哈尔乌素露天煤矿充水基底外排土场稳定性研究.pdf

《哈尔乌素露天煤矿充水基底外排土场稳定性研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、誓置固露天采矿技术2013-#-~2期·25·哈尔乌素露天煤矿充水基底外排土场稳定性研究刘玉福，王振伟，付相超-，赵雪：(1．神华准格尔能源有限责任公司，内蒙古准格尔010300；2．中国煤炭科工集团沈阳研究院。辽宁抚顺113122)摘要：以黑岱沟排土场边坡为例，研究在大量积水入渗排土场的情况下，模拟边坡弱层转为含水层的演化趋势。考虑土体受毛细水作用，其有效内摩擦角及抗剪强度降低，在此条件下，采用Morgenstem—Price法对排土场边坡进行稳定性计算，结果表明随着水位不断升高，边坡安全系数降

2、低，其稳定性受极大程度的影响。关键词：排土场；积水入渗；水位上升；稳定性中图分类号：TD824．7文献标识码：B文章编号：1671—9816(2013)02—0025—031工程背景条件，同时排弃物料也对基底土层中水份蒸发形成巨大屏蔽，恶化了地下水的排泄条件，致使基底黄土黑岱沟排土场作为哈尔乌素露天煤矿外排土层中水份得以保存。随着排土场的加大、增高，无地场，由于排土场上游拦水坝的渗漏造成大量积水渗下水体的土层形成地下水体，含水层水位得以增高，入排土场基底，自2009年12月20日至2010年1在相

3、对隔水层顶板形成上层滞水。大量积水的入渗月5日止，监测点位移累计最大沉降量为0．1m，最使土体吸水饱和，容重增大，强度降低，从而使边坡大滑动量为0．012m，这说明积水入渗对该排土场的的下滑力增大，抗滑力减小。积水入渗是该排土场边稳定性有一定的影响。考虑到当水位上升时，对边坡坡失稳的重要外因。岩层起到弱化作用，导致土体抗剪强度降低进而危及边坡失稳，因此在岩层软弱状况下，积水入渗对黑3积水入渗机理岱沟排土场稳定性的影响是研究的核心问题。3．1毛细水作用机理分析2排土场稳定影响因素在固、水、气三相构成

4、的多孔均质颗粒化结构土壤中，有许许多多、大大小小、杂乱无章、随机分布着的2．1地层岩性各种形状的空隙，这些空隙成为水分运移通道和滞留根据地质钻孔勘探试验结果可知，黑岱沟排土的场所。水土接触后彼此间产生的毛细力或吸附力使单场基底为典型的黄土高原沟壑区，其基底自上而下位重水体能够具有一种能量，做功后转化为等量重力赋存的岩土层分布为：I一排弃物料层；II一粉土势能，表现为毛细水上升，其上升高度取决于这些空层；Ⅲ一粉质粘土层；Ⅳ一风化基岩层。隙的大小、形状、联通性、毛细管弯曲度等空间分布特由于排土场开始排

5、弃后，随着水库蓄水量的增征。无论粗粒土还是细粒土，毛细水在开始供水初期上加及库区水位的增高，积水不断的沿着岩土层顺倾升速度都是最陕的，随着时间增长，上升速度越来越慢。方向人渗到排土场基底，排弃物的松散性导致降水毛细水上升具有以下3个特点：可以较好地被吸收滞留于土场物料中，有充分时间1)粗粒土毛细水上升高度随颗粒变细、含泥量渗入基底黄土层中，二者共同作用导致基底黄土含增多和压实度增大而增加。水量增加，强度降低，随着排土场的大面积、高强度2)细粒土毛细水上升高度情况比较复杂，随土排弃，基底黄土内易形成

6、演化弱层，这将是控制排土料塑性大小而变。低液限粉土遵循粗粒土规律，即毛场边坡稳定的关键因素。细水上升高度随压实度增大而增加；高液限黏土情2．2地下水况则相反，毛细水上升高度随压实度增大而减小。黑岱沟排土场形成之后，破坏原有的地表迳流收稿日期：2012—10—133)粗粒土毛细水E升高度与时间过程可用对数坐标作者简介：刘玉福(1962一)，男，内蒙古鄂尔多斯人，高级下二次多项式回归方程进行模拟，其参量与反映土的工程师，1983年毕业于内蒙古煤炭工业学校，任神华准格尔颗粒组成和装填密实程度大小的物理指

7、标密切相关。能源有限责任公司生产指挥中心副经理。3．2积水入渗排土场边坡演化趋势重蓄固露天采矿技术2013年第2期·29·假设边坡表面由)方程表示，复合滑动面中的y，()：=堑(5)圆弧面方程为，，()，顺层软弱结构面方程式为)．。、／R一(—xo)。当圆弧方程的圆心坐标为D，(xo,yo)，半径为R公式(3)可改写成：时，则有：噩老，()=一(4)J‰f毛fC+·tan2·Lg()一()】l·【1+，()】J．．F：二———，_(6)XA———fxAf、VJ眦-‘()一)】(x)·dx+J‘()

8、一y()]。)，(x)．dx显然，在已知g())、c、、y的条件下，公2)含弱层的边坡体以“坐落滑移式”滑坡为主，式(3)稳定系数与其它参数的关系可简写成：滑坡后缘圆弧剪切，底部沿弱层滑动，并在坡角处剪F=Xx、、Xo、Yo、R)(7)出，其滑动面是由软弱层面和切层部分的圆弧面组由图3可知：成的复合滑面。=趾丑(8)3)利用最优化理论计算方法，得到最危险复合滑动面的基本目标函数表达式，确定了包含软弱层R=、／=(9)影响的露天矿边坡复合滑动面，为受软弱层影响露故公式(7)可改写为：