采礦工程本科畢業(yè)設(shè)計(jì)元寶山露天煤礦8.0Mta開采設(shè)計(jì)

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1、 元寶山露天煤礦8.0Mt/a開采設(shè)計(jì) 1 礦區(qū)概況與地質(zhì)特征 1.1礦區(qū)概況 1.1.1地理位置 平莊煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司元寶山露天煤礦位于內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市東35km，所在地為元寶山區(qū)建昌營鎮(zhèn)所轄。其地理坐標(biāo)為東經(jīng)11917′15″~11919′55″，北緯4216′13″~4222′21″。露天區(qū)走向長平均為4.68km；傾向?qū)捚骄鶠?.56km，面積為12km2。 1.1.2 交通狀況 元寶山露天煤礦西南部有礦區(qū)專用鐵路與葉赤線（葉柏壽-赤峰）元寶山站接軌。東北部（3 km）有礦區(qū)鐵路與京通線（北京-通遼）安慶溝站接軌。露天礦經(jīng)元寶山至赤峰、平莊有二級公路暢通，交通

2、極為方便。元寶山電廠距露天礦僅3km，交通位置見圖1.1： 圖1.1 元寶山露天煤礦交通位置示意圖 1.1.3 地形、地貌與水文 本區(qū)為低山丘陵地貌，東西元寶山構(gòu)成玄武巖臺地。煤田賦存于兩臺地之間的沖積平原內(nèi)。區(qū)內(nèi)地表高程一般為450m~485m，比東西元寶山低約200m。區(qū)外最高點(diǎn)為西元寶山，海拔標(biāo)高為673.2m。露天礦位于英金河河谷平原上，四周為地勢較高的黃土丘陵及基巖山地。英金河在露天礦中部通過，將露天礦分成東北，西南兩部分。露天西南部屬第一超河漫灘階地，階面寬500~4000m，地形標(biāo)高為472~482m，露天的東北部；，屬于第二超河漫灘階地，階面寬500~5000m，地形

3、標(biāo)高為482~490m。 露天礦區(qū)內(nèi)和礦區(qū)附近有兩條河流，即英金河和老哈河。英金河在露天區(qū)中部通過，把露天礦區(qū)分成東北、西南兩部分，它發(fā)源于河北省圍場北部山區(qū)熱水附近；老哈河發(fā)源于河北省平泉縣七老圖山脈的光頭山。英金河和老哈河的具體特征值見表1.1。 表1.1 地表水系 河流名稱 特征值 英金河 老哈河 河流總長度（km） 194.6 421.8 流域面積（hm2） 10598 33076 歷年最大洪峰(m3/s) 2650 9840 最小流量（m3/s） 0.5 0 多年平均徑流量（億m3） 4.02 4.29 多

4、年平均流量（m3/s） 12.8 13.60 多年平均含沙量（kg/m3） 43 47.5 英金河河床寬度變化較大，為200m~900m，下游比降1/700~1/800，自水泉溝至蘭家洼一帶，從上游夾帶下的大量泥、砂、礫石淤積在河床上部，形成了厚0.05m~1.00m的淤土或泥、砂、礫的混合層，降低了河水的垂直滲透能力，實(shí)測河水位與淺水相差3m~8m，形成懸浮段。 露天礦區(qū)內(nèi)地表水體有大型的灌渠——一干渠、二干渠。 1.1.4 氣象 礦區(qū)屬于大陸性氣候，寒冷干燥。 據(jù)赤峰市氣象站資料記載： 1) 氣溫 年最高氣溫：+42.5℃；年最低氣溫：-31.4℃。 氣溫在-2

5、0℃以下的天數(shù)年平均為24d，一般由12月中旬至2月下旬，在7d～47d之間，氣溫在-30℃以下的天數(shù)為1d~2d。 2) 降水 日最大降水量：208.1mm；年最大降水量：560.8mm。 3) 蒸發(fā)量 年蒸發(fā)量為1311.6mm~2315.3mm，蒸發(fā)量大于降水量的幾倍，日溫差較大。 4) 風(fēng) 該區(qū)風(fēng)沙較大，多集中在春秋季，并以西南和西北風(fēng)向?yàn)橹?，最大風(fēng)速33.3m/s。 1.1.5 礦區(qū)開發(fā)情況 元寶山露天礦西南部有元寶山一、二、三、四井，總設(shè)計(jì)能力為150萬噸/年。東北為老公營子和小風(fēng)水溝井田，小風(fēng)水溝斜井，設(shè)計(jì)能力為90萬噸/年。 新建元寶山電廠距露天南部邊界僅2公

6、里，裝有30萬瓦的發(fā)電機(jī)組，設(shè)有60萬伏電網(wǎng)，電力充沛。 礦區(qū)內(nèi)以農(nóng)業(yè)為主，露天范圍占高產(chǎn)農(nóng)田1300畝，其中經(jīng)濟(jì)林1150畝。 露天水源最初是利用抽水試驗(yàn)301號孔，永久水源是利用疏干水。 露天在建設(shè)時(shí)期時(shí)所用的地方建筑材料，如磚、瓦、沙、石等均能自給。 1.1.6 地震情況 根據(jù)2000年國家地震局頒布的全國地震烈度區(qū)劃圖，本區(qū)地震烈度為VII度。 1.2 地質(zhì)構(gòu)造和礦床產(chǎn)狀 1.2.1 煤系地層 從下至上，礦田地層可分為： 侏羅系上統(tǒng)（J3）： 1）杏園組（J34）：本組地層相當(dāng)于遼西地區(qū)的九佛堂組，分上、中、下三段。 2）元寶山含煤組（J35）：本組灰、灰白色粗砂

7、巖為主，夾中、細(xì)砂巖、礫巖、灰黑色泥巖和煤層。整個含煤地層是一個河漫相和湖澤相碎屑巖含煤建造。含煤地層厚250-470m，一般厚340m，含有12個復(fù)煤層（組），累計(jì)平均可采總厚84.29m。以分布于含煤地層中部、全區(qū)發(fā)育的五、六煤組為主要可采煤層，是露天開采的主要對象。含煤地層中各類巖石平均組分為：煤占30.4%，碳泥巖占1.0%，泥巖占8.7%，砂巖占59.1%，礫巖占0.8%。 白堊系下統(tǒng)（K1）： 孫家灣組（K1S）：分布于露天北部的東、西兩側(cè)。以紫紅色和黃褐色礫巖為主，局部夾砂巖。礫石成分比較復(fù)雜，大小不均，礫徑一般3-5cm，各別達(dá)1m以上。露天區(qū)內(nèi)僅19線以北見此地層，其厚度

8、為75m。不整合于侏羅系及以前諸地層之上。 第三系上新統(tǒng)（N2）：露天所見第三系地層，依巖性可分為下部紫紅色砂礫巖段、上部玄武巖段和紅土砂礫層段。 第四系（Q）： 1）新統(tǒng)（Q3）：主要為園礫夾砂、卵石層和黃土、黃土狀亞砂土、亞粘土組成。土層細(xì)而致密，具直立節(jié)理。砂礫層為富水性強(qiáng)的含水層。 2）全新統(tǒng)（Q4）：主要分布于老哈河、英金河等河谷地帶。由現(xiàn)代河流沖積物組成。一般只幾米厚。以砂礫為主，風(fēng)成砂、亞砂土、亞粘土次之。 本區(qū)含煤系地層為朱羅系上統(tǒng)元寶山含煤組和杏園組上部含煤段，地層層序和主要巖性自上而下見表1.2。 在露天開采范圍內(nèi)，剝離物除第四系表土外，主要是礫巖、砂巖和部分泥

