宝日希勒南端帮时效边坡稳定性研究
0 引 言
神宝能源有限公司宝日希勒露天矿位于内蒙古呼伦贝尔陈巴尔虎旗煤田东部,设计生产能力为10 t/a,设计服务年限为124.8 a。开采过程中,采场多次发生大变形和滑坡,对矿区安全高效生产造成了巨大威胁,同时也给企业造成了重大经济损失。矿区主采煤层为1#煤,自2013年起,神宝露天煤矿开始延深开采3#煤,采深将增加近百米,采坑深达220 m,同时,内排推进速度也有所降缓,边坡暴露的时间增长,边帮及周边路面出现了滑塌、如何开裂等,影响露天矿安全生产,安全隐患凸显。因此,在露天矿山在开采期间,以最小成本、通过协调采矿方式[1-3]来控制边坡变形是矿山企业面临的重要课题。
根据该矿南帮边坡的变形情况,分析边坡变形,并依据室内岩土物理力学试验,对现状边坡稳定进行了分析,同时提出了边坡治理的方法。在此基础上,采用三维数值模拟手段,对该矿不同内排跟踪距条件下南端帮边坡的变形破坏规律进行了模拟与分析,研究了工作面推进过程中南帮边坡的应力与位移变化规律,确定了合理的内排跟踪距离,研究成果可为情况类似的矿山开采、边坡治理提供参考依据。
1 研究区地质特征
1.1 地层
矿区内岩(土)体划分为3大岩组,即第四系松散岩组、碎屑岩组和煤岩岩组。根据钻探补勘揭露,并结合以往煤田地质勘探资料,本区发育地层为白垩系下统大磨拐河组含煤段和第四系松散覆盖层[4]。
1)大磨拐河组(K1d),全区发育,按其岩性组合和含煤性,由下而上共分为砂砾岩段、泥岩段、中部砂砾岩段、砂泥岩段和含煤段等5个岩段,呈互层状,胶结差,强度较低。
2)第四系(Q),本区第四系十分发育,广泛分布于煤系地层之上,平均厚度18.90 m。岩性由黏土、砂质黏土、砂砾和腐植土等组成,其结构疏松,强度低。
1.2 软弱层
2)煤层已开采区域Y方向位移特征明显,由于此时煤层已全部采出,内排未及时跟进,该位置端帮边坡高度达到最大,约为110 m,边坡整体均发生塑性破坏,坡脚剪应力集中,Y方向位移达到最大。内排跟踪距120 m时端帮边坡变形破坏明显大于跟踪距为40 m时的相应情况。
通过对企业的经营活动进行有效监督,内部审计能够帮助企业预防风险,降低损失。从企业的价值方面来看,如果企业使用内部审计花费的成本小于能够预防或减少的损失的价值时,企业的价值就能增加,即内部审计带来的直接价值。同时,内部审计的存在对其他部门和企业的经营管理人员都会起到一定的震慑作用,无论内部审计是否发生问题,企业内部都不得不努力地改善工作的秩序和效率,提升绩效,也能够带动企业价值的增加,成为一种内部审计带来的间接价值。由此可见,内部审计既是企业改善治理效果的有效途径,同时也是增加企业价值的有效方法。
Arauco公司在密歇根州Grayling的新工厂,自2001年以来在美国建厂,在今年年底开业的时候(年产80万m3),将成为大陆最大的刨花板厂。
2 南帮边坡变形机理分析
宝日希勒露天煤矿边坡属于软岩边坡,经常发生不同规模的滑坡,严重威胁露天煤矿的安全生产。现场调查发现1#煤南端帮边坡坡底存在明显底鼓现象,呈东西走向,底鼓裂隙长度约10~30 m,隆起高度约10~20 cm,距离南帮煤岩接触面距离约150 m。
本次边坡变形原因主要有以下2点[4-5]:
1)南帮区域存在大量采空区,春季时矿方对空区进行了大规模的注浆,导致水分通过煤层裂隙进入煤层底板,而煤层底板为(砂质)泥岩,遇水后极易软化,导致其抗剪强度急剧下降。而且南帮基底(砂质)泥岩顺层缓倾,对边坡稳定不利,边坡易发生沿基底弱层的蠕动变形。
2)煤层上覆岩体剥离后,未及时开采煤层及压脚,导致边坡暴露的时间较长,边坡逐渐发生向临空面方向的蠕变,这种蠕滑变形发生缓慢而持续时间长,最后可形成后缘拉裂的变形破坏。最终南帮边坡以“剪切—滑移—拉裂”形式发生变形破坏。
3 边坡稳定分析及治理
3.1 岩土体物理力学参数
依据现场的钻探采取样,进行室内岩土体物理、强度试验,试验确定的计算参数见表1所示。
3.2 现状边坡稳定性分析
表1 边坡岩土体物理力学参数
