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文檔簡介
本文格式為Word版,下載可任意編輯——煤礦矸石山環(huán)保規(guī)定磨心坡煤礦始建于1958年,礦井生產(chǎn)才能為50萬噸/年,現(xiàn)屬重慶天府礦業(yè)有限責(zé)任公司,為國有礦山企業(yè)。該礦矸渣自建礦以來一向堆放于工業(yè)廣場南西側(cè)山溝地帶,形成的矸石山總方量約70萬立方米。矸石山坡下有煤礦工業(yè)廣場、襄渝鐵路、居民區(qū)等,在暴雨作用下,矸石體經(jīng)常產(chǎn)生垮塌,曾擊毀房舍,掩埋農(nóng)田。本文依據(jù)勘查成果,總結(jié)了矸石山的根本特征,分析了影響矸石山穩(wěn)定性的因素,計算了矸石山的穩(wěn)定性并舉行了評價,結(jié)果提出了防治方案建議。
矸石山;垮塌;穩(wěn)定性計算;防治方案
磨心坡煤礦始建于1958年,礦井生產(chǎn)才能為50萬噸/年,現(xiàn)屬重慶天府礦業(yè)有限責(zé)任公司,為國有礦山企業(yè)。矸渣自建礦以來一向堆放于該礦工業(yè)廣場南西側(cè)約100m外山溝地帶,現(xiàn)形成的矸石山南北長約350米,東西寬約250米,面積約66900平方米,矸石體厚度5~58米,總方量約70萬立方米。矸石山西側(cè)坡腳下為重慶市北碚區(qū)磨心坡矸磚廠,矸磚廠的外側(cè)20米為襄渝鐵路;矸石山北東側(cè)坡角為農(nóng)田,其間散居有居民,下部那么為磨心坡煤礦工業(yè)廣場(圖1)。由于堆矸形成的邊坡較陡,在暴雨作用下,矸石體經(jīng)常產(chǎn)生大規(guī)模的垮塌,曾將矸石山北東側(cè)坡下的房舍擊毀,片面農(nóng)田被掩埋。
矸石山嚴(yán)重要挾著坡下的工業(yè)廣場、襄渝鐵路、居民、房舍等的安好,若一旦失穩(wěn),將會給國家和人民造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失,影響當(dāng)場社會穩(wěn)定和企業(yè)形象,故對矸石山的勘察治理顯得尤為迫切和重要。
1場區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件
1.1地形地貌
矸石山位于一近南北走向的斜坡地帶,坡角5°~15度,矸石原從南東側(cè)自然斜坡坡腳及兩小山丘之間的溝槽順坡聚積,現(xiàn)堆高已近兩山丘的頂部。在矸石山頂部形成了一面積約3.1萬平方米的平臺,高程約+297米,在東、南、西三面均形成了高18~55米,坡角30~60度的矸石邊坡(圖2)。
1.2地層巖性
場地分布的巖土層有第四系人工堆填土(Q4ml)、坡殘積層(Q4el+dl),基巖為侏羅系下統(tǒng)珍寶沖組(J1z)?,F(xiàn)從新到老分述如下:
(1)人工堆填土(Q4ml):主要為堆放的矸渣,成分主要以石灰?guī)r、白云質(zhì)石灰?guī)r、砂巖、泥巖等組成,另有少量巖粉充填,表層及上部呈松散狀~稍密狀,下部密實;矸渣顆粒大小不均,一般在5~10厘米,局部15~20厘米,厚度5~60米,主要分布于矸石山聚積區(qū)域及襄渝鐵路片面段的路基一帶。
(2)坡殘積層(Q4el+dl):為地表巖石經(jīng)風(fēng)化后形成的粉質(zhì)粘土,呈褐紅色、褐黃色,厚度一般0.70~5.36米,主要分布于斜坡地形坡腳及溝谷范圍,與下伏基巖呈角度不整合接觸。
(3)侏羅系下統(tǒng)珍寶沖組(J1z)