9、巖,玄武巖只在18勘探線以北的東北角有分布，厚度在7m～34m，量不多。剝離巖石一般普氏硬度系數(shù)為2～3。 表1.2 地層層序和主要巖性表 時(shí) 代 厚 度/m 主 要 巖 性 第 四 系 18～85 砂礫、風(fēng)武巖、亞砂土、亞粘土 第三 系上 新統(tǒng) 紅色砂礫巖層段 4～19 紅土、礫石 上部玄武巖段 7～34 黑褐色玄武巖（分布在露天區(qū)東北角） 下部紫紅色礫巖巖段 50～90 紫紅色砂巖、礫巖 白堊系下統(tǒng) 70 黃褐色礫巖、砂泥質(zhì)膠結(jié) 朱羅 系上統(tǒng) 元寶山組下含煤段 90～400 灰白色礫巖、含主要煤層3～6煤組 杏園組上

10、部含煤段 70～200 灰色及灰白色礫巖、礫巖夾泥巖，含7～12煤組 杏園組中部你巖段 200～600 灰綠色、灰褐色、黑色塊狀泥巖、片狀泥巖 杏園組下部礫巖段 60～120 灰色礫巖、夾灰色、灰黑色礫巖泥巖 五家組 >100 紫紅色及灰綠色礫巖、夾紫紅色礫巖、泥巖 1.2.2 構(gòu)造特征 元寶山煤田處于中朝準(zhǔn)地臺北緣，明顯受燕山構(gòu)造變動的控制。其主要特點(diǎn)是斷裂活動強(qiáng)烈，主要成NNE向壓扭曲性斷裂和NNW向張扭性斷裂，以及斷裂復(fù)活，斷陷下沉和斷塊上升。褶皺多屬撓曲作用而成的短軸形態(tài)。元寶山煤田呈NE-NNE走向，由三個向斜兩個背斜組成一個復(fù)向背斜構(gòu)造，自ES而WN是風(fēng)水

11、溝短軸向斜、五家背斜、南荒向斜、龍頭山背斜和老窯短軸向斜。 本露天被F1斷層切去半壁的不完整的平緩向斜。地層傾角除F17和F18之間的局部地段由于受斷層影響達(dá)到23o外，露天的絕大部分地段傾角在3o～14o，一般為8o。向斜軸走向北東25o，向斜軸自西南向東北方向傾斜，軸傾角在3o～5o。 在露天范圍內(nèi)，共有12條斷層，最大的為F1，最小的為F7。由于本區(qū)勘探網(wǎng)度較密，落差在20m以上的斷層均已查明。 本區(qū)斷層均系高度的正斷層，且多呈楔形和菱形。以NNE，WN向和NNW向斷層切割NNE向段層。F1斷層為本區(qū)最主要的斷層，亦是露天東部的自然境界。該斷層為50o～70o，傾向NW，落差200

12、m以上，斷層以東煤層全部被剝蝕掉，其余斷層落差均小于75m。 露天區(qū)各個斷層的落差、產(chǎn)狀、控制程度詳見表1.3。 表1.3 元寶山露天區(qū)斷層情況一覽表 斷層 編號 斷層 性質(zhì) 斷層慘狀 落差 m 斷層位置與 延展長度 走向 傾向 傾角 F1 走向正斷層 N24E-N45E 北西 46- 64 ＞200 露天東翼縱貫全區(qū)延長5km F2 斜切正斷層 N26E 南西 70 0-50 10-20間延長300M F3 斜切正斷層 N62E 北西 60 0-30 13-15線延長450M F4 斜切正斷層 N19-48E

13、 北東 70 0-30 9-12線間延長1500M F5 斜切正斷層 N80W 北東 74 0-20 16-19線間延長450M F6 斜切正斷層 N19E 北西 72 0-60 17-19線間延長550M F7 斜切正斷層 N45E 南東 76 0-60 14-17線間延長600M F8 斜切正斷層 N77-43E 北西 61 15-30 12-16線間延長800M F露9 斜切正斷層 N40W-N5W-SN 北西 70 0-32 7-9線間延長520M F露11 斜切正斷層 S82E 南西 64 0-2

14、6 2-3線間延長320M F15 斜切正斷層 N78W 北東 47 0-45 18-19線間延長300M F17 斜切正斷層 N24-68E 北西 60 15-75 12-19線間延長2500M 四井F1 走向正斷層 N40E 北西 70 20-50 露天區(qū)內(nèi)延長700M 1.2.3 煤層 1) 煤層厚度 本區(qū)含煤建造共含十二個煤組，即3、4、5-2、5、6-2、6、7、8、9、10、11、12煤組，5-2、6-2煤組分別是由5煤、6煤組分叉出來的。其中5、6兩個煤組是本區(qū)的主要煤層。7煤以上為露天開采，位于含煤建造中部，煤層最大可采厚度為1

15、07.52m（7362號孔），全區(qū)發(fā)育，而且又很穩(wěn)定。7煤以下煤組煤層厚度逐漸變薄，僅南部可采，且變化較大。5-2煤以上各煤組僅在北部發(fā)育，尚有一定的可采厚度。8～12煤為露天深部區(qū)由井工開采。各煤組厚度和層間距見表1.4。 表1.4 可采煤層（組）厚度與分布特點(diǎn) 煤層 (組) 名稱 可采煤層(組)厚度(m) 煤 組 分 布 特 點(diǎn) 最大 厚度 最小 厚度 平均 厚度 3 2.31 1.00 1.46 17線以北 4 18.88 2.57 10.77 8線北 5-2 5.77 3.69 4.53 16線北 5 56.13 8.16

16、 20.72 1線北 6-2 7.97 2.52 6.38 17線北 6 62.31 5.43 27.71 全區(qū) 7 31.95 1.00 5.13 全區(qū) 8 3.84 0.80 1.16 零星分布 9 5.82 0.83 1.92 11線南 10 4.63 0.84 1.60 9線南 11 4.41 0.80 1.26 10線南 12 2.13 0.82 1.29 6線南 2) 煤層特點(diǎn)及變化規(guī)律 本區(qū)煤層呈帶狀分布，可分為厚煤帶、穩(wěn)定帶和分叉尖滅帶。厚煤帶的特點(diǎn)是煤分層多，最多者128個分煤層（7363

17、號孔），煤厚度大，累計(jì)可采厚度最大者達(dá)124.36m（7362號孔），一般都在60m以上。5、6、7煤間距很小，不易劃分，厚煤帶長軸分布方向N40E，聚煤中心在7349、7362和73160一線，厚煤帶寬700m以上。穩(wěn)定帶在厚煤帶與F17間，煤層結(jié)構(gòu)簡單，厚度穩(wěn)定，層間距向西呈規(guī)律變大，煤層易于對比，煤層厚度都在60m～30m之間。分叉尖滅帶處于厚煤帶與穩(wěn)定帶的東南、西北兩翼，與厚煤帶的方向垂直分布。厚煤帶向東南煤層急劇分叉變薄，厚度變小，煤層很難對比。F17以北煤層則逐漸分叉，厚度逐漸變薄。 3) 煤層（組）對比 因該區(qū)巖性變化較大，且標(biāo)準(zhǔn)化石很少，無明顯的標(biāo)志層，分煤層對比較困難（煤

