露天煤矿开采中高边坡的安全控制

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  [摘 要]当前,随着我国煤矿产业的不断发展,在露天煤矿的开采的过程中,对高边坡的施工安全的有效控制是露天煤矿开采工作中的重点,我国煤矿企业在我国地理位置上分布,受到了我国地理位置分布的因素影响,存在比较复杂的内在的影响性因素。因此,对煤矿高边坡的损坏方式、监测预警以及对保证稳定性方面的分析评测方面进行分析,对保证高边坡的稳定性实施有效管理具有直接影响,通过这种方式才可以有效的保证高边坡的安全稳定性。
  [关键词]露天煤矿开采;高边坡;安全控制;
  中图分类号:TD353.5 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)08-0028-02
  在煤矿的开采工作当中,其中对高边坡的安全性和稳定性的控制,直接影响到了煤矿正常生产和发展的整体质量,但是在实际的煤矿处于露天开采的环境中时候,其中对高边坡的稳定性的控制表现非常的复杂和困难。因为在进行煤矿的开采和对地形进行爆破等相关作业时候,对高边坡的稳定性带来了比较严重的影响。因此,在相关煤矿开采人员实施煤矿开采工作的时候,对其中高边坡实施安全稳定的控制是保证施工人员安全性的基本保障。在进行露天的煤矿开采工作中保证高边坡的稳定性,需要依照当地岩土本身的性质来进行分析,采用不同形式的施工技术来对高边坡实施加固,并且还需要不断的对挖掘和爆破等相关技术实施优化改良,最大限度上降低施工过程中对高边坡产生的震动影响,通过这种方式来保证煤矿开采的稳定性和安全性。
  1.露天煤矿开采工程中对高边坡产生的影响
  伴随当前科技技术的不断发展,工程技术日渐成熟和进步,在煤矿开采工作当中对高边坡稳定性的控制工作,已经具备了一定的经验和文献可以借鉴。通常状况下,在施工过程当中对煤矿设计工作中对高边坡采用程度设计方式对高边坡整体的稳定性能实施预测,建立起有效的数据模型,然后对岩石滚落的途径、震动的高度、产生能量的分布和对高边坡稳定性的有效的计算,对墙体本身所受到的压力和动态数值进行分析,因此对高边坡的稳定性实施评测,建立起对墙体稳定性控制措施,大大提升了露天煤矿开采稳定性的保障。
  对高边坡出现形变的状况下,墙体下半部分或者是在水平方向上的结构面上产生的滑动、后援的拉裂以及中部的建立段,其中重点发生作用的部分是接近坡脚下方的水平结构面,主要是造成滑坡以及墙体形变的重点模式。基于这种模式下墙体边坡所产生的形变情况通常是因为岩体本身比较脆弱或者是半成岩体的主要构成形式不同,但是在坡脚上方会有着相对比较靠近倾斜坡以上的结构面[1],或者是在夹杂着比较薄弱的结构阶层形成的坚实的岩体的高边坡,在出现形变的过程中首先是产生了一定的形变的方式,然后是形成一种向后拉伸所产生的损坏情况。
  1.1 阶梯状滑动——拉裂原理
  所谓的阶梯状滑动,其中主要产生的拉裂的原理就在于对边坡的缓解以及对结构面当中产生的高边坡的状态下,其中主要的形变的方式就是对平面上的滑动形变,通常是在出现非常坚硬的岩石表面或者是一些比较厚实的岩体的所组成的高边坡的时候,这种形式向所表现的出的墙体形变,通常是自上而下形成传递的方式,在实施阶梯状的蠕动的情况当中,平均的倾角和结构面之间的所形成的残留的摩擦角比较接近的时候,非常容易产生高边坡出现形变的情况[2]。
  1.2 倾倒形变
  在靠近高边坡和平面接近平行的陡坡形状的情况下,是比较容易出现形变倾倒的状况,我们又称之为弯曲拉裂或者是弯曲——倾倒变形,这其中岩石本身具备的性质是上下有所起伏,并且土质的软性基座对高陡偏坡产生了一定的形变形象,在边坡的下方承受着上方形变所带来的压力,通过相应的压缩作用产生了不稳定性的压缩变形,造成了坡体本身受到倾倒力的影响。