泥巖:紫紅色,中厚層狀構(gòu)造,泥、鈣質(zhì)膠結(jié),主要成分為粘土礦物,巖體較完整,分布于矸石山中部到南東一帶。
砂質(zhì)泥巖:黃灰色,中厚層狀,局部夾砂巖透鏡體,巖體完整性較差,分布于矸石山中部到北西一帶。
2場區(qū)工程地質(zhì)評價
2.1矸石山根本特征
磨心坡煤礦矸石山聚積區(qū)未堆矸前為一小山溝,矸石體于1958年自上而下順坡拋填形成,現(xiàn)在總方量約70萬立方米,矸石成分主要以石灰?guī)r、白云質(zhì)石灰?guī)r及泥巖碎塊石等組成。由于自重的作用,矸石體下部為密實狀,上部呈松散~稍密狀。目前在矸石山北東側(cè)形成的人工填方邊坡高30~42度,坡角約26~40度。南西側(cè)堆矸高度18~35米,坡角50~60度,坡頂可見沖槽,矸石體經(jīng)常發(fā)生局部垮塌,坡腳建有一段長120米的簡易矮擋墻,高1.5~2.0米,為漿砌片石布局,根基置于強(qiáng)風(fēng)化基巖上,無變形跡象;西側(cè)的矸石邊坡高約20~55米,坡角約35~40度,坡腳為北碚區(qū)磨心坡矸磚廠,距矸磚廠20~30米為襄渝鐵路,在鐵路西側(cè)約20米處為高5~14米的填方邊坡,在鐵路路基施工時已將該段填方邊坡全部舉行了擋墻支護(hù)(樁板擋墻)。擋墻、鐵路路基及麿心坡矸磚廠均未察覺有開裂、垮塌等變形處境,穩(wěn)定性較好。
2.2矸石山變形失穩(wěn)處境
矸石山形成以來,每遇強(qiáng)降雨,矸石山局部便會有矸石垮塌,在矸石山頂部北東側(cè)、南西側(cè)形成了各兩條寬0.6~1.2米,深0.8~1.6米的沖槽,兩條沖槽之間的矸石展現(xiàn)了多條裂縫,矸石體松散。據(jù)調(diào)查,2022年7月暴雨后矸石山北東側(cè)曾發(fā)生過局部垮塌現(xiàn)象,塌方量約500立方米,將坡下兩間農(nóng)房擊垮,掩埋了片面農(nóng)田,無人員傷亡;2022年8月暴雨后,該側(cè)又發(fā)生矸石垮塌現(xiàn)象,塌方量約1000立方米,摧毀農(nóng)房二間,掩埋了片面農(nóng)田,無人員傷亡。矸石山西側(cè)邊坡由于邊坡較高,坡度較大,加之坡腳矸磚廠的常年采掘,在暴雨時經(jīng)常發(fā)生局部垮塌。
矸石山南西側(cè)修建有雖修有矮擋墻,但由于邊坡較陡,平日經(jīng)常發(fā)生局部垮塌,穩(wěn)定性較差;西側(cè)人工填方邊坡坡度較大,聚積高度較大,下部有矸磚廠對矸石山舉行采掘活動,外側(cè)為鐵路,在暴雨期局部邊坡經(jīng)常發(fā)生垮塌;北東側(cè)形成的人工填方邊坡最高約42米,坡角約26~40度,坡腳下地勢較平坦,為耕地和工業(yè)廣場,在暴雨期,矸石體發(fā)生過滑塌,對下部工業(yè)廣場等養(yǎng)護(hù)對象產(chǎn)生嚴(yán)重要挾。
3矸石山穩(wěn)定性計算
3.1計算方法的選取
主要選擇對西側(cè)、南西側(cè)和北東側(cè)邊坡舉行穩(wěn)定性計算,分別采用折線法和圓弧探尋法舉行計算。
3.2計算剖面確實定
根據(jù)矸石聚積體特征,選擇最具代表性的1-1’、2-2’、3-3’、5-5’、6-6’剖面分別舉行穩(wěn)定性計算。對1-1’、5-5’、6-6’剖面分別采用折線法計算;2-2’剖面矸石山北東側(cè)坡腳下為煤礦工業(yè)廣場,6-6’剖面矸石山西側(cè)為矸磚廠及襄渝鐵路,3-3’南西側(cè)邊坡原始坡率較大,故對三剖面分別圓弧探尋法計算。計算公式如下:
Ni=(Gi+Gbi)cosθi+Pwisin(αi-θi);Ti=(Gi+Gbi)sinθi+Pwicos(αi-θi);