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岩性 容重/(kN·m-3)内聚力/kPa内摩擦角/(°)弹性模量/GPa 泊松比排弃物表土层砂砾岩砂泥岩互层1#煤泥质砂岩弱层16.8 19.2 19.5 19.7 13.2 19.5 15.0 4.0 21.0 37.0 59.0 163.0 89.0 9.5 16.0 17.0 24.4 18.2 35.2 26.0 8.0 0.018 0.044 0.750 1.013 0.998 1.872 0.035 0.411 0.389 0.327 0.299 0.223 0.287 0.326
(1)与耕地面积最相关的因素是人口密度(X2)。人口密度提高1人/km2,耕地面积就减少0.415×104hm2。人口密度是衡量城市化水平的一项指标,人口密度越大,则城市化水平越高。城市用地主要以外延扩展为主,占用的主要是优质平坦的耕地[13]。城市地区有比其他地区更快的发展速度和更高的效益,因此产生了城市发展对用地的大量需求和城市用地的扩张,耕地面积不断减少[17-18]。
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图1 边坡稳定计算结果
3.3 边坡稳定治理方案
常见的露天煤矿滑坡防治措施有削坡、压脚、支挡及加固等。考虑到矿区1#煤层尚未开采、煤层上覆岩土体主要为第四系等特征,本次采用对南端帮下1#煤进行窄条带快速推进、及时内排压脚的方案进行潜在滑坡区的煤层开采及边坡治理[4],在确保采场边坡安全的情况下回收煤炭资源。
治理方案:自南帮西侧第一条带开采后,在南帮610 m平盘排弃砂泥岩,长度为115 m,单台阶段高26 m,当610 m平盘达到一定排弃安全距离时,在625 m平盘排弃砂泥岩,排弃长度137m,该段段高为20 m。南帮压脚宽度为470 m,共需排弃物料体积294.5万m3。采用该方案后南帮边坡整体稳定性系数达到1.204,满足边坡安全储备要求,边坡处于稳定状态。
高校国有资产的管理要始终以人为本,坚持以学校的长远发展和学生的成长为需要配置资源。主动树立“我要管”的思想意识,将单纯的对物的管理提到对人的管理上来。
4 边坡治理效果数值模拟
1)煤层未开采区域X方向位移特征差别不明显,端帮边坡变形破坏主要集中在坡脚与最上部填土层台阶位置;
3)为保证采煤具有足够的作业空间和边坡安全,内排压脚跟踪距L采用30~40 m为宜。
本次采用3DEC[7]计算软件进行边坡的变形破坏规律研究,初始地应力场平衡选用弹性准则,结合现场情况及室内试验成果,模型中剖分单元采用摩尔-库伦塑性破坏准则进行计算,而节理采用Coulomb slip屈服准则[8],为了达到研究目的,在不影响分析科学性的前提下对地质剖面进行了适当简化,三维数值分析模型东西方向长度为470 m,南北方向长度为500 m,竖直方向高度为151 m。
通过对比分析40 m和120 m时X方向位移云图,2种状态下边坡X方向位移特征主要体现在2个方面:①内排土场各台阶局部区域向X正方向的移动,特征是越接近坡脚位置,土体变形移动量越大;②煤层台阶向X负方向的移动。且2种状态下X方向位移特征区别不大。
由图4可知,当内排跟踪距L超过40~50m时,南帮边坡Y向水平位移出现增幅明显现象,边坡在回采1#煤层期间发生失稳的可能性增大,有可能威胁到采矿作业设备及工作人员的安全,而内排跟踪距小于30 m时,考虑现场电铲作业半径和卡车倒车等实际情况,不能满足设备作业所需空间,因此,建议内排跟踪距L采用30~40 m为宜。
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图2 内排跟踪距为40 m时Y方向位移云图
通过分析内排跟踪距为40 m和120 m时煤层未开采区域、煤层已开采区域、内排压脚位置区域的Y向位移剖面云图,可以得到以下结论:
为研究不同内排跟踪距下的南端帮边坡的变形破坏规律,同时验证压脚方案和煤层回采方案的科学性,基于现场工程地质特征与采矿条件,对内排跟踪距为 20、40、60、80、100 及 120 m 时南帮边坡的变形移动规律进行对比分析。
