露天煤礦地質(zhì)勘查任務(wù)與要素

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在煤的露天開采工程的各個階段中，工程地質(zhì)勘查有其各自側(cè)重研究的內(nèi)容和工作的程度．不能設(shè)想在地質(zhì)勘探階段就可以完全揭露和解決在露天礦生產(chǎn)開采階段中的全部1：程地質(zhì)問題，這在經(jīng)濟(jì)上是不合理的．在技術(shù)上也是難以達(dá)到的，更由于很多影響煤露天礦安全的事故，往往是由于對開采技術(shù)條件不了解．并完全依靠勘探階段少數(shù)的工程量去進(jìn)行，以至使設(shè)計、建設(shè)缺乏依據(jù)，盲目追求產(chǎn)量的違規(guī)操作引起的。如：新疆三道嶺露天礦在總結(jié)經(jīng)驗時指出的首要原因就是沒有進(jìn)行1=程地質(zhì)勘探。平莊西露天礦的2次邊坡整治中所使用的工作手段還是鉆探。有人認(rèn)為專門工程地質(zhì)勘探主要是利用鉆探手段，也就不進(jìn)行邊坡勘探工作，顯然是不對的，更不應(yīng)該把問題的解決依托在事故以后總結(jié)經(jīng)驗和處理事故上。

1露天煤礦工程地質(zhì)勘查的目的和任務(wù)

露天煤礦工程地質(zhì)勘查的目的和任務(wù)是為露天煤礦選擇合理的開采T藝，為保證安全、正常、經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)，以及為此所應(yīng)該采取的必要防治措施提供基礎(chǔ)工程地質(zhì)資料，工程地質(zhì)勘查應(yīng)分階段進(jìn)行，在勘查階段，應(yīng)為初步設(shè)計服務(wù)。在基建前期階段．應(yīng)為詳細(xì)設(shè)計服務(wù)。而在生產(chǎn)階段，則應(yīng)為一個開拓段以至每一個階段設(shè)計服務(wù)。其主要工作內(nèi)容應(yīng)包括以下5個方面。

1.1剝離物強(qiáng)度

主要研究被剝離的上覆巖石的強(qiáng)度，以確定開采1二藝采用單斗還是輪斗及設(shè)備選型，以及需要的爆破工程和爆破丁藝。不同的設(shè)備和開采T藝所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益是不同的，將主要取決于被剝離巖石的強(qiáng)度。岡此，為了查明被剝離巖石中不同等級“硬巖”的厚度、分布和含量，必須進(jìn)行特殊的巖石強(qiáng)度勘探，以決定能否選用輪斗開采工藝及設(shè)備選型。

1.2邊坡的穩(wěn)定性

露天開挖時，巖石的天然平衡狀態(tài)將被破壞，露天的邊幫及露天內(nèi)各臺階能否保持穩(wěn)定，是露天煤礦能否安全、正常生產(chǎn)的核心。經(jīng)調(diào)查了解，迄今為止，中國的幾乎所有的露天煤礦的邊坡和排土場，都曾經(jīng)出現(xiàn)過多次邊坡滑落，基本上都是災(zāi)難性的。如新疆哈密的三道嶺露天煤礦，設(shè)計能力150萬t／a．從l967年揭露煤層頂板開始．就發(fā)生外1二作幫滑坡，至1982年使整個東區(qū)倆部區(qū)尚未開發(fā)]35km2f向外1二作幫全部滑落，其滑坡面積60萬n12，體積達(dá)2163萬lq[1，給生產(chǎn)帶來困難，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。分析原因是由于在勘探階段缺少工程地質(zhì)、水文地質(zhì)工作：設(shè)計階段對邊坡考慮不周；基建階段忽視邊坡疏千和邊坡管理。如阜新海州露天，有1O次滑坡，一次滑坡的土石方量134100m，如此等等，足以說明邊坡穩(wěn)定的重要性。為了安全生產(chǎn)．就要提高邊坡的穩(wěn)定性．只能采取減緩坡角．或采取相應(yīng)的防治措施。減緩坡面必將導(dǎo)致增加土石方的挖掘量，顯然必將造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。同樣，增加防治措施，也將造成一定經(jīng)濟(jì)損失。因此，必須通過邊坡勘查，研究查明影響邊坡穩(wěn)定性的地質(zhì)因素，研究開采中的人為因素對穩(wěn)定性的影響，為正確合理確定各個區(qū)段，各個臺階的合理的邊坡角以及應(yīng)該采取的防治措施，提供相應(yīng)的工程地質(zhì)資料。