18、分層較多）。 ①煤層對比的依據(jù)： a 以煤層為主要標(biāo)志層，該區(qū)6煤組厚度變化均在可采范圍之內(nèi)，全區(qū)賦存。直接頂板為0.50-1.00m左右的黑色的泥巖，厚度均勻，全區(qū)賦存。6煤組底板作為對比基線。 b 杏園組黑色的泥巖。該層與10組組間距為70～80m左右，全區(qū)普遍賦存，層理發(fā)育。是元寶山煤組煤層的標(biāo)志。 c 5、6煤組的層間對比根據(jù)其間的巖性。 d 6煤組底板砂礫巖層。 e 物性標(biāo)志層。 ②煤層（組）對比方法：根據(jù)上述標(biāo)志層，先確定6煤組層位，以此為基線對比上下各煤層（組）。當(dāng)6煤與杏園組黑色泥巖并存時(shí)，首先根據(jù)黑色泥巖與10煤組間距確定10煤層位，然后參照間距對比中間各組。如

19、只有6煤組，則根據(jù)物性標(biāo)志層確定7、8煤組。6煤以上各煤組對比主要根據(jù)5、6煤組間巖石層特征參照層間距對比各煤組。 1.3 礦石質(zhì)量及圍巖特征 1.3.1 煤的物理性質(zhì) 煤的顏色一般呈黑褐色，稍經(jīng)風(fēng)化后呈黑色，條痕呈褐色，光澤為弱油脂狀和瀝青狀，受風(fēng)化后則變?yōu)榘档鉂桑恍源?、吸水性?qiáng)。 斷口：光亮型煤、半亮型煤常見貝殼狀、平坦?fàn)顢嗫冢话氚敌兔撼Ｒ娪胁黄教範(fàn)顢嗫?。?jié)理：以不甚發(fā)育的柱狀節(jié)理和立方節(jié)理為主。煤的密度：5煤層平均為1.54kg/L，6煤層平均為1.59kg/L。煤的原生裂隙和次生構(gòu)造裂隙均不發(fā)育。煤的視密度在1.24～1.26 kg/L之間，平均為1.25 kg/L。 結(jié)構(gòu)

20、：常見條帶狀結(jié)構(gòu)，亮煤、暗煤互成條帶狀分布，鏡煤、絲炭呈透鏡狀，絲炭具有纖維結(jié)構(gòu)，亦可見到呈線理狀的鏡煤。 煤巖特征：煤巖類型主要是半亮型，其次為半暗型，再次為光亮型及暗淡型煤。 礦物質(zhì)多為石英、粘土、局部黃鐵礦較多。在裂隙中有時(shí)為方解石充填，礦物質(zhì)約占5%左右。 1.3.2 煤質(zhì)特征 各層煤的煤質(zhì)特征見表1.5 表1.5 各煤層煤質(zhì)特征表 煤層名稱 水分 Mad % 灰分 Ad % 揮發(fā)分 Vdaf % 粘結(jié)指數(shù)GR.I 透光率 PM % Qb,ad kcal/kg Qb,daf kcal/kg 全硫 St,d % 灰熔融性 S

21、T℃ 4 原煤 14.59-19.23 16.33（4） 2.53-13.63 10.92（4） 43.88-51.71 48.21（4） 1-2 31 4806-5574 5069（4） 6840-7058 6983（4） 0.71-1.16 0.94（2） 1150 凈煤 19.37-19.45 19.41（2） 8.28-8.77 8.52（2） 31.45-44.24 37.85（2） 1 5045 6829 5-2 原煤 13.52 2432 42.34 2 44 4406 6732 0.57

22、 1210 凈煤 5 原煤 11.70-28.83 16.17（15） 8.20-23.21 12.72（15） 41.09-46.85 43.52（15） 1-2 30-47 4514-5646 5043（15） 6586-7221 6885（15） 0.69-1.65 1.04（8） 1205 凈煤 13.46-19.64 16.90（10） 6.83-12.70 8.98（10） 37.64-45.56 42.58（9） 1-2 5271-5365 5333（3） 6759-7102 69

23、07（3） 1.05-2.87 1.75（4） 6-2 原煤 15.20-15.62 15.47（2） 8.83-13.63 10.57（2） 43.86-44.78 44.19（2） 1-2 49 5205-5280 5253（2） 6863-7104 6950（2） 1.81 1125 凈煤 16.51 6.7 41.47 1 6 原煤 10.54-19.22 14.37（36） 7.02-18.50 13.07（36） 38.14-45.34 43.02（36） 1-3 50-60 4681-61

24、23 5263（36） 6867-7444 7071（36） 0.83-3.11 1.76（14） 1187 凈煤 13.12-22.44 17.35（20） 6.18-11.94 8.74（20） 40.24-45.22 42.93（20） 1-3 5327-5786 5578（5） 6905-7280 7080（5） 0.92-1.32 1.23（3） 7 原煤 9.32-17.26 13.13（25） 10.42-38.77 17.25（25） 36.39-47.27 42.24（25） 1-2 49-61 3820-

25、5627 5078（25） 6223-7478 7103（25） 0.78-2.89 1.55（8） 1160 凈煤 15.25-18.62 16.88（10） 9.77-11.80 10.79（10） 36.01-43.08 41.00（10） 1-2 露天區(qū) 原煤 12.91-16.11 14.78（83） 10.57-34.32 13.00（83） 41.72-48.21 43.24（83） 1-2 30-61 4406-5291 5217（83） 6732-7121 7039（83） 0.57-1.81 1

26、.48（32） 1188 凈煤 16.49-19.48 17.15（42） 6.70-10.25 8.74（42） 40.08-42.95 42.62（40） 1-2 5067-5578 5463（9） 6902-7080 7008（9） 1.23-1.75 1.46（7） 1.3.3煤的自燃傾向及發(fā)火 精查勘探時(shí)，對煤的自燃傾向進(jìn)行了研究： 5煤鑒定3個點(diǎn)—原樣著火溫度258℃～266℃，平均263℃。 6煤鑒定7個點(diǎn)—原樣著火溫度260℃～291℃，平均277℃。 7煤鑒定3個點(diǎn)—原樣著火溫度269℃～277℃，平均273℃。 氧化著火

27、溫度（T3）265℃～267℃，平均266℃。 還原著火溫度（T1）324℃～333℃，平均329℃。 自然傾向等級T△=T1--T3=63℃，是極易自燃煤層。 另據(jù)元寶山露天礦近幾年的生產(chǎn)實(shí)踐，本區(qū)煤層極易自燃，發(fā)火期1～3個月，生產(chǎn)中應(yīng)注意防、滅火工作。 1.3.4煤層(組)頂?shù)装鍘r性 煤組頂?shù)装鍘r性見表1.6。 表1.6 煤組頂?shù)装鍘r性表 序號 煤組名稱 煤組頂板巖性 煤組底板巖性 1 3 煤組 頂板以灰白色粉礫巖為主，亦有少許泥巖。鈣質(zhì)膠結(jié)，風(fēng)化易碎。 底板亦是灰白色粉礫巖，局部有石英質(zhì)中砂巖。 2 4 煤組 直接頂板有1m左右的灰白色粉砂石，層

