排矸方式對矸石山穩(wěn)定性的研究

李建華，陳 濤，楊木林

（1.神華包頭能源有限責(zé)任公司 李家壕煤礦，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000；2.中國礦業(yè)大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院，江蘇 徐州 221116）

0 引 言

近幾十年來隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷增長，國家對能源的需求也大幅增加，煤炭資源的開采產(chǎn)生了大量與煤層伴生的一種含碳量低的黑色巖石——煤矸石［1］。 煤矸石由于發(fā)熱量較低常被作為分選廢物，其中小部分矸石用于充填開采或作為建筑材料被利用，大部分則堆積到礦井周圍［2］，隨著堆積量的不斷增加，形成了矸石山。 矸石山其受到風(fēng)化、侵蝕可導(dǎo)致有害可溶物入滲土壤，污染環(huán)境［3］。 與此同時，矸石散體粒徑差異較大，從數(shù)毫米至幾十厘米，級配良好，磨圓性較差［4－5］，其在自重作用下堆積形成矸石山，自然安息角38°～42°。 因此矸石山整體為不連續(xù)介質(zhì)，特殊的結(jié)構(gòu)組成使其穩(wěn)定性普遍較差。

李東升等［6－7］通過Z－5000 原子分析儀對矸石物質(zhì)成分及含量進(jìn)行分析，對不同含水率和級配條件下矸石采用直剪試驗探究其力學(xué)性質(zhì)，得出了提高矸石山穩(wěn)定性的可靠建議，并采用塑性極限上限分析法分析矸石山的穩(wěn)定性，計算結(jié)果更為合理；GERKE 等［8］、PANTELIS 等［9］通過對矸石的成分鑒定，進(jìn)而對其理化性質(zhì)進(jìn)行了研究，探究了其對矸石山穩(wěn)定性及水分運(yùn)移的影響規(guī)律；董倩等［10－11］對矸石散體的剪切強(qiáng)度非線性特征進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)利用非線性強(qiáng)度預(yù)測矸石山破壞面更接近現(xiàn)場情況；劉松玉等［12］、胡炳南等［13］探究了矸石級配和壓密性因素對矸石散體強(qiáng)度的影響規(guī)律；……