取得的地质资料已不能满足矿田安全生产需要。

为了提高矿田内地质勘查程度，忻州花沟露天煤矿决定在矿田范围内进行地质补充勘探，目的是为矿田采区的合理划分和采煤工作面的连续推进提供地质依据，保证煤矿设计能力不因地质情况而发生重大变化。

1 采掘场边坡工程地质条件
1.1 地形地貌
本区为宁武煤田东北边缘一系列NE向断陷盆地之一，盆地外围皆为奥陶系石灰岩形成的高山，矿田内绝大部分为黄土覆盖，呈中山丘陵地形，最高点在西南边缘，海拔1630m，最低点在土壑村东南，海拔1517m，相对高差均小于113m，属中山区。

本次评价区边坡分布于整个露天矿首采区，边坡经修建开挖和平整改造，微地貌特征主要将呈台阶状，原有斜坡区将形成高缓的边坡。

1.2 边坡概况
忻州花沟露天煤矿首采区边坡分布于整个露天煤矿东部，边坡出露地层主要为第四系堆积物，为山梁到山脚的黄土斜坡，边坡走向主要为由北东至南东，呈近似“L”形分布。

坡底为首采区内场地，在调查过程中未发现边坡土层中有地下水溢出。

边坡地层主要由第四系粉土、碎石土和第三系红黏土覆盖形成，其地层情况类似；边坡整体较缓。

首采区采剥场开挖后坡高80m，开采边坡角35°。

1.3 水文地质条件
据调查揭露边坡未见地下水。

土体中的水的类型主要为季节性降雨渗水，受大气降雨补给，平时无地下水，仅降水时地表形成短时汇流，或直接从地表排走。

岩石地基为弱透水层或不透水层。

1.4 抗震设防烈度
据《中华人民共和国建筑抗震设计规范》（GB5001-2001），本区地震设防烈度为7°，地震动峰值加速度为
0.15g。

1.5 场地内其他不良地质作用
根据现场调查及以往资料，本场地原始山体稳定性较好，推断后期在工程活动影响下可能发生的潜在不良地质作用主要有局部岩体陡壁的小范围崩塌、松散排土体局部滑移、部分排土体在降水冲刷下顺沟形成小范围泥石流等。

通过合理设计及合理施工与监测，可以避免以上不良地质现象发生。

2 煤顶底板特征
2号煤层顶板在矿田中部为粉砂岩及泥岩，东部和西部为砂岩。

厚一般为3.67m左右，除4、5号及7号孔附近岩性较硬外，其余地区节理，裂隙较发育。

底板以砂质泥岩为主，少数为中细砂岩，厚一般为2.8m左右。

在西南部1、2号孔附近受断裂影响，岩石破碎较为严重。

5号煤直接顶板主要为砂质泥岩，厚1.2-9.08m，平均6.27m。

北部5、11号孔附近及东南部的6、9号孔一带为炭质泥岩。

在1、4、7号孔连线附近，顶板砂质泥岩性脆，但岩石较为完整，其他地区节理、裂隙发育，且较为破碎。

其余地区则以砂质泥岩为主。

少数为细砂岩，厚度一般为4.27m左右。

大部节理、裂隙发育，岩芯破碎。

根据7号孔2、5号煤层顶底板岩石物理、力学性质试验结果：5号煤层直接顶板砂质泥岩孔隙率0.39，抗拉强度
忻州花沟露天煤矿工程地质条件评价
邢 璐
（山西省煤炭地质局地质勘察院，山西 太原 030000）
摘要：矿田内绝大部分为黄土覆盖，呈中山丘陵地形，最高点在西南边缘，海拔1630m，最低点在土壑村东南，海拔1517m，属中山区。

首采区采剥场开挖后坡高80m，开采边坡角35°。

岩石地基为弱透水层或不透水层。

本次工作由于工程控制程度等原因，故剥采比的计算结果仅为近似值。

关键词：露天煤矿；边坡稳定性；工程地质条件
中图分类号：TD824文献标识码：A
文章编号：2096-7519（2020）04-56-2
作者简介：邢璐（1984—），女，内蒙古固阳人，工程师，本科，毕业于太原理工大学资源勘查工程专业，主要从事资源勘查工作。

（邮箱）****************
057
Huabei Natural Resources
论文
华北自然资源23.5kg/cm 。

2号煤层顶板砂质泥岩孔隙率为2.65%，单向抗2压强度196kg/cm ，2号煤层直接底板0.84m 厚的中砂岩孔隙率为1.53%，其下的砂质泥岩孔隙率为23.26%，单向抗压强22度为169kg/cm ，抗拉强度为1.1kg/cm 。