28、理不明顯，以石英顆粒為主砂泥質(zhì)膠結(jié)。 底板為灰白色細(xì)砂巖，逐漸過渡為粗砂巖。 3 5-2煤組 頂板為灰白色石英質(zhì)細(xì)砂巖，松散。 底板為灰白色石英質(zhì)細(xì)砂巖，泥質(zhì)膠結(jié)，粗細(xì)相間，構(gòu)成條帶狀構(gòu)造。 4 5 煤組 頂板為灰、灰黑色粉砂巖，成份以石英、長石及炭屑為主，粘土質(zhì)膠結(jié)，水平及微波狀層理發(fā)育。 底板在13線以南為灰、灰黑色粉砂巖。13線以北變?yōu)橹?、粗砂巖，顏色變淺。 5 6-2煤組 直接頂板為灰、灰白色粉砂巖，呈水平及波狀層理，含有 灰屑及植物化石，厚約1m～1.5m。偽頂板變?yōu)橹小⒋稚皫r，鈣質(zhì)膠結(jié)松散。 底板為灰、灰白色粉砂巖，泥質(zhì)膠結(jié)，厚層狀。 6 6 煤組

29、 直接頂板為黑色泥巖，厚0.5m～1.0m，偽頂為灰白色鈣質(zhì)膠結(jié)粗砂巖，以石英顆粒為主，松散。 底板在13線以南為沙礫巖，余者均為灰黑色細(xì)砂巖或黑色泥巖。 7 7 煤組 頂板均為灰白色細(xì)砂巖，成份以石英顆粒為主 1.3.5各煤層間夾石及其成分 各煤層間夾石及其成分見表1.7： 表1.7 各煤層間夾石及其成分表 序號 煤組名稱 各煤組間夾石及其成份 1 三-四煤組 煤層間夾石，上部位灰色細(xì)砂巖，下部為灰白色粗砂巖，成份以石英顆粒為主，砂泥質(zhì)膠結(jié)。 2 四-五-2煤組 煤層間夾石，以灰黑色泥巖，灰白色砂巖及不可采之薄煤層為主。 3 五-2-五煤組 煤層

30、間夾石，以灰、灰白色中，粗砂巖為主。 4 五-六-2煤組 煤層間夾石，以灰、灰白色中，粗砂巖為主。 5 六-2-六煤組 煤層間夾石，上部為灰色細(xì)砂巖、泥巖含有完整的植物化石，下部為灰白色粗砂巖，成份均為石英顆粒，鈣質(zhì)膠結(jié) 6 六-七煤組 煤層間夾石，以灰色砂巖、細(xì)砂巖、泥巖為主。 1.3.6圍巖物理力學(xué)性質(zhì) 各種巖石物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)樣見表1.8： 表1.8 巖石物理力學(xué)試驗(yàn)成果表 巖　性 項(xiàng)　目 粗砂巖 中砂巖 細(xì)砂巖 粉砂巖 泥巖 比重(g/cm3) 2.68 265 2.65 2.64 2.57 容重(g/cm3) 2.21

31、 2.26 2.21 2.22 1.95 含水率（%） 2.89 6.68 5.99 8.26 19.33 凝聚力(kPa) 2246 1540 1295 1074 148.6 內(nèi)摩擦角(o) 31.0 32.4 28.1 27.3 28.8 1.4水文地質(zhì)特征 1.4.1 地表水系 1)老哈河 該河發(fā)源于河北省平泉縣七老圖山脈的光頭山，在礦區(qū)的南部由西南向東北方向流去，全長421.8km，流域面積33076km2，歷年最大洪峰9840m3/s（太平莊站1962年7月26日），最小流量為0，據(jù)1955～1981年統(tǒng)計(jì)，多年平均徑流量4.297

32、億m3，年平均流量13.6m3/s，河床寬500～1000米，河流比降1/800～1/900，河床及河漫灘主要由砂、砂土及礫石組成。 2)英金河 發(fā)源于河北省圍場北部山區(qū)（七老圖山）熱水附近，全長194.6km，流域面積10598km2，歷年最大洪峰2650m3/s，多年平均徑流量4.02億m3，多年平均流量12.8m3/s，元寶山露天礦在英金河下游，下游比降1/700～1/800，河床寬度變化較大，為200～900m，主流擺動大，對兩岸旁蝕較強(qiáng)，洪水期常造成河岸坍塌。 1.4.2 地下水系 1)第四系含水層、隔水層 a 第四系孔隙潛水含水層 本層又分為上段和下段，上段為強(qiáng)富水段主

33、要由沖積、洪積（Q31a1-pl）作用形成的圓礫夾砂礫及卵石層組成，分布在整個露天區(qū)，是區(qū)內(nèi)的主要含水段，其上被表土所覆蓋，其下則直接與中等富水段（英金河以南）、或粘土、玄武巖接觸（英金河以北），本層在首采區(qū)的加權(quán)平均厚度21.09米，鉆孔單位涌水量為53.63 L/sm～143.1L/sm，滲透系統(tǒng)為255.4 m/d～636.98m/d，潛水面坡度一般為1‰～2‰，在上游蘆家營子一帶其坡度為3.0%～5.5%，潛水流向與河流流向一致。 下段為中等富水段，主要由冰磧、冰水堆積（Q21g1-fgl）之泥砂質(zhì)礫（卵）石夾砂礫、砂等組成，分布在露天區(qū)的大部分范圍，深度一般為30m～90m，厚10

34、m～35m，在露天區(qū)首采區(qū)該段加權(quán)平均厚度19.57m，滲透系數(shù)為122.59 m/d ～146.64m/d。 b 第四系承壓弱含水層 主要由冰磧、冰水堆積之泥砂質(zhì)礫（卵）石夾砂、砂礫層組成，分布在英金河以北，其上為亞粘土及玄武巖所覆蓋，其下為露天之煤系地層及其它第四紀(jì)前各時(shí)代地層，一般埋深45m～70m，一般厚為2m～8m，鉆孔單位涌水量為0.7L/sm，滲透系數(shù)16.86m/d。 c 第四系隔水層 由坡積、洪積作用沉積的亞粘土及火山熔巖流堆積的玄武巖層（Q12a1-p1-β）組成。 2)基巖含水層及斷層水 為富水性弱的侏羅系含煤系孔隙裂隙承壓弱含水層，主要由砂巖、砂礫巖及粉砂巖

35、組成，一般厚50m～150m，鉆孔單位涌水量為0.08l/sm，滲透系數(shù)平均為0.083m/d。F1斷層斷裂破碎帶充水，其滲透系數(shù)0.0089m/d。 3)含水層的補(bǔ)給來源及地表水的水力聯(lián)系 露天區(qū)主要含水層第四系潛水層，主要受英金河上游河水和大氣降水的滲入補(bǔ)給，其次是處于河谷平原周圍地勢的基巖裂隙水、黃土丘陵區(qū)的孔隙水和幾個主要渠道的滲入補(bǔ)給，地下水與河水存在著水力聯(lián)系。 元寶山露天區(qū)域水文地質(zhì)特點(diǎn)如下： 在一個大約130km2的長方形河谷平原上，有一個富水性強(qiáng)的第四系潛水含水層，兩條河流（英金河、老哈河）；三個進(jìn)出水口（蘆家營子、小五家進(jìn)水口和興隆坡總泄水口）；四周為相對隔水的黃土