  1.3 高应力对——强卸荷内部拉裂原理
  当煤矿开发区域处于河流附近或者是在挖掘表面上容易出现颇深局部的卸荷,随着高边坡内部的产生的拉裂情况不断的加深,也就是我们所指的高应力——强卸荷的内部产生了一定的拉裂情况。产生的这种状况的主要原因就是因为高应力的产生、边坡内部的所产生的内应里在充分释放之后,造成结构面的产生传输量会快速的相应到高边坡的下方,造成了高边坡下方的應力可以得到快速的释放[3]。
  2.露天煤矿在开采工作中对高边坡的安全监测以及技术分析
  高边坡作为一种比较特殊性的地质形式,其中所产生的稳定性能属于一种动态的演变形式,这种状态并不是相对静止的,伴随当前不断产生形变的状况下,高边坡产生形变的时候会造成一定的损坏性的滑坡状态,针对岩石类型的高边坡稳定性能的分析以及对其中非线性的动力学的有效分析,动力响应性功能的分析评测,对高边坡的有效监测工作越来越重要,这也对露天煤矿的控制工作起到非常重要的意义。
  2.1 安全监测技术的控制工作
  对高边坡的安全稳定性的控制和检测工作,需要具体的参照煤矿开采区域周围的地质条件、矿坑条件、高边坡的具体坡度以及实际的滑落的次数等,建立起有效的数据模型,实施边坡的稳定性以及检测性能的控制。通常我们所采用的方式是通过经纬仪或者是全站式的速测仪来实施相应的测量,通过软件系统来实施快速的分析和数据处理,在煤矿开采过程中出现的各种状况实施预警和提示,为情报数据的分析提供出了良好的数据支撑。
  2.2 对高边坡稳定性的控制方式
  在煤矿坑的高度以及稳定性的控制工作当中主要涵盖了:首先是科学合理的对高坡面的坡脚实施控制,并且在矿高边坡的周围,因为其岩体地质层存在着一定的差异性。在建立起比较合适的安全性的边角破以及边坡的角度方面,对坡脚以及坡体的实际高度需要参照相关的监听测量仪来实施数据的分析和设计,在高边坡的高度超过来安全范围的时候,就需要对其实施二次型的结构稳固[4]。
  然后在实施抗滑桩以及加固锚杆施工过程中,在高边坡出现不稳定的情况下,在不能有效的保证坡体的整体稳定性的时候,就需要对坡面的上方实施滑面的分析,有效的求出摩擦角φ的值[5],然后我们在对抗滑桩的具体支撑能力实施计算,这就需要在设定满足滑坡稳定性的工作当中,准确的计算出充分稳定高边坡达到充分稳定状态下所需要的抗滑桩的根数。最后是实施安全性控制,在煤矿开采区的工作面上的控制方式上,要注意不要出现超量的土方挖掘,科学合理的对开采区当中的位置、控制边坡上方土层的有效厚度,降低爆破所产生的震动量,有效的保证了露天煤矿边坡的整体稳定性,降低了采掘场当中内破的形变程度,通过这种方式来保证煤矿开采的安全性生产。   2.3 实施综合性管理方式
  在进行露天煤矿的开采过程当中,所采用的高坡边的综合性的管理工作属于一项全面性的管理工作,其中主要包含了对高台阶范围内需要设置相对安全性的警示性标志,其中包含安全性挡墙、警示牌和警戒带等;在作业范围内,非工作人员严禁在高台阶区域中逗留或者是走动;在高台阶区域当中实施作业的过程中,还需要设立专人监护,有效做好高台阶中对坡体稳定性的有效监测,并确保监测工作的高效性。除此之外,企业本身还应该提前做好防范措施,当出现一些比较危险性的问题的时候,需要第一时间向上级人员进行汇报,然后相关工作人员要立即启动防护措施,对问题进行有效通知,并且还要及时通知和组织工作人员进行安全撤离疏散,在危险区域内,设立起比较明显的安全性警示标志,保证露天煤矿施工的安全性[6]。
  2.4 对煤矿开采过程的有效管理