1．3排土場的選擇及排土場的穩(wěn)定性

排土場是露天坑廢棄物料的排放場地，一般有外排和內(nèi)排之分．但是在露天開發(fā)的初期總是要存放在外排土場的。外排土場的穩(wěn)定性，將影響露_天生產(chǎn)的正常進(jìn)行，因此也有必要對排土場址選擇和穩(wěn)定性進(jìn)行評價。

1．4坑內(nèi)運(yùn)輸、設(shè)備運(yùn)行及出車溝的工程地質(zhì)問題

目前隨著開采方式的改變．運(yùn)輸方式往往采用大型汽車或皮帶運(yùn)輸方式，大型汽車將作為短距離最機(jī)動、最重要的運(yùn)輸設(shè)備，隨之而來的是坑內(nèi)煤層底板巖石和組成坑內(nèi)臺階的巖石承載力，坑外至排土場的運(yùn)輸?shù)缆返牡鼗休d力和特大型采掘設(shè)備的承載力，以及軸填物料的性能等，均將作為工程地質(zhì)勘查的內(nèi)容。因此，同樣需要研究其邊坡的穩(wěn)定性和地基的承載力。

1．5環(huán)境工程地質(zhì)研究

露天坑的開挖．既破壞了原有的自然平衡狀態(tài)．也將產(chǎn)生新的環(huán)境工程地質(zhì)問題，如露天邊幫和排土場的穩(wěn)定性對臨近地區(qū)的影響；疏干排水造成大面積地下水下降．而引起的地面沉降和塌陷：地下水資源枯竭等：河流改道對區(qū)域徑流條件影響：露天開挖和排石對環(huán)境水文地質(zhì)影響等。總之，由于煤的露天開發(fā)和排士，改變了原有的自然平衡狀態(tài)。露天工程地質(zhì)工作的任務(wù)就是為選擇提出經(jīng)濟(jì)合理的開采工藝，掌握露天開采技術(shù)經(jīng)濟(jì)管理及維持其高效、安全、正常生產(chǎn)的各種因素，預(yù)測自然狀態(tài)改變后應(yīng)該采取的措施提供資料，為設(shè)計和指導(dǎo)生產(chǎn)服務(wù)。

2露天煤礦工程地質(zhì)勘查的基本因素

露天煤礦是在確定地質(zhì)體的基礎(chǔ)上，由人1二開挖的巨大T程。控制露天煤礦工程地質(zhì)的基本因素可分為地質(zhì)因素和開采因素2大類。對于工程地質(zhì)勘查來說．主要是調(diào)查地質(zhì)因素的作用；地質(zhì)因素主要包括巖石因素、巖性因素、構(gòu)造因素等。

2．1巖石因素

由于成煤時代的不同以及所處的大地構(gòu)造環(huán)境的差異，所以組成的露天煤礦地質(zhì)體的巖石的石化程度有著明顯的差別。巖石的抗壓強(qiáng)度由幾百M(fèi)Pa／era到幾MPa／cl12，甚至更小。這就給露天煤礦工程地質(zhì)研究內(nèi)容，對安全正常生產(chǎn)帶來許多問題，以及所應(yīng)該采取的防治措施造成很大的區(qū)別。因此，從露天煤礦的實際出發(fā)，就巖石而言應(yīng)該細(xì)分，使分類更切合實際具體分類如下：