36、（或基巖）邊界。 1.5 勘探程度評價(jià) 元寶山露天勘探區(qū)為滿足設(shè)計(jì)、設(shè)備選型要求，在勘探區(qū)內(nèi)部設(shè)了東西、南北兩個方向的平行勘探線，東西與南北向的勘探線距：2、2B、3線距為100m；8～9線為300m；16～17線為285m；17～18線為315m；其余勘探線距為200m。1980年以后施工的鉆孔一般布置在勘探線上，進(jìn)一步加密了鉆孔的密度。鉆孔孔距最小為40m，最大的為400m，一般為150～200m。露天區(qū)鉆孔的密度達(dá)27.4個/km2，11線以南鉆孔的密度達(dá)35.9個/km2。 元寶山露天從1954年至1992年，共

37、計(jì)施工地質(zhì)勘探鉆孔計(jì)357個，無巖芯鉆孔總計(jì)82個，分段取芯鉆孔49個。19個鉆孔為測井。本次儲量復(fù)核報(bào)告資源/儲量計(jì)算采用鉆孔276個，對煤層的質(zhì)量評級采用原精查勘探報(bào)告及其邊坡、剝離物強(qiáng)度勘探報(bào)告的評級結(jié)果，共統(tǒng)計(jì)見煤鉆孔253個，見煤點(diǎn)631個，甲級點(diǎn)516個，乙級點(diǎn)83個，丙級點(diǎn)12個，無級別20個。甲乙級率為95%。 1.6 附圖 附圖：典型地質(zhì)斷面圖 綜合柱狀圖 圖1.2 第10剖面圖 圖1.3 第24剖面線 2 邊坡穩(wěn)定分析 2.1 穩(wěn)定分析計(jì)算及斷面的確定 2.1.1區(qū)內(nèi)地層分

38、析 區(qū)內(nèi)地層從老到新分別為：侏羅系上統(tǒng)（J3）、白堊系下統(tǒng)（K1）、第三系上新統(tǒng)（N2）、第四系（Q）。 先由老到新分述如下： 1）侏羅系上統(tǒng)（J3） ①杏園組（J34）：本組地層相當(dāng)于遼西地區(qū)的九佛堂組，分上、中、下三段。 ②元寶山含煤組（J35）：本組灰、灰白色粗砂巖為主，夾中、細(xì)砂巖、礫巖、灰黑色泥巖和煤層。整個含煤地層是一個河漫相和湖澤相碎屑巖含煤建造。含煤地層厚250-470m，一般厚340m，含有12個復(fù)煤層（組），累計(jì)平均可采總厚84.29m。以分布于含煤地層中部、全區(qū)發(fā)育的五、六煤組為主要可采煤層，是露天開采的主要對象。含煤地層中各類巖石平均組分為：煤占30.4%，碳

39、泥巖占1.0%，泥巖占8.7%，砂巖占59.1%，礫巖占0.8%。 2）白堊系下統(tǒng)（K1） 孫家灣組（K1S）：分布于露天北部的東、西兩側(cè)。以紫紅色和黃褐色礫巖為主，局部夾砂巖。礫石成分比較復(fù)雜，大小不均，礫徑一般3-5cm，各別達(dá)1m以上。露天區(qū)內(nèi)僅19線以北見此地層，其厚度為75m。不整合于侏羅系及以前諸地層之上。 3）第三系上新統(tǒng)（N2） 露天所見第三系地層，依巖性可分為下部紫紅色砂礫巖段、上部玄武巖段和紅土砂礫層段。 4）第四系（Q） ①新統(tǒng)（Q3）：主要為園礫夾砂、卵石層和黃土、黃土狀亞砂土、亞粘土組成。土層細(xì)而致密，具直立節(jié)理。砂礫層為富水性強(qiáng)的含水層。 ②全新統(tǒng)（Q

40、4）：主要分布于老哈河、英金河等河谷地帶。由現(xiàn)代河流沖積物組成。一般只幾米厚。以砂礫為主，風(fēng)成砂、亞砂土、亞粘土次之。 在露天開采范圍內(nèi)，剝離物除第四系表土外，主要是礫巖、砂巖和部分泥巖,玄武巖只在18勘探線以北的東北角有分布，厚度在7m～34m，量不多。剝離巖石一般普氏硬度系數(shù)為2～3。 2.1.2 計(jì)算剖面的確定 結(jié)合上述地質(zhì)資料的分析，取四個幫的典型剖面： 東幫：10號勘探線剖面 南幫：24號勘探線剖面 西幫：10號勘探線剖面 北幫：24號勘探線剖面 上述剖面位置的選擇基本位于所在邊幫的中部，能反映邊幫的巖層組成，故選其作為邊坡的典型剖面，用來分析邊坡

41、的穩(wěn)定性。 2.1.3 各幫工程地質(zhì)分析 1)南幫：組成邊坡的巖土層為第四系亞粘土、砂礫、泥砂質(zhì)礫石。27線以西第四系下伏地層為第三系粘土巖、泥巖、砂礫巖，傾角近水平，其下為侏羅系上統(tǒng)元寶山組的砂巖、泥巖，含－9煤組。 影響該幫邊坡穩(wěn)定性的因素有： ①在第四系地層底部有冰川泥礫或粘土，可能引起土與巖石接觸面的滑動。 ②地下水沿露頭補(bǔ)給6煤底板以下的巖層，使其巖石力學(xué)指標(biāo)降低而易產(chǎn)生滑動。 ③27線以西為第三系剝蝕區(qū)，由粘土、泥巖、砂巖、砂礫巖組成，巖性松軟，部分巖性混雜，易于產(chǎn)生滑動。 ④第三系與煤系地層接觸處，因煤系地層長期經(jīng)受風(fēng)化剝蝕，力學(xué)強(qiáng)度降低易產(chǎn)生滑動。 ⑤該段煤系地

42、層巖石抗壓強(qiáng)度較低，且多薄煤層、炭質(zhì)泥巖及煤層底板泥巖，這些強(qiáng)度較差的巖層可能是引起邊坡滑坡的弱層。 2)東幫：位于F1號斷層的東側(cè)，組成東幫邊坡的巖性除第四系外，主要是侏羅系杏園組地層。該層分上、中、下三段；上段以灰黑色泥巖、粉砂巖為主，僅在9線以北賦存；中段以灰色、灰綠色砂礫巖、砂巖、礫巖為主，夾有泥巖，局部含薄煤層，下段以紫紅色、灰綠色礫巖為主，夾砂巖、砂礫巖及泥巖薄層等，以泥質(zhì)膠結(jié)為主，有少量鈣質(zhì)膠結(jié)。 F1號斷層是露天東部邊界，在F1號斷層以東有10條斷層，均為正斷層，落差為10－100m左右。由此可見東幫是由多條斷層切割的強(qiáng)構(gòu)造破碎帶，因此東幫邊坡巖體完整性較差。 影響東幫

43、邊坡穩(wěn)定性的主要因素有： ①第四系層較厚，底部有冰川泥礫，基巖為多條斷層切割，形成構(gòu)造破碎帶，在第四系層間水的影響下，降低了巖石強(qiáng)度，對邊坡穩(wěn)定性影響較大。 ②F1斷層兩側(cè)的巖層因受斷層的影響，巖石，具有破裂面，斷層面傾向坑內(nèi)，易于產(chǎn)生不同結(jié)構(gòu)形式的滑動面。 3)西幫：組成邊坡的巖性為6－8層煤之間的煤系地層，以砂巖為主，夾薄煤層及泥巖，地層傾角平緩，傾角約10左右，6煤露頭直接與第四系地層接觸，該幫工程地質(zhì)條件簡單。影響邊坡穩(wěn)定性的因素有： ①基巖風(fēng)化帶巖石松軟，對邊坡穩(wěn)定性不利。 ②薄煤層及其下部有薄的泥巖存在，構(gòu)成影響邊坡穩(wěn)定的軟弱面。 4)北幫：組成北幫邊坡的巖性為6號煤以

