露天煤矿地质勘查任务与要素

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在煤的露天开采工程的各个阶段中，工程地质勘查有其各自侧重研究的内容和工作的程度．不能设想在地质勘探阶段就可以完全揭露和解决在露天矿生产开采阶段中的全部1：程地质问题，这在经济上是不合理的．在技术上也是难以达到的，更由于很多影响煤露天矿安全的事故，往往是由于对开采技术条件不了解．并完全依靠勘探阶段少数的工程量去进行，以至使设计、建设缺乏依据，盲目追求产量的违规操作引起的。如：新疆三道岭露天矿在总结经验时指出的首要原因就是没有进行1=程地质勘探。平庄西露天矿的2次边坡整治中所使用的工作手段还是钻探。有人认为专门工程地质勘探主要是利用钻探手段，也就不进行边坡勘探工作，显然是不对的，更不应该把问题的解决依托在事故以后总结经验和处理事故上。

1露天煤矿工程地质勘查的目的和任务

露天煤矿工程地质勘查的目的和任务是为露天煤矿选择合理的开采T艺，为保证安全、正常、经济地生产，以及为此所应该采取的必要防治措施提供基础工程地质资料，工程地质勘查应分阶段进行，在勘查阶段，应为初步设计服务。在基建前期阶段．应为详细设计服务。而在生产阶段，则应为一个开拓段以至每一个阶段设计服务。其主要工作内容应包括以下5个方面。

1.1剥离物强度

主要研究被剥离的上覆岩石的强度，以确定开采1二艺采用单斗还是轮斗及设备选型，以及需要的爆破工程和爆破丁艺。不同的设备和开采T艺所产生的经济效益是不同的，将主要取决于被剥离岩石的强度。冈此，为了查明被剥离岩石中不同等级“硬岩”的厚度、分布和含量，必须进行特殊的岩石强度勘探，以决定能否选用轮斗开采工艺及设备选型。

1.2边坡的稳定性

露天开挖时，岩石的天然平衡状态将被破坏，露天的边帮及露天内各台阶能否保持稳定，是露天煤矿能否安全、正常生产的核心。经调查了解，迄今为止，中国的几乎所有的露天煤矿的边坡和排土场，都曾经出现过多次边坡滑落，基本上都是灾难性的。如新疆哈密的三道岭露天煤矿，设计能力150万t／a．从l967年揭露煤层顶板开始．就发生外1二作帮滑坡，至1982年使整个东区俩部区尚未开发]35km2f向外1二作帮全部滑落，其滑坡面积60万n12，体积达2163万lq[1，给生产带来困难，造成巨大经济损失。分析原因是由于在勘探阶段缺少工程地质、水文地质工作：设计阶段对边坡考虑不周；基建阶段忽视边坡疏千和边坡管理。如阜新海州露天，有1O次滑坡，一次滑坡的土石方量134100m，如此等等，足以说明边坡稳定的重要性。为了安全生产．就要提高边坡的稳定性．只能采取减缓坡角．或采取相应的防治措施。减缓坡面必将导致增加土石方的挖掘量，显然必将造成巨大的经济损失。同样，增加防治措施，也将造成一定经济损失。因此，必须通过边坡勘查，研究查明影响边坡稳定性的地质因素，研究开采中的人为因素对稳定性的影响，为正确合理确定各个区段，各个台阶的合理的边坡角以及应该采取的防治措施，提供相应的工程地质资料。

1．3排土场的选择及排土场的稳定性

排土场是露天坑废弃物料的排放场地，一般有外排和内排之分．但是在露天开发的初期总是要存放在外排土场的。外排土场的稳定性，将影响露_天生产的正常进行，因此也有必要对排土场址选择和稳定性进行评价。

1．4坑内运输、设备运行及出车沟的工程地质问题

目前随着开采方式的改变．运输方式往往采用大型汽车或皮带运输方式，大型汽车将作为短距离最机动、最重要的运输设备，随之而来的是坑内煤层底板岩石和组成坑内台阶的岩石承载力，坑外至排土场的运输道路的地基承载力和特大型采掘设备的承载力，以及轴填物料的性能等，均将作为工程地质勘查的内容。因此，同样需要研究其边坡的稳定性和地基的承载力。