  在露天煤矿的开采工作过程中的工作管理,主要影响到了对边坡稳定的重要性原因,在实施爆破的过程当中会产生一定震动的状况,对煤矿的开采工作产生一定的影响。所以说,在实施爆破作业的过程中,我们必须要做好和相关施工人员的安全知识讲解,让施工人员具备充分的自我保护和危险防范意识,保证煤矿开采人员以及煤矿开采设备在出现问题的时候可以及时的撤离出高台阶的危险区,然后再进行比较危险的爆破工作;在进行爆破性工作的时候,在距离高边坡的上方10m、坡体下方30米以内的区域内,不准停放施工设备或者是有人员逗留其中,并且通过专业爆破工作人员来进行施工作业。钻机在打桩孔的工作中,垂直线上的顶坡、高边坡底部的作业线上,必须要开采到位,采用高边坡的面上、坡顶上、坡面上不能存有浮块,处于高边坡下方的推土机以及前桩基在实施底部面板的清理工作当中,在九黎坡底部的10之内是不允许有平行的坡线工作。禁止物流重型卡车、生产指挥车、大型工程设备生产以及生产性服务相关车辆等在高边坡周围的范围内出现。对其中的生产指挥车、中型大巴车、工程和生产型服务车辆在底部通过的时候,需要保证和高台坡底部线距离2~3米以上的距离[7]。
  3.案例分析
  我国某露天煤矿开采单位的高边坡已经存在很长时间,在对煤层开采的过程中对坡体的中上部,并且有效的分析煤层地表下的深度较浅,受到降雨量比较小等方面的因素,地表上的水受到的影响在经过相应措施与疏水排出水等相关的措施之后,需要确定地下水和开采的煤矿所造成的高边坡不稳定的状况基本没有太大的影响。因此在实施煤矿开采的过程当中,并没有有效的考虑到水资源对其中高層坡产生的影响,但是在开采二层煤的时候保留了其中的二层煤柱,并且对其中形成断层的上盘进行填土工作。
  我们通过数值模拟的方式得到的结果,通过模式数据分析得出在最初的模型平衡之后,造成模型状态可以更加有效的接近真实性的应力状态。在模型当中可以有效的反应出煤层当中的具体状况,并且对坡体下方的煤层实施开采性的模拟方式,然后实施逐步的推动,一直到开挖的状态有效的完成,最后得到了坡体达到相对稳定的状态[8]。
  在进行煤层开采之后,坡体所受到的震动的影响,坡体的下方靠近坡脚一方的下沉值达到了最大的状态。高边坡大的下方坡脚的一侧上的下沉值达到了最大的数值,但是在坡顶上的边缘附近的坡体下沉值基本保持在-1.0m左右。煤层在每开采完成时候,高边坡表面产生的沉降的方式和倾斜煤层的进行开采工作之后的移动的方式比较的类似,开采的厚度越大,那么轻体的下沉量就越大[9]。因为煤层本身的开采状况,所形成的沿着煤层地板的若侧面,造成坡体的具体下沉值比较大,进而造成了顺着煤层地面弱侧方也受到了开采应力的影响,产生一定的下沉状况,因为下盘的采动岩体本身的推动力,使得上盘上的下沉值相对较小。因为上层盘对滑坡的状况起到了抑制性的影响,尽管在开采区域中岩体本身的产生向下滑动的状况比较常见,但是因为是整体的边坡上并没有因为开采而产生比较大的位移形变,也就是没有出现整体性的滑动平移。其中需要注意到的是坡顶上边缘附近的下沉的数值和水平方向上的产生的裂缝需情况,应该充分引起施工人员的注意[10]。
  4.结束语
  通过本文的分析可以看出,在高边坡中存在的问题一直是在露天煤矿开采工作中的重点问题,这些问题对煤矿工作的开采工作产生了比较大的影响,在煤矿的开采工作当中,其中对高边坡的安全性和稳定性的控制,直接影响到了煤矿正常生产和发展的整体质量,但是在实际的煤矿处于露天开采的环境中时候,其中对高边坡的稳定性的控制表现的非常的困难。在进行煤矿的开采和对地形进行爆破等相关作业时候,对高边坡的稳定性带来了比较严重的影响,因此在进行煤矿开采的过程中需要充分的做好高边坡的预防工作,有效保证时效边坡的安全稳定。
  参考文献
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