44、上的煤系地層和第四系地層，巖石以灰至灰白色致密塊狀粉、中砂巖為主，夾薄層泥巖。 由于此幫為工作幫，邊坡角不大且?guī)r層傾向與邊坡傾向相反，故對邊坡穩(wěn)定有利。 影響邊坡穩(wěn)定性的主要因素有： 北幫有英金河水補(bǔ)給，對第四系層應(yīng)采取有效的疏干措施，盡量降低殘余水頭，否則不但影響第四系層的臺階穩(wěn)定，也對輪斗作業(yè)不利。 2.1.4邊坡穩(wěn)定性計(jì)算方法、穩(wěn)定系數(shù)的選取 1）計(jì)算方法 本區(qū)地層為緩傾斜地層，煤層傾角較小，斷層較多，斷層規(guī)模較大，落差也較大。露天煤礦在沿煤層淺部拉溝，最終邊坡高度相對較大。元寶山露天礦上部有40m～70m厚表土（沙礫石），表土邊坡容易發(fā)生滑坡，下部巖層、煤層相對穩(wěn)定。均質(zhì)土

45、坡的滑面多呈圓弧形狀。露天礦的排土場邊坡，選用圓弧滑面進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。因此在進(jìn)行邊坡穩(wěn)定分析時(shí)滑坡模式為圓弧滑坡。 圓弧滑面的計(jì)算方法有： ①Fellenius條分法； ②Bishop法； ③FLAC軟件輔助設(shè)計(jì)。 計(jì)算時(shí)選用FLAC軟件輔助設(shè)計(jì)。理由如下： ①Fellenius條分法是在邊坡角確定的條件下依靠不斷重復(fù)前面的計(jì)算過程使得邊坡穩(wěn)定性系數(shù)逐漸縮小，此次條件下所得出的結(jié)果中最小值即為一次邊坡的穩(wěn)定系數(shù)。此法繁瑣，需花費(fèi)較多時(shí)間，且計(jì)算精度不高； ②Bishop法是對Fellenius條分法的改良，考慮了分條間的水平力，提高了計(jì)算精度。但Bishop法的精確解法相當(dāng)繁雜

46、，簡化解法忽略了剪力，計(jì)算精度得不到保證； ③FLAC程序建立在拉格朗日算法基礎(chǔ)上，特別適合模擬大變形和扭曲。FLAC采用顯式算法來獲得模型全部運(yùn)動方程(包括內(nèi)變量)的時(shí)間步長解，從而可以追蹤材料的漸進(jìn)破壞和垮落，這對研究工程地質(zhì)問題非常重要。FLAC程序具有強(qiáng)大的后處理功能，用戶可以直接在屏幕上繪制或以文件形式創(chuàng)建和輸出打印多種形式的圖形。使用者還可根據(jù)需要，將若干個變量合并在同一副圖形中進(jìn)行研究分析。該程序自1986年問世后，經(jīng)不斷改版，已經(jīng)日趨完善，現(xiàn)在是國際上廣泛應(yīng)用的可靠程序。 2）穩(wěn)定系數(shù)的選取 見表2.1 表2.1 邊坡穩(wěn)定性系數(shù)選取表 邊坡類型 服務(wù)年限（a） 穩(wěn)

47、定系數(shù) 邊坡上有特別重要的建筑物或邊坡滑落會造成生命財(cái)產(chǎn)重大損失者 ＞20 ＞1.5 采掘場最終邊坡 ＞20 1.3～1.5 非工作幫邊坡 ＜10 10～20 ＞20 1.1～1.2 1.2～1.3 1.3～1.5 工作幫邊坡 臨時(shí) 1.0～1.2 外排土場邊坡 ＞20 1.2～1.5 內(nèi)排土場邊坡 ＜10 ＞10 1.2 1.3 上述值是根據(jù)礦山經(jīng)驗(yàn)和綜合以往的地質(zhì)資料選取的。由于礦山工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料不充分，同時(shí)未考慮到水、震動等實(shí)際情況的影響，本設(shè)計(jì)從安全可靠的思想出發(fā)，穩(wěn)定系數(shù)取在1.2～1.5之間。 2.2 采場邊坡穩(wěn)定

48、2.2.1 計(jì)算參數(shù)確定 采場的邊坡的穩(wěn)定性取決于邊坡巖體的強(qiáng)度，巖體的強(qiáng)度和巖塊的強(qiáng)度及節(jié)理的密度有關(guān)。根據(jù)地質(zhì)資料提供的數(shù)據(jù)和礦山的經(jīng)驗(yàn)，確定巖體的具體強(qiáng)度如表2.2： 表2.2 巖體力學(xué)強(qiáng)度指標(biāo)表 指 標(biāo) 巖 性 內(nèi)摩擦角 （） 粘 聚 力 （MPa） 容 重 (t/m3) 泥巖 25 0.03 1.96 煤 30 0.06 1.22 砂質(zhì)泥巖 26 0.04 2.12 粉砂巖 28 0.05 1.98 粗砂巖 31 0.03 1.97 中砂巖 29 0.04 1.98

49、 第四系砂層 32 0.00 1.90 2.2.2最終幫坡角的確定 在本設(shè)計(jì)中確定最終穩(wěn)定邊坡角的原則： ①計(jì)算所得的穩(wěn)定系數(shù)值均大于1.2； ②在保證邊坡安全的前提下， 幫坡角應(yīng)盡量大，以減小剝采比； ③考慮到24號勘探線剖面的南北幫為端幫，隨著采礦工程的發(fā)展將會考慮內(nèi)排，端幫存在的時(shí)間就不會太長，所以這兩個幫的穩(wěn)定性可以在安全的前提下取較大的值； ④最終幫坡穩(wěn)定系數(shù)的選取，決定選用FLAC軟件計(jì)算。 根據(jù)上述方法，本設(shè)計(jì)采用不同的邊坡角對每個剖面進(jìn)行邊坡穩(wěn)定計(jì)算，對所得的各個邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行綜合分析，選取最佳的角度作為邊坡角。 以東幫為例，詳細(xì)過程如下： 1）

50、東幫邊坡角計(jì)算 根據(jù)第10號勘探線剖面的實(shí)際情況，根據(jù)巖層的走向，傾向、剖面位置、傾角，建立東幫邊坡模型。模型圖如圖2.1: 圖2.1 東幫模型圖 該地層含有四個地層，由上到下分別為：第四系（Q）、侏羅系上統(tǒng)（J3）杏園組（J34-3）上部泥巖段、（J34-2）中部砂礫巖段和（J34-1）五家礫巖段。各地層主要巖體的強(qiáng)度見表2.3 表2.3 體力學(xué)強(qiáng)度指標(biāo)表 地層 指 標(biāo) 巖 性 內(nèi)摩擦角 （） 粘 聚 力 （MPa） 容 重 (t/m3) Q 砂層 32 0.00 1.90 J34-3 泥巖 25 0.03

