扎尼河露天礦滑坡影響區域原煤回采方法研究

神華大雁集團有限公司 扎尼河露天煤礦，呼倫貝爾大雁 021122

1 引言

為實現煤炭資源回采率的最大化，露天煤礦邊坡片幫或滑坡現象時有發生。對于滑坡影響范圍原煤問題的處理，通常采取清理滑體回采原煤的方式。這一過程所涉及的二次剝離給露天礦帶來巨大的經濟浪費，且由于滑坡導致的巖體松散、道路破壞等給清理工作帶來很大困難。因此，若能尋求一種不清理或少清理滑體而將影響區域原煤采出的方式，既可實現經濟節約，又能減少不必要的土方排放。

2 工程背景

扎尼河露天礦位于大雁煤田的西部，東西長平均3.92km，南北寬平均3.80km，面積14.90km2。扎尼河露天礦邊坡類型從工程力學角度屬軟巖邊坡。2011年底邊坡出現變形，后逐漸加劇，并于2014年5月A標非工作幫出現滑坡。滑坡土方100余萬方，滑體落差約30m，推移距離約90m。由于該礦煤層為傾斜煤層，目前開采區域傾角約12°。因此，滑坡給后續生產工作帶來極大困難，若在滑體下方進行采煤作業，容易造成滑體二次滑動，將露煤掩埋，并影響人員、設備安全。

3 滑坡影響區域開采安全性分析

3.1 邊坡穩定性分析方法及安全儲備系數的選取

穩定計算采用摩根斯坦-普瑞斯（Morgenstern-Price）法。該方法的特點是考慮了全部平衡條件與邊界條件，這樣做的目的是為了消除計算方法上的誤差。安全儲備系數的確定主要按照“露天煤礦工程設計規范”（GB50197-2005）之有關規定，見表1。依據對研究區域工程地質條件的認識程度以及邊坡穩定性對露天礦生產的重要程度，確定本次計算選用的邊坡安全儲備系數為1.2。

3.2 邊坡穩定性及開采安全性分析

以實際滑坡剖面為例，現狀條件下，滑體繼續下滑的穩定系數為1.043，如圖2所示，當約束煤壁采動后，穩定系數迅速降到1.0以下，通過調試，僅當滑體約束煤壁開采5m厚度時，安全系數即降至0.9。因此，在滑體不清理的條件下，下部并不具備正常開采條件。

4.滑體影響區域開采方法研究

扎尼河露天礦煤層傾角較大，目前開采區域傾角約12°。由于滑體尚未處于穩定狀態，因此在進行后續開采作業時，首先應考慮現狀條件下保證滑體穩定。在進行這一步工作時，存在兩種可考慮的處理方案：1.將滑體上部全部清理2.滑體下方預留保安煤柱。在考慮滑體范圍以外的開采問題時，應防止因開采而導致的滑體二次下滑。因此可考慮煤柱以外以正常方式開采部分高度煤層，待露煤達到一定寬度時，分條帶將底板以上原煤及保安煤柱取出，然后迅速內排回填壓腳。

4.1 滑體清理方案

滑體穩定后，直接與下方煤壁接觸，只有少量散體處于煤壁支撐以上，因此滑體持續下滑趨勢主要受后緣松散體重力影響，若將后緣滑體從一定水平高度清理，可保證滑體穩定。通過不同高度清理后邊坡穩定性分析調試，當將590水平以上滑體全部清理后，滑體穩定系數為1.214，可滿足安全儲備需求。不同水平以上滑體清理后的穩定性計算結果見表2。從安全及經濟兩方面出發，若選擇滑體清理方案，建議將590水平以上滑體全部清理。

4.2 留煤柱方案

若不考慮清理滑體，可考慮在滑體下方保留一定寬度的煤柱作為滑體支擋。基本思路為在煤柱以外區域以正常開采方式開采部分厚度煤層，由于煤柱亦需要下方原煤約束保持穩定，因此本階段開采不能揭露煤層底板。待推進至一定距離后，以條帶式小范圍開采的方式分段回收底板以上原煤及煤柱，并迅速內排回填。

通過穩定性分析計算，當保留40m煤柱寬度，以正常開采方式開采20m厚度原煤時，滑體突破煤柱而產生滑動時的穩定系數為1.207。預留40m煤柱的邊坡穩定性計算結果見圖4。

5 結語

（1）通過邊坡穩定性分析，得出了扎尼河露天礦A標滑坡影響區域安全系數較低，在不對滑體處理的前提下，滑體影響區域下方并不具備開采條件。

（2）在清理滑體方案的基礎上，詳細分析論證了留煤柱方案，并提出了“預留煤柱-常規開采-條帶開采-內排回填”的分布實施方法。該方法既能有效抑制滑體持續下滑，又能減少不必要的土方剝離，具有良好的經濟效益。

參考文獻：

[1]扎尼河露天礦C標變形區控制開采方案研究〔R〕.煤科集團沈陽研究院有限公司，2014.

[2]扎尼河露天礦邊坡穩定性研究〔R〕.煤科集團沈陽研究院有限公司，2013.

[3]王振偉，王建國.東泰社區滑坡分析〔J〕.煤礦安全，2006，（6）：50-52.