1．5环境工程地质研究

露天坑的开挖．既破坏了原有的自然平衡状态．也将产生新的环境工程地质问题，如露天边帮和排土场的稳定性对临近地区的影响；疏干排水造成大面积地下水下降．而引起的地面沉降和塌陷：地下水资源枯竭等：河流改道对区域径流条件影响：露天开挖和排石对环境水文地质影响等。总之，由于煤的露天开发和排士，改变了原有的自然平衡状态。露天工程地质工作的任务就是为选择提出经济合理的开采工艺，掌握露天开采技术经济管理及维持其高效、安全、正常生产的各种因素，预测自然状态改变后应该采取的措施提供资料，为设计和指导生产服务。

2露天煤矿工程地质勘查的基本因素

露天煤矿是在确定地质体的基础上，由人1二开挖的巨大T程。控制露天煤矿工程地质的基本因素可分为地质因素和开采因素2大类。对于工程地质勘查来说．主要是调查地质因素的作用；地质因素主要包括岩石因素、岩性因素、构造因素等。

2．1岩石因素

由于成煤时代的不同以及所处的大地构造环境的差异，所以组成的露天煤矿地质体的岩石的石化程度有着明显的差别。岩石的抗压强度由几百MPa／era到几MPa／cl12，甚至更小。这就给露天煤矿工程地质研究内容，对安全正常生产带来许多问题，以及所应该采取的防治措施造成很大的区别。因此，从露天煤矿的实际出发，就岩石而言应该细分，使分类更切合实际具体分类如下：

软岩类。岩石抗压强度一般在5MPa／cm。以下，如二=r=程地质勘查接近尾声的朝阳露天煤矿、小龙潭、宝日两勒等。用轮斗可直接切割并能达到最佳效率，疏干条件将成为边坡稳定的重要冈素。

半胶结岩类。岩石抗压强度一般在5～l5MPa／cm之问，如元宝山、霍林河、伊敏等。轮斗机能否直接挖掘，需要经过详细勘查，进行技术经济对比后．才能确定能否使用轮斗工艺。断层、裂隙对边坡稳定性有一定影响．但主要是软弱夹层的作用影响边坡的稳定。

)半坚硬岩类。岩石抗压强度一般在l5~3OMP舶m艺间，如准格尔、神木、阜新海州等。已经不可能采用轮斗挖掘工艺，裂隙对岩体稳定性的影响较大，它与层状软弱夹层相应在不同部位，将分别构成边坡滑落的主导因素。f41坚硬岩类。岩石抗压强度一般大于30MPa／cm2，岩体和岩块的强度特性差异很大，岩体强度取决于结构，而发育程度和它的强度不是单块的岩石的强度。断层、裂隙对于岩体稳定性起着决定性的作用。

2.2岩性因素

在沉积岩层中．主要以粒度大小作为划分岩性的主要指标。实践证明岩石的强度与粒度有一定的关系，对于半胶结或松软岩石的中、粗砂岩中，由于泥质含量低，胶结相对疏松，其强度普遍低于细粒岩石。特别是岩石中粘土矿物的种类和含量．对于岩层的工程地质特性具有极其重要的意义，岩石中蒙脱石矿物含量较高时，将极大地降低了岩石的抗剪强度和地基承载力，也是工程地质条件最差的层位。如胜利煤田泥岩的粘土含量"~zg．5o％-8o％。其中蒙脱石矿物含量可达32％-60％，将对露天的正常生产带来网难除此之外。还有各种层面、沉积间断面、风化壳、构造破碎带、泥岩和砂岩的接触部位等．也是在工程地质勘查中必须注意查明的。

2．3构造因素

煤田中常见构造是断层和褶曲，断层对于露天煤矿来说的主要影响．是它作为一个不连续而存在于岩体之中，它破坏了岩体的完整性。在断层带未发生重胶结时，其本身的强度要远远低于岩石的强度，因此构成了岩体的软弱带，断层破裂面的存在往往对边坡稳定带来严重的威胁。露天边坡区中的局部构造，可能改变局部地段中岩层产状和坡面的关系，从而导致局部区段边坡不稳定现象，这也是露天工程地质勘查中值得注意的问题。

3结语

由于露天煤矿的开发，不同于煤矿床的地下开采，露天开采将煤层顶板以上的所有岩(土)全部剥离掉，涉及到边坡的稳定性、排土场的稳定性、剥离的强度及工程地质条件的各种因素。同时也改变了原有的自然平衡状态