51、 1.96 J34-2 砂巖 30 0.04 1.98 J34-1 砂巖 30 0.04 1.98 根據(jù)上圖，在Flac軟件建模如圖2.2: 圖2.2 東幫模型圖 將上表中的參數(shù)輸入到程序中，分別選取邊坡角度為20、22、24、26、28五個邊坡角，計(jì)算結(jié)果分別如表2.4： 表2.4 東幫邊坡角與穩(wěn)定系數(shù)關(guān)系表 邊坡角（） 20 22 24 26 28 穩(wěn)定系數(shù) 1.52 1.40 1.29 1.15 1.08 將上述數(shù)據(jù)經(jīng)過分析和整理可得圖2.3： 圖2.3 東幫穩(wěn)定性 從上面關(guān)系圖可以看出，穩(wěn)定

52、系數(shù)大小與邊坡角大小是成遞減關(guān)系的，邊坡角越大，穩(wěn)定性越差，反之越好。從圖上可以看出，在滿足礦上邊坡穩(wěn)定系數(shù)范圍內(nèi)，并考慮減少剝離量等因素，選取邊坡角為24。由滑坡的位移矢量圖可以得出，滑坡模式為圓弧滑坡。 2）西幫邊坡角計(jì)算 根據(jù)第10號勘探線剖面的實(shí)際情況，建立西幫邊坡模型，分析地層巖性，應(yīng)用軟件FLAC制作模型等方法、過程與東幫邊坡角計(jì)算相同。 分別選取邊坡角度為20、22、24、25、26、28六個邊坡角，計(jì)算結(jié)果分別如表2.5： 表2.5 西幫邊坡角與穩(wěn)定系數(shù)關(guān)系表 邊坡角（） 20 22 24 25 26 28 穩(wěn)定系數(shù) 1.63 1.61 1.46

53、 1.3 1.24 1.14 將上述數(shù)據(jù)經(jīng)過分析和整理可得圖2.4 圖2.4 西幫穩(wěn)定性 從上面關(guān)系圖可以看出，穩(wěn)定系數(shù)大小與邊坡角大小是成遞減關(guān)系的，邊坡角越大，穩(wěn)定性越差，反之越好。從圖上可以看出，在滿足礦上邊坡穩(wěn)定系數(shù)范圍內(nèi)，并考慮減少剝離量等因素，選取邊坡角為25。由滑坡的位移矢量圖可以得出，滑坡模式為圓弧滑坡。 3）南幫邊坡角計(jì)算 根據(jù)第24號勘探線剖面的實(shí)際情況，建立南幫邊坡模型，分析地層巖性，應(yīng)用軟件FLAC制作模型等方法、過程與東幫邊坡角計(jì)算相同。 分別選取邊坡角度為20、22、24、25、26、28六個邊坡角，計(jì)算結(jié)果分別如表2.6： 表2.6

54、南幫邊坡角與穩(wěn)定系數(shù)關(guān)系表 邊坡角（） 20 22 24 25 26 28 穩(wěn)定系數(shù) 1.70 1.68 1.64 1.31 1.23 1.12 將上述數(shù)據(jù)經(jīng)過分析和整理可得圖2.5： 圖2.5南幫穩(wěn)定性 從上面關(guān)系圖可以看出，穩(wěn)定系數(shù)大小與邊坡角大小是成遞減關(guān)系的，邊坡角越大，穩(wěn)定性越差，反之越好。從圖上可以看出，在滿足礦上邊坡穩(wěn)定系數(shù)范圍內(nèi)，并考慮減少剝離量等因素，選取邊坡角為25。由滑坡的位移矢量圖可以得出，滑坡模式為圓弧滑坡。 4）北幫邊坡角計(jì)算 根據(jù)第24號勘探線剖面的實(shí)際情況，建立北幫邊坡模型，分析地層巖性，應(yīng)用軟件FLA

55、C制作模型等方法、過程與東幫邊坡角計(jì)算相同。 分別選取邊坡角度為20、22、24、25、26、28六個邊坡角，計(jì)算結(jié)果分別如表2.7： 表2.7 北幫邊坡角與穩(wěn)定系數(shù)關(guān)系表 邊坡角（） 20 22 24 25 26 28 穩(wěn)定系數(shù) 1.76 1.64 1.43 1.32 1.24 1.13 將上述數(shù)據(jù)經(jīng)過分析和整理可得圖2.6： 圖2.6 北幫穩(wěn)定性 從上面關(guān)系圖可以看出，穩(wěn)定系數(shù)大小與邊坡角大小是成遞減關(guān)系的，邊坡角越大，穩(wěn)定性越差，反之越好。露天礦向北推進(jìn)，北幫為工作幫，在滿足礦上邊坡穩(wěn)定系數(shù)范圍內(nèi)，為減少超前剝離量等因素，邊坡角可以取稍大

56、一些，故選取邊坡角為26。由滑坡的位移矢量圖可以得出，滑坡模式為圓弧滑坡。 通過以上計(jì)算，并參考確定最終穩(wěn)定邊坡角的原則，最終確定的各幫邊坡角如下表2.8 表2.8 元寶山露天礦采場邊坡角 邊坡位置與名稱 穩(wěn)定系數(shù) 邊坡角（） 東幫邊坡 1.29 24 西幫邊坡 1.30 25 南幫邊坡 1.31 25 北幫邊坡 1.24 26 2.2.3臺階坡面角的確定 依據(jù)《露天采礦手冊》和相似礦山的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)確定本礦的臺階坡面角為： 表土臺階：55 煤巖臺階：65 2.3 排土場的邊坡穩(wěn)定 排土場最大排棄高度約為100m。排土場為松散的物體，邊坡滑移模

57、式為圓弧形，由于排土場的基底是較堅(jiān)硬的砂巖和砂質(zhì)泥巖，從定性分析上可知，邊坡滑移時(shí)切入基底滑移的可能性不大。由于礦山工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料不充分，同時(shí)在未考慮到水、震動等實(shí)際情況的影響，設(shè)計(jì)從安全可靠的思想出發(fā)，穩(wěn)定系數(shù)取在1.3～1.5之間。 排棄物強(qiáng)度參數(shù)見表2.9。 表2.9 內(nèi)排土場邊坡穩(wěn)定計(jì)算巖體強(qiáng)度參數(shù)表 名 稱 凝聚力 (MPa) 內(nèi)摩擦角 () 容重 (t／m3) 排棄物 0.03 25 1.86 用FLAC軟件輔助設(shè)計(jì)，制作邊坡模型，方法同上節(jié)計(jì)算東幫邊坡角。 分別選取邊坡角度為20、21、22、23、24、25各個邊坡角的情況計(jì)算，結(jié)果見表2.10：

58、 表2.10 排土場幫坡坡角與穩(wěn)定系數(shù)關(guān)系表 邊坡角（） 20 21 22 23 24 25 穩(wěn)定系數(shù) 1.64 1.57 1.51 1.44 1.38 1.28 將上述數(shù)據(jù)經(jīng)過分析和整理可得圖2.7： 圖2.7 排土場邊坡穩(wěn)定性 經(jīng)計(jì)算，內(nèi)排土場邊坡角度在22度時(shí)，其穩(wěn)定系數(shù)為1.51，可保證邊坡的穩(wěn)定。結(jié)果如表2.11。 表2.11 元寶山露天礦排土場邊坡角 邊坡名稱 穩(wěn)定系數(shù) 邊坡角（） 內(nèi)排土場 1.51 22 外排土場 1.51 22 2.4 邊坡監(jiān)測 為了保證露天礦生產(chǎn)和周