軟巖類。巖石抗壓強(qiáng)度一般在5MPa／cm。以下，如二=r=程地質(zhì)勘查接近尾聲的朝陽露天煤礦、小龍?zhí)丁毴諆衫盏取Ｓ幂喍房芍苯忧懈畈⒛苓_(dá)到最佳效率，疏干條件將成為邊坡穩(wěn)定的重要岡素。

半膠結(jié)巖類。巖石抗壓強(qiáng)度一般在5～l5MPa／cm之問，如元寶山、霍林河、伊敏等。輪斗機(jī)能否直接挖掘，需要經(jīng)過詳細(xì)勘查，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)對比后．才能確定能否使用輪斗工藝。斷層、裂隙對邊坡穩(wěn)定性有一定影響．但主要是軟弱夾層的作用影響邊坡的穩(wěn)定。

)半堅硬巖類。巖石抗壓強(qiáng)度一般在l5~3OMP舶m藝間，如準(zhǔn)格爾、神木、阜新海州等。已經(jīng)不可能采用輪斗挖掘工藝，裂隙對巖體穩(wěn)定性的影響較大，它與層狀軟弱夾層相應(yīng)在不同部位，將分別構(gòu)成邊坡滑落的主導(dǎo)因素。f41堅硬巖類。巖石抗壓強(qiáng)度一般大于30MPa／cm2，巖體和巖塊的強(qiáng)度特性差異很大，巖體強(qiáng)度取決于結(jié)構(gòu)，而發(fā)育程度和它的強(qiáng)度不是單塊的巖石的強(qiáng)度。斷層、裂隙對于巖體穩(wěn)定性起著決定性的作用。

2.2巖性因素

在沉積巖層中．主要以粒度大小作為劃分巖性的主要指標(biāo)。實踐證明巖石的強(qiáng)度與粒度有一定的關(guān)系，對于半膠結(jié)或松軟巖石的中、粗砂巖中，由于泥質(zhì)含量低，膠結(jié)相對疏松，其強(qiáng)度普遍低于細(xì)粒巖石。特別是巖石中粘土礦物的種類和含量．對于巖層的工程地質(zhì)特性具有極其重要的意義，巖石中蒙脫石礦物含量較高時，將極大地降低了巖石的抗剪強(qiáng)度和地基承載力，也是工程地質(zhì)條件最差的層位。如勝利煤田泥巖的粘土含量"~zg．5o％-8o％。其中蒙脫石礦物含量可達(dá)32％-60％，將對露天的正常生產(chǎn)帶來網(wǎng)難除此之外。還有各種層面、沉積間斷面、風(fēng)化殼、構(gòu)造破碎帶、泥巖和砂巖的接觸部位等．也是在工程地質(zhì)勘查中必須注意查明的。

2．3構(gòu)造因素

煤田中常見構(gòu)造是斷層和褶曲，斷層對于露天煤礦來說的主要影響．是它作為一個不連續(xù)而存在于巖體之中，它破壞了巖體的完整性。在斷層帶未發(fā)生重膠結(jié)時，其本身的強(qiáng)度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于巖石的強(qiáng)度，因此構(gòu)成了巖體的軟弱帶，斷層破裂面的存在往往對邊坡穩(wěn)定帶來嚴(yán)重的威脅。露天邊坡區(qū)中的局部構(gòu)造，可能改變局部地段中巖層產(chǎn)狀和坡面的關(guān)系，從而導(dǎo)致局部區(qū)段邊坡不穩(wěn)定現(xiàn)象，這也是露天工程地質(zhì)勘查中值得注意的問題。

3結(jié)語

由于露天煤礦的開發(fā)，不同于煤礦床的地下開采，露天開采將煤層頂板以上的所有巖(土)全部剝離掉，涉及到邊坡的穩(wěn)定性、排土場的穩(wěn)定性、剝離的強(qiáng)度及工程地質(zhì)條件的各種因素。同時也改變了原有的自然平衡狀態(tài)