露天煤礦地質勘查任務與要素

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在煤的露天開采工程的各個階段中，工程地質勘查有其各自側重研究的內容和工作的程度．不能設想在地質勘探階段就可以完全揭露和解決在露天礦生產開采階段中的全部1：程地質問題，這在經濟上是不合理的．在技術上也是難以達到的，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條件不了解．并完全依靠勘探階段少數的工程量去進行，以至使設計、建設缺乏依據，盲目追求產量的違規操作引起的。如：新疆三道嶺露天礦在總結經驗時指出的首要原因就是沒有進行1=程地質勘探。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。有人認為專門工程地質勘探主要是利用鉆探手段，也就不進行邊坡勘探工作，顯然是不對的，更不應該把問題的解決依托在事故以后總結經驗和處理事故上。

1露天煤礦工程地質勘查的目的和任務

露天煤礦工程地質勘查的目的和任務是為露天煤礦選擇合理的開采T藝，為保證安全、正常、經濟地生產，以及為此所應該采取的必要防治措施提供基礎工程地質資料，工程地質勘查應分階段進行，在勘查階段，應為初步設計服務。在基建前期階段．應為詳細設計服務。而在生產階段，則應為一個開拓段以至每一個階段設計服務。其主要工作內容應包括以下5個方面。

1.1剝離物強度

主要研究被剝離的上覆巖石的強度，以確定開采1二藝采用單斗還是輪斗及設備選型，以及需要的爆破工程和爆破丁藝。不同的設備和開采T藝所產生的經濟效益是不同的，將主要取決于被剝離巖石的強度。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，必須進行特殊的巖石強度勘探，以決定能否選用輪斗開采工藝及設備選型。

1.2邊坡的穩定性

露天開挖時，巖石的天然平衡狀態將被破壞，露天的邊幫及露天內各臺階能否保持穩定，是露天煤礦能否安全、正常生產的核心。經調查了解，迄今為止，中國的幾乎所有的露天煤礦的邊坡和排土場，都曾經出現過多次邊坡滑落，基本上都是災難性的。如新疆哈密的三道嶺露天煤礦，設計能力150萬t／a．從l967年揭露煤層頂板開始．就發生外1二作幫滑坡，至1982年使整個東區倆部區尚未開發]35km2f向外1二作幫全部滑落，其滑坡面積60萬n12，體積達2163萬lq[1，給生產帶來困難，造成巨大經濟損失。分析原因是由于在勘探階段缺少工程地質、水文地質工作：設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，足以說明邊坡穩定的重要性。為了安全生產．就要提高邊坡的穩定性．只能采取減緩坡角．或采取相應的防治措施。減緩坡面必將導致增加土石方的挖掘量，顯然必將造成巨大的經濟損失。同樣，增加防治措施，也將造成一定經濟損失。因此，必須通過邊坡勘查，研究查明影響邊坡穩定性的地質因素，研究開采中的人為因素對穩定性的影響，為正確合理確定各個區段，各個臺階的合理的邊坡角以及應該采取的防治措施，提供相應的工程地質資料。

1．3排土場的選擇及排土場的穩定性

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

1．4坑內運輸、設備運行及出車溝的工程地質問題

目前隨著開采方式的改變．運輸方式往往采用大型汽車或皮帶運輸方式，大型汽車將作為短距離最機動、最重要的運輸設備，隨之而來的是坑內煤層底板巖石和組成坑內臺階的巖石承載力，坑外至排土場的運輸道路的地基承載力和特大型采掘設備的承載力，以及軸填物料的性能等，均將作為工程地質勘查的內容。因此，同樣需要研究其邊坡的穩定性和地基的承載力。

1．5環境工程地質研究

露天坑的開挖．既破壞了原有的自然平衡狀態．也將產生新的環境工程地質問題，如露天邊幫和排土場的穩定性對臨近地區的影響；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：河流改道對區域徑流條件影響：露天開挖和排石對環境水文地質影響等。總之，由于煤的露天開發和排士，改變了原有的自然平衡狀態。露天工程地質工作的任務就是為選擇提出經濟合理的開采工藝，掌握露天開采技術經濟管理及維持其高效、安全、正常生產的各種因素，預測自然狀態改變后應該采取的措施提供資料，為設計和指導生產服務。

2露天煤礦工程地質勘查的基本因素

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

2．1巖石因素

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

軟巖類。巖石抗壓強度一般在5MPa／cm。以下，如二=r=程地質勘查接近尾聲的朝陽露天煤礦、小龍潭、寶日兩勒等。用輪斗可直接切割并能達到最佳效率，疏干條件將成為邊坡穩定的重要岡素。

半膠結巖類。巖石抗壓強度一般在5～l5MPa／cm之問，如元寶山、霍林河、伊敏等。輪斗機能否直接挖掘，需要經過詳細勘查，進行技術經濟對比后．才能確定能否使用輪斗工藝。斷層、裂隙對邊坡穩定性有一定影響．但主要是軟弱夾層的作用影響邊坡的穩定。

)半堅硬巖類。巖石抗壓強度一般在l5~3OMP舶m藝間，如準格爾、神木、阜新海州等。已經不可能采用輪斗挖掘工藝，裂隙對巖體穩定性的影響較大，它與層狀軟弱夾層相應在不同部位，將分別構成邊坡滑落的主導因素。f41堅硬巖類。巖石抗壓強度一般大于30MPa／cm2，巖體和巖塊的強度特性差異很大，巖體強度取決于結構，而發育程度和它的強度不是單塊的巖石的強度。斷層、裂隙對于巖體穩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。實踐證明巖石的強度與粒度有一定的關系，對于半膠結或松軟巖石的中、粗砂巖中，由于泥質含量低，膠結相對疏松，其強度普遍低于細粒巖石。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度和地基承載力，也是工程地質條件最差的層位。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32％-60％，將對露天的正常生產帶來網難除此之外。還有各種層面、沉積間斷面、風化殼、構造破碎帶、泥巖和砂巖的接觸部位等．也是在工程地質勘查中必須注意查明的。

2．3構造因素

煤田中常見構造是斷層和褶曲，斷層對于露天煤礦來說的主要影響．是它作為一個不連續而存在于巖體之中，它破壞了巖體的完整性。在斷層帶未發生重膠結時，其本身的強度要遠遠低于巖石的強度，因此構成了巖體的軟弱帶，斷層破裂面的存在往往對邊坡穩定帶來嚴重的威脅。露天邊坡區中的局部構造，可能改變局部地段中巖層產狀和坡面的關系，從而導致局部區段邊坡不穩定現象，這也是露天工程地質勘查中值得注意的問題。

3結語

由于露天煤礦的開發，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，涉及到邊坡的穩定性、排土場的穩定性、剝離的強度及工程地質條件的各種因素。同時也改變了原有的自然平衡狀態