59、邊設(shè)施的安全，在生產(chǎn)過程中必須加強(qiáng)邊坡管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和治理邊坡。為此，除了加強(qiáng)采場和排土場的疏干、防排水措施外，還應(yīng)在最終邊坡上設(shè)置監(jiān)測網(wǎng)。布置的原則是：在采場最終邊坡上，隨著到界邊坡的延長不斷增加監(jiān)測點(diǎn)，監(jiān)測在旱季1~2個月一次，雨季1個星期一次。當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)，在異常點(diǎn)附近建立3條邊坡傾向方向的監(jiān)測線，以確定滑坡范圍，必要時(shí)應(yīng)設(shè)置地下位移監(jiān)測孔確定滑動位置，為治理邊坡提供依據(jù)。 在排土場的最終邊坡上，每隔1~2個臺階設(shè)置一個監(jiān)測點(diǎn)，并在排土場下部境界外側(cè)100m范圍內(nèi)布置兩條位移監(jiān)測線，監(jiān)測周期與采場邊坡監(jiān)測周期相同。 除了用儀器儀表監(jiān)測邊坡變形之外，還應(yīng)經(jīng)常對采場邊坡和排土場邊坡進(jìn)

60、行巡視，發(fā)現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，盡早采取措施，防止事故的發(fā)生。 3 開采境界和儲量計(jì)算 3.1經(jīng)濟(jì)合理剝采比 3.1.1 經(jīng)濟(jì)合理剝采比分類 隨著露天開采境界加大，其邊界層中的巖石量與礦石量之比值及邊界層礦石的開采成本相應(yīng)提高，合理的開采境界應(yīng)使露天開采邊界層的原礦成本等于地下開采的原礦成本。 確定經(jīng)濟(jì)合理剝采比的方法基本可以分兩類：一類是以比較露天和地采的合理性為基礎(chǔ)的，即對于淺部露采，深部地采的礦床，按露采和地采的成本、單位工業(yè)儲量盈利、或加工的產(chǎn)品成本相比較以確定經(jīng)濟(jì)合理剝采比。另一類是以礦石允許價(jià)格為基礎(chǔ)，對于目前僅用露天開采淺部而深部暫不開采的礦床，可根據(jù)礦石價(jià)格或加工的

61、產(chǎn)品價(jià)格確定經(jīng)濟(jì)合理剝采比。經(jīng)濟(jì)合理剝采比的計(jì)算方法歸納如下： 1）部分宜用露天開采、部分宜用地下開采的礦床 ① t/ m （3.1） 適用于露天地采的貧化損失相同或近似，礦石資源豐富且不很貴重 ② t/ m （3.2） 適用于露天地采的貧化損失差別較大，礦石價(jià)格較貴 2）部分宜用露天開采、部分暫不開采的礦床 t/ m （3.3） 元寶山煤田，煤層傾向?yàn)镹E25，傾角變化在3~14之間，西部和南部埋藏淺，甚至有露頭出

62、現(xiàn)；東北部最深，在西北部被較大斷層切割，南部煤層多為“馬尾”狀分叉。煤田北部較深處有建昌營鎮(zhèn)煤礦和老公營子煤礦兩個地采礦。煤質(zhì)為褐煤，資源豐富且不很貴重。 因此元寶山露天煤礦采用地采成本與露天開采成本相等的原則來計(jì)算經(jīng)濟(jì)合理剝采比，選擇公式（3.1）來計(jì)算。 公式： t/ m 式中，CD--地采成本，元/t； 　　　 a--采煤成本，元/t； 　　　 b--剝離成本，元/。 3.1.2 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的選取 1）煤的地采成本CD 根據(jù)當(dāng)?shù)氐膸准业夭擅旱V的生產(chǎn)狀況，本設(shè)計(jì)采用的地采成本為120.0 元/t。 2）露天純采煤成本a

63、 a = a0 + ab + ac + at + ad + a j+ a g （3.4） 式中： a0 + ab---穿爆成本，1.74元/t； ac--電鏟采裝費(fèi)用，1.99元/t； at--運(yùn)輸費(fèi)用 5.50元/t（達(dá)產(chǎn)年半連續(xù)工藝：汽車平均運(yùn)距1.25㎞，運(yùn)費(fèi)1.6元/t；帶式輸送機(jī)平均運(yùn)距3.5㎞，運(yùn)費(fèi)1.0元/t；at=1.251.6+3.51.0=5.5元）； ad--地面生產(chǎn)系統(tǒng)及輔助費(fèi)用，元/t； aj--間接費(fèi)用，元/t；

64、 ag--其他費(fèi)用，元/t； ad+ aj+ ag = 0.79，元/t； 合計(jì)：a = 10.02元/t。 3）純剝離成本b b = b0 + bb + bc + bt + bp + bd + b j+ bg （3.5） 式中： b0 + bb--穿爆成本，2.17元/； bc--電鏟采裝費(fèi)用，2.49元/； bt--運(yùn)輸費(fèi)用，11.85元/（達(dá)產(chǎn)年半連續(xù)工藝：汽車平均運(yùn)距1.5㎞，運(yùn)費(fèi)2.5元/m；帶式輸送機(jī)平均運(yùn)距4.5㎞，運(yùn)費(fèi)1.8元/m；at=1.52.5+4.51.8=11

65、.85元）； bp-排土費(fèi)用，1.02元/； bd--地面生產(chǎn)系統(tǒng)及輔助費(fèi)用,元/； bj--間接費(fèi)用，元/； bg--其他費(fèi)用，元/； bd+ bj+ bg = 1.54, 元/； 合計(jì)：b= 18.95元/。 上述各種指標(biāo)的選取都是根據(jù)相似礦山的實(shí)際數(shù)據(jù)，并結(jié)合近期的實(shí)際生產(chǎn)中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)綜合考慮得出來的。 3.1.3 經(jīng)濟(jì)合理剝采比的確定 根據(jù)上述所選取的數(shù)值計(jì)算如下： nj = (CD–a) / b = ( 120.0–10.02 )

66、/ 18.95 = 5.80( m3/t) 3.2境界 3.2.1開采境界確定的原則及依據(jù)： 依據(jù)： ①根據(jù)公司提供的地質(zhì)資料，地形圖及煤巖賦存情況資料； ②根據(jù)礦區(qū)的地質(zhì)情況確定境界。 原則： ①露天礦正常生產(chǎn)時(shí)的成本應(yīng)不超過地下開采的生產(chǎn)成本和允許成本； ②根據(jù)自然生產(chǎn)剝采比小于經(jīng)濟(jì)合理剝采比確定境界，即nk ≤ nj ； ③在經(jīng)濟(jì)因素影響下，應(yīng)盡可能使開采境界獲得的礦石儲量最大，以充分利用資源。 3.2.2境界剝采比 元寶山露天礦煤層為近水平、緩傾斜煤層，而且礦田范圍較大。確定境界剝采比時(shí)，在剖面圖上用“邊坡線段法”確定境界剝采比。 對于不需要剝離底板巖石的傾斜、緩傾斜、水平礦床的露天礦，也就是一個頂幫的剝巖量，境界剝采比就是頂幫的邊幫剝采比（圖3.1） ，m/m （3.6） ag—邊坡線；