Ri=Nitgψi+cili
式中,Ks—邊坡穩(wěn)定性系數(shù);
Ci—第i計算條塊滑動面上土體的粘結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(kPa);
ψi—第i計算條塊段滑動面上土體的內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值(°);
li—第i計算條塊滑動面長度(m)
αi,θi—第i計算條塊底面傾角和地下水位面傾角(°);
Gi—第i計算條夫單位寬度巖土體自重(kN/m);
Gbi—第i計算條塊滑體地表建筑的單位寬度自重(kN/m);
Pwi—第i計算條塊單位寬度的動力壓力(kN/m);
Ni—第i計算條塊滑體在滑動面法線上的反力(kN/m);
Ti—第i計算條塊滑體在滑動面切線上的反力(kN/m);
Ri—第i計算條塊滑動面上的抗滑力(kN/m)。
圓弧法計算采用北京理正巖土軟件分析探尋最危害滑動面(采用瑞典條分,條分法的土條寬度:5.000(m),探尋時的圓心步長:5.000(m),探尋時的半徑步長:5.000(m))和小于安好系數(shù)的滑動面,從而確定邊坡有滑動可能的危害范圍和深度。
3.3計算參數(shù)確實定
3.3.1矸石體重度確實定
矸石體自然重度為:γ自然=19.60kN/m3,由于矸石體滲透性強(qiáng),在暴雨或長期降雨狀態(tài)(雨季)下,可能完全飽和,飽和重度(閱歷值)取γ飽和=20.60kN/m3。
3.3.2抗剪強(qiáng)度值確實定
(1)矸石體抗剪強(qiáng)度值確實定
利用初勘報告推舉值,矸石體的抗剪強(qiáng)度值為:C自然=6.10kPa,φ自然=34.20°,C飽和=4.30kPa,φ飽和=32.70°。
(2)潛在滑帶土抗剪強(qiáng)度值確實定
潛在滑帶土抗剪強(qiáng)度值為:C自然=14.21kPa,φ自然=16.10°,C飽和=11.58kPa,φ飽和=14.43°。
3.4計算結(jié)果
折線法和圓弧法計算結(jié)果見表1。
4矸石山穩(wěn)定性評價
根據(jù)對矸石山采用折線法舉行穩(wěn)定性計算的結(jié)果說明,矸石山僅1-1’剖面西側(cè)邊坡在自然狀態(tài)下穩(wěn)定系數(shù)為1.144,處于根本穩(wěn)定狀態(tài);飽和狀態(tài)下穩(wěn)定系數(shù)1.005,處于欠穩(wěn)定狀態(tài),有沿基巖面產(chǎn)生滑移的可能,但按30°坡率削方壓腳后其飽和狀態(tài)下穩(wěn)定系數(shù)為1.811,大于安好系數(shù),可使其西側(cè)邊坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。
通過圓弧法舉行矸石山邊坡局部穩(wěn)定性的計算結(jié)果說明:矸石山北東側(cè)邊坡在飽和工況下穩(wěn)定系數(shù)1.209,小于安好系數(shù),處于根本穩(wěn)定狀態(tài);南西側(cè)邊坡在自然工況下穩(wěn)定系數(shù)為0.551,小于1.05,處于不穩(wěn)定狀態(tài);西側(cè)邊坡在自然工況下穩(wěn)定系數(shù)為1.062,飽和工況下穩(wěn)定系數(shù)為0.919,均小于安好系數(shù),為根本穩(wěn)定~不穩(wěn)定狀態(tài),有沿矸石山內(nèi)部產(chǎn)
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