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普阳露天煤矿排土场地形与地质构造

日期:2021/10/5 Click:39
在排土场填土体中设置水平疏干孔,将堆体含水层内的水排出排土场外。按照排土场汇水面积037km2,洪水设防标准(重现期、年)50年,线路全长252km,由主疏干孔和副疏干孔构成,流水方向由南至北,流水坡度为02%,施工方法为:以排土场堆体下部的806水平用钻机沿着860平台层底进行钻孔,在水平疏干孔末端设置排渗墙。

一排土场地形和地质结构

普阳露天煤矿排土场剥离物沿山坡排放,原地形南高北低,山坡底板高806级,山坡顶部高1250级。排土场基础地质结构从下向上依次为硬岩组、软岩组、松软岩组。

1)硬岩组。排土场基底灰岩坚硬致密,岩溶发育弱,本岩组分为3个岩性段,下部为中厚层白云岩.灰岩,分布于排土场西南侧及西南外围;中段薄层状泥质条带灰岩,夹多层泥岩.上段厚层状白云质灰岩,分布在山谷底部.排土场中部和北部。该层厚度0~6.6m,平均为3.78m。

2)软塑岩组。这块岩石包括三个小层。①底部含有砂砾粉质的粘土:棕黄色。可成为硬形状,天然密度为1.91~1.98g/cm3,孔隙比为0.73~0.83,本岩组中力学性质最好。分布面积最大的土层,岩性和厚度稳定,一般含有碎石②中部淤泥质土:棕黄色,含有大量腐蚀质量和少量碎石见滑动感,地表未露出。分布在排土场的下部和中部,该层厚度一般为1.55~4.70m,平均为3.13m③上部粉砂质粘土:以褐色为主,有灰色、灰色、褐色等杂色,含有少量次圆石和粗.中.细砂岩,一般为成形状,天然密度为1.89~1.97g/cm3,孔隙比为0.84~0.96,分布在排土场的下部,层厚为1.6~4.8m,平均为3.2m力学性质介于上述砂砾粉质粘土和淤泥土之间。

3)松散松软岩组。即人工排弃土层,排弃物来自含煤岩系的各种岩石,主要是第三系中龙潭煤组的泥灰岩.粉砂质泥灰岩和砂质泥灰岩,上新统河头组泥质岩.砂质泥灰岩及少量砂砾岩,以及第四系的粘土.亚粘土.钙质粘土,由于岩性不同,抗风化能力各异,填土形成后,在地下水的条件下,抗风化弱的岩石先变成粘性土,而抗风化能力强的岩块相互嵌组成骨架,在排弃土的重力作用下,先软化的粘土被挤进骨架之中,使堆土层的整体稳定度减少。加之堆积过程杂乱,导致形成的排弃土层整层的岩性.含水性以及物理力学性质不均[2]。

2排土场现状

排土场位于普阳村南西面约400m的一溶蚀谷地内,距离露天采场1.5km,排弃终了占地面积为1.26km2;最低排卸水平为810,最终排弃标高为1100,排弃总高度为290m,台阶坡面角为35°最终边坡角为13.5°;排土台阶高度860水平以下为15m;860水平以上为10m,台阶坡面角为30°,最终松散系数为1.1。截至2013年底,排土场已排放至1030级,排土台阶高度不超过860级不超过15m,不超过860m级不超过10m,台阶坡面角不超过30°,边坡角不超过13.5°,形成台阶22个,总高度不超过220m,其中940~1030m级不超过100m级不超过100m级不超过3000m,总共排土石方不超过4200万m。已采取工程技术防范措施如下:

1)根据排土场水文地质条件和地表汇水流向,在820水平的泉眼出水点处分别修建了集水井和疏水暗涵。

2)根据排土阶段的上升情况,排土场的基础从南向北建设了长1820m的疏水暗,同时复盖的880水平防洪沟.940水平防洪沟.1010水平防洪沟改建为盲沟,确保上游汇流入盲沟自然疏水排土场。

3)从830水平到810水平分别建设长570m的复式沟排水沟,长40m.高8m.厚3.5m的挡土坝和直径1.4m.18根平均深度23.4m的抗滑桩。4)在排土阶段的边坡上植被恢复,植被恢复区域面积达到0.46km2。5)在排土场930到806水平的阶段设置监视线,用RTK实时动态GPS测量仪器进行监视。

3排土场860水平以下危险源分析

3.1内在因素

1)普阳露天煤矿1号排土场由上下人工填土、粉质粘土、泥质粘土、残积土和基础岩层构成,但场内基础岩有小规模断层,泥石产状混乱,产生多个泉点(该地区共有14个泉点)

2)由于该由钙化、洪积、砂砾和基岩风化裂缝构成的谷底通道的存在,一部分水顺谷底通道向下渗透,补给基岩含水层和人工填土含水层,另外谷底通道与人工填土层直接通过,谷底通道潜流,更多的人工填土含水层

