南桐煤矿矸石山的稳定性分析及防治措施研究

摘要

重庆南桐矿业公司下属南桐煤矿开采已经60余年,现已形成一、二、三级矸石山,总高差197m。2001年8月5日二级矸石山东侧南段,暴雨后曾发生矸石小规模垮塌现象,垮塌范围长约30m,宽约10m,面积约300m~2,方量约400m~3,垮塌距离约15m。2004年6月,同在万盛区的东林煤矿三级矸石山在暴雨作用下产生矸石大规模滑塌,致使矸石山下方胡家沟居民房屋、耕地、农田毁坏,造成了人员伤亡,造成了严重的经济损失,严重影响了社会稳定,故对矸石山的稳定分析及治理就显得尤为迫切和重要。本文就以南桐煤矿矸石山的工程地质勘察工作为基础,对该矸石山的稳定性进行了分析,并进行了治理设计。具体开展的主要工作有:①严格按照相应规范、规程及标准,采用工程地质测绘、工程地质勘探,对南桐煤矿矸石山进行了勘察工作,查明了矸石山区域的工程地质条件,掌握了地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件、地震及不良地质现象等地质情况。②采用原位测试及室内土工试验等手段对南桐煤矿矸石山岩土体进行了物理力学参数的测试。对实践中常用的测试煤矸石物理力学参数的测试方法进行了介绍,提出了应用时的注意事项。根据南桐煤矿矸石山测试数据,通过查阅文献,结合其他矸石测试数据,较系统总结、分析了矸石散体基本物理力学特性,研究了矸石散体的力学特征。③按矸石山的堆积特征,将矸石山分为稳定基底、软弱基底和倾斜基底三类情况,分别分析了基底情况对煤矿矸石山失稳模式的影响,并由此归纳出煤矿矸石山山体内部滑动、沿矸石山与基底接触面滑动和穿越基底滑动等三种失稳模式。④针对南桐煤矿矸石山的基底情况,对南桐煤矿矸石山进行了内部滑动、沿基底接触面滑动二种稳定性分析,分别应用圆弧法、折线法进行了稳定性计算,在定性分析和定量计算的基础上对矸石山进行了稳定性评价。⑤由于存在安全隐患,需对南桐煤矿矸石山进行治理。论文在提出治理措施的基础上,对治理工程进行了设计。通过本文的研究,阐明了南桐煤矿矸石山区域的工程地质条件,对矸石山的稳定性进行了较全面的分析和计算,作出了客观科学的评价,并做出了整治工程设计。

目录

中文摘要

英文摘要

1 绪论

1.1 课题研究的背景

1.2 论文研究的目的和意义

1.3 国内外研究现状

1.3.1 国内外矸石的分类研究

1.3.2 煤矸石的综合利用研究

1.3.3 煤矸石的特性及组成研究

1.3.4 矸石工程性质的研究

1.3.5 矸石山稳定分析方面的研究

1.4 本文的主要研究内容、思路及技术路线

1.4.1 本文的主要研究内容及思路

1.4.2 本文研究的技术路线

2 矸石山稳定性分析方法及应用研究

2.1 矸石山失稳模式分析

2.1.1 矸石山基底情况对失稳模式的影响

2.1.2 按滑动面所处位置对失稳模式分类

2.2 矸石山稳定性分析方法

2.2.1 矸石山稳定的影响因素

2.2.2 矸石山稳定分析方法

3 煤矸石岩土体物理力学参数获取方法研究

3.1 岩土体物理力学参数试验

3.1.1 含水率试验

3.1.2 密度试验

3.1.3 土体颗粒分析试验

3.1.4 固结试验

3.1.5 三轴压缩试验

3.2 煤矸石物理力学参数测试方法

3.2.1 测试方法的选择及要求

3.2.2 主要测试方法

3.3 煤矸石基本物理力学特性分析

3.3.1 煤矸石结构特征的表征

3.3.2 煤矸石的级配特征

3.3.3 煤矸石的抗剪强度

3.3.4 煤矸石压缩变形的特点

3.3.5 煤矸石的渗透性

4 南桐煤矿矸石山稳定性分析

4.1 工程背景

4.2 场区自然地理条件

4.2.1 位置与交通

4.2.2 气象及水文

4.3 场区工程地质条件

4.3.1 地形地貌

4.3.2 地层岩性

4.3.3 地质构造

4.3.4 水文地质条件

4.3.5 地震及不良地质现象

4.3.6 人类工程活动

4.4 南桐煤矿矸石山稳定性分析

4.4.1 计算方法的选取

4.4.2 计算剖面的确定

4.4.3 计算工况

4.4.4 计算参数的选取

4.4.5 稳定性计算方法及计算公式

4.4.6 稳定性计算结果

4.5 稳定性评价

4.5.1 根据地质环境条件及地面调查评价

4.5.2 根据稳定性计算结果评价

5 矸石山治理工程设计

5.1 治理工程概况

5.2 工程布置及主要治理工程

5.2.1 工程布置

5.2.2 主要治理工程

5.3 治理工程设计

5.3.1 设计标准与设计指标

5.3.2 分项工程设计

5.3.3 工程量

5.4 工程监测设计

5.4.1 监测工程的目的与任务

5.4.2 设计原则与依据

5.4.3 监测工程布置

5.4.4 监测工作量

5.5 施工组织设计

5.5.1 施工条件

5.5.2 料场选择与开采

5.5.3 信息法施工及施工工序

6 主要结论及建议

6.1 主要研究结论

6.2 建议及存在的问题

致谢

参考文献

附录