3 边坡稳定性分析
边坡的稳定与否直接关系到坡下首采区内建筑和人民生命财产的安全，因此，边坡稳定性分析采用定性与定量相结合的分析方法。

在大量收集边坡区地质资料的基础上，综合考虑影响边坡稳定的各种因素，定性分析采用工程地质类比法。

根据边坡破坏形式，土质边坡最易产生旋转滑动破坏，破坏面一般为圆弧形或近似圆弧形，定量分析采用极限平衡法。

3.1 定性分析
综合分析边坡区的区域地质条件以及工程边坡的工程地质条件，其稳定性主要取决于边坡中各类岩土的物理力学性质、降雨及地震活动情况等。

影响边坡稳定性不利因素主要归结为以下3点：
1）不同成因和类型的结构面（层理层面、软弱夹层、节理、断层等）与边坡的临空面相互位置关系，会弱化边坡岩体的力学性质，从而会降低边坡的稳定性。

本矿虽有8条断层，但由于其倾角较大，远大于选定的稳定帮坡角，因此断层对采掘场的边坡稳定影响很小。

2）露天矿的采动作用会破坏边坡岩体的整体性，产生位移、裂隙，对边坡的稳定性影响较大。

3）大气降水，尤其是雨季集中的强降雨，通过裂隙渗入边坡岩体、降低岩体强度和岩体的摩擦力，导致边坡失衡。

从上述原因分析，首采区边坡目前处于稳定状态，但边坡在降水丰富时，在地表水渗透作用下会加速对现有边坡的破坏，导致部分边坡存在较多的不稳定因素，从而降低边坡的稳定性。

3.2 定量分析
分析了矿田首采区边坡开挖后在天然、暴雨、地震工况下的稳定性，考虑了以下3种情况：工况1（天然）、工况2（饱水）和工况3（饱水+地震）。

1）工况1（天然）下，开挖后边坡稳定性系数1≤K<1.30，处于基本稳定—欠稳定状态。

2）工况2（饱水）下，开挖后边坡稳定性系数K<1，处于不稳定状态。

3）工况3（饱水+地震）下，开挖后边坡稳定性系数K<1，处于不稳定状态。

未来五年规划期中，边坡开挖后处于基本稳定—稳定状态，如遇暴雨或地震活动，边坡将处于不稳定状态。

因此对开挖后边坡应采取相应的防治措施，防患于未然。

3.3 边坡治理防护方案的建议
首采区边坡开挖后处于基本稳定—稳定状态，如遇暴雨或地震活动，边坡稳定性降低。

建议开挖时采取多级边坡放坡方式。

按照《煤炭工业露天矿设计规范》规定采掘场最终边坡稳定系数不小于1.3，规范规定临时边坡稳定系数可取1.0-1.2，由于本矿岩体边坡工程地质尚缺资料，首采区边坡参照计算结果及类似边坡选定边坡角，在边坡勘探进一步进行后修正，一般规律采掘场随开采深度增加稳定角减小，但考虑到深部岩体强度提高的可能性最终边坡角推荐按35°设计。

4 排土场堆积体稳定性影响因素
1）短时强降水在排水不畅条件下大量渗入排土体，可能造成局部排土体软化滑坡。

2）局部临时倾倒在半坡上的排土体可能沿着较陡的岩石地基滑移。

3）坡顶行车的动载荷、局部过度临时堆载、附近爆破及偶然冲积荷载可能造成坡体损害。

4）偶然地震的可能影响。

5）排土场上游无汇水经过，降水时，汇水面积约等于排土场场地面积。

遇短时强降水，也有可能引发局部排土体形成小规模泥石流顺沟而下的可能性。

但通过合理的防排水措施及监控可排除威胁。

未来五年中，如遇强降水或地震以及其他可能使排土场边坡失稳的影响因素，排土场边坡将处于不稳定状态，因此对排土场边坡应采取相应的防治措施，防患于未然。

5 剥采比
35号煤层保有资源储量露天开采平均剥采比为9.67m /t。

必须指出，本次工作由于工程控制程度等原因，故剥采比的计算结果仅为近似值。

虽然如此，其剥采比资料仍不失为露采区段选择的参考依据。

所以，在开采过程中，应做好防尘工作，杜绝事故发生。

6 结语
矿田内坚硬岩与软岩互层，软弱结构面发育，软弱结构面层间距为15-30m，土体中的水的类型主要为季节性降雨渗水，受大气降雨补给，含水性中等，对边坡有一定程度影响。

煤层顶底板较平整，顶板较完整，裂隙较发育，地层倾角10-17°。

依据《煤矿地质工作规定》，综合评价矿
田内工程地质条件类型划分为中等类型。

参考文献：
[1] 闫峰,等.山西忻州神达花沟煤业有限公司露天煤地质报 告[R].山西省煤炭地质144勘查院,2016.。