3.2外在因素

1)普阳露天煤矿1号排土场建设投入使用期间,堆积的材料由松散混合的剥离物构成,剥离物大部分属于泥质成分,风化松散后含水性变化极大,阻碍基础泉水的正常排放。

2)由于整个排土场属于沟谷地形,大量降雨汇水集中在沟底排出,基础原始建设的806~832水平的标高段暗示某处破损堵塞,部分泉水和大量降雨汇水汇集在沟底后无法畅通,该地区汇水充分补给填土层,长时间浸泡后,排出的剥离物软化,自重增加,受力失衡,边坡稳定[4]

4干燥排水的措施方案

根据排土场存在安全危险的根源,主要是排土场的基础涌水,为了有效排出基础涌水和大气降雨的汇水,提高整个排土场的边坡稳定,只能排出860m以下的基础涌水。针对排土场860m水平以下的基础涌水干燥处理构想,提出了以下3个方案[5]。

1)方案1。在排土场填土体中设置水平干燥孔,将堆体含水层内的水排出排土场外。

2)方案2。在排水道基础灰岩内设置排水道的方法,通过将下层白云质灰岩内的裂缝水和溶解岩水排出排水道的垂直排水孔将填土含水层内的水导入排水道排出排水道。

3)方案3。在排土场表面通过旋挖或长螺旋引孔设置连续排渗墙,从而将排土场内的水通过排渗墙排出排土场。

5疏干排水措施的技术特征

1)方案1设置水平疏干孔。按照排土场汇水面积0.37km2,洪水设防标准(重现期.年)50年,线路全长252km,由主疏干孔和副疏干孔构成,流水方向由南至北,流水坡度为0.2%,施工方法为:以排土场堆体下部的806水平用钻机沿着860平台层底进行钻孔,在水平疏干孔末端设置排渗墙。方案1的优点是:填土层含水层内水通过疏干孔直接排出填土层,针对性强,但不能有效地将裂隙水.熔岩水排出,后期无法检修,易被破坏。

2)方案2排水廊道+排渗孔。根据排土场汇水面积0.37km2,洪水设防标准(再现期.年)50年,线路全长1210m,由一条主排水廊.4条副排水廊构成,流水方向由南向北,流水坡度起点段1%,出口0.2%,施工方法:排土场底部风化灰岩人工挖掘排水廊,在廊道设置连通地表的排水孔。方案2的优点是排水走廊+排水渗透孔的设置有效排出含水层和裂缝水,后期维护容易,但施工中需要访问未挖掘走廊,防止突然涌出。

3)方案3设置渗透墙。按照排土场汇水面积0.37km2,洪水设防标准(重现期.年)50年,线路全长252km,排渗墙长3.2km,流水方向由南至北,流水坡度0.2%,施工方法:在排土场表面横纵布置连续排渗墙,呈井字形,通过旋挖机引孔,并在孔内填入碎石。方案3的优点是,通过连续拍摄墙壁的设定,可以有效地排出含水层和裂缝水。但是,由于需要穿过填土层,对孔的要求很高。

6排水方案的选择

1)工程投资。方案1成孔长252km.排水墙长10.3km.碎石量0.824万m3,预算投资1500万元方案2排水廊长1210m,排水孔长1760m,碎石0.5万m3,预算投资1250万元方案3排水墙总长320km,碎石2万m3,预算投资1820万元

2)技术特征。方案1.方案2.方案3从排土场水文地质.地层结构来看,可以实现排土场860水平以下的排水功能,但方案1.方案3除了施工难易度外,方案1无法有效排出裂缝水.岩溶水,后期无法检查.容易破坏的方案3必须穿过填土层,因此对孔的要求很高,资金投入很大的方案2(排水孔+排水廊)基础岩溶解裂缝水采用排水廊道排水,排水场堆体内的孔隙水采用排水孔排水,排水孔接入下埋排水廊,统一排水廊排水廊外,2(排水孔+排水廊)排水场外2种排水方案采用排水渠道,排水渠道排水渠道排水水渠道排水渠道排水渠道排水渠道排水渠道排水渠道排水渠道排水渠道排水,排水渠道排水渠道排水渠道排水渠道排水渠道排水渠道排水渠道排水渠道排水渠道排水渠道排水渠道排水渠道排水渠道排水渠道排水渠道排水,排水渠道排水渠道排水渠道排水渠道排水渠道排水渠道排水渠道排水渠道排水渠道排水渠道排水渠道排水渠道排水渠道排水渠道排水渠道排水渠道排水排水排水渠道排水渠道排水渠道排水渠道排水渠道排水渠道排水渠道排水排水渠道排水渠道排水排水排水渠道排水排水渠道排水渠道排水渠道排水渠道排水渠道排水排水排水渠道排水排水渠道排水渠道排水渠道排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排水排

7结语

通过研究普阳煤矿排土场860水平以下的排水管理措施,制定最佳方案。方案对该地区降雨丰富,地下水涌水量大,基础汇水的有效排放具有广泛的可操作性和实用性,对当地露天煤矿防排水工程具有很大的现实意义和指导作用。

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