采用极限平衡法对南帮现状边坡稳定性进行分析,选取南帮边坡一个典型剖面,采用Spencer法进行最危险滑面的搜索计算[6],边坡稳定计算结果如图1所示,现状边坡稳定系数为1.031,安全储备不够。由于矿区南帮为剥离运输的主干道,一旦发生滑坡,将严重影响矿区的正常生产,因此,需对边坡进行治理。
根据已揭露的地层,全区发育软弱夹层,位于煤层顶板以下10~14 m,厚度2~5 cm,软弱层呈褐色、黑褐色,软塑状,其抗剪强度较低,内聚力,9.5 kPa,内摩擦角8°,对边坡稳定不利。
3)内排压脚作用明显,应力在内排土场与端帮接触面位置释放,该位置应力和位移特征明显,由于内排土场的抵抗作用,除最上部填土层自然沉降破坏外,基本不存在端帮边坡的变形破坏。
通过对比分析,内排跟踪距离L越小,边坡位移变形移动特征越不明显,变形范围越小,端帮边坡变形破坏程度越小,坡脚剪应力集中程度越弱,越有利于端帮边坡的稳定。
为了得到合适的内排跟踪距,对不同内排跟踪距条件下南帮边坡的最大Y向变形特征进行分析,绘制出端帮边坡Y向水平位移与内排跟踪距之间的关系曲线如图4所示。
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图3 内排跟踪距为120 m时Y方向位移云图
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图4 端帮边坡Y向位移与内排跟踪距关系
通过对比分析40 m和120 m时Y方向位移云图如图2和图3所示,2种状态下边坡Y方向位移特征存在明显差异。从变形移动范围角度讲,当内排跟踪距为40 m时,变形范围主要为煤层未开采区域和煤层已开采区域的煤层及上部20 m范围内的岩土层,变形移动最大值约为8 cm,当内排跟踪距为120 m时,煤层未开采区域和煤层已开采区域煤层及上部边坡岩土体均表现出不同程度的变形破坏,尤其以煤层已开采区域煤层附近长120 m、高60 m范围内岩体变形破坏最为明显,变形最大值达到15 cm,不利于该区域边坡的稳定,存在局部滑坡的危险。
本文根据2017年第四季度证监会行业分类,选取了2010年第一季度至2017年第四季度在证券市场中上市的生产性服务业行业,具体包括交通运输业、研发技术服务业、信息技术服务业、租赁和商务服务业。“营改增”前后企业税负及盈利能力变化情况体现“营改增”对企业的影响,选取在2012年之前上市的公司,在200多家家符合条件的公司中,又剔除了ST、*ST的上市公司、数据缺失与连续亏损的企业后,最后仅剩99家企业。本文所用的数据来自于样本上市公司季度报表以及国泰安数据库。
在采用窄条带快速推进开采时,开采边坡在短时间内由于坡脚开挖其稳定性会降低,应尽量减少该时段内的爆破震动导致边坡变形,同时,合理规划开采时间,避免雨季回采1#煤层。
GWR的参考值在局部估算时运用最小二乘法。该方法是以样本点的值对线性模型中未算出的参考值的基础值进行估算的方法,它的标准是使误差的平方和达到最低值。
5 结语
1)对于南端帮地表裂缝及坑底底鼓等边坡变形现象,成因总结如下:①水的作用导致岩土层抗剪强度降低;②边坡暴露时间过长;③未及时压脚;
2)现状边坡安全储备不足,通过以窄条带快速推进、及时内排压脚的方案回采治理后,边坡稳定系数可到达1.204,满足现场生产需要;
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本组108例(130处)女性乳腺肿块患者均为我院2014年1月—2015年3月的收治对象,均接受临床活检或手术病理确诊,且可触及乳腺肿块。年龄21~73岁,平均(52.8±6.5)岁;病变性质:良性58例,恶性50例。所有患者资料均完整,对本研究均知情同意,既往无乳腺整形史及胸部放化疗史。
1)业务流程一体化。结合测绘标准制修订管理实际办理业务的需求,实现了测绘标准制修订管理、测绘标准管理和查询、标准信息浏览等业务的一体化管理,较大地提高了测绘标准管理的科学性和工作效率。
3.2.2 公共文件管理模块。完成 学校顶岗实习各种规章制度、顶岗实习各类资料的管理功能。主要包括顶岗实习管理系统的使用说明、顶岗实习管理制度、顶岗实习总结报告模板等,便于师生查看和下载。
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