基于降低生产影响度的露天煤矿工作帮滑坡治理方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010807925.2 (22)申请日 2020.08.12 (71)申请人 煤炭科学技术研究院有限公司 地址 100013 北京市朝阳区和平街青年沟 路5号 申请人 北方魏家峁煤电有限责任公司 (72)发明人 郑开慧张永贵赵汝辉周游 刘宇艾畅刘峰潘奇波郝伟 刘东兵李岗刘玉凤任鹏 闫杰罗霄郭夏飞王东宇 (74)专利代理机构 北京五洲洋和知识产权代理 事务所(普通合伙) 11387 代理人 刘春成刘素霞 (51)Int.Cl. G06Q 10/04(2012.01) G06Q。

2、 50/02(2012.01) E02D 17/20(2006.01) E02D 1/02(2006.01) E02D 33/00(2006.01) (54)发明名称 一种基于降低生产影响度的露天煤矿工作 帮滑坡治理方法 (57)摘要 本发明提供一种基于降低生产影响度的露 天煤矿工作帮滑坡治理方法, 包括以下步骤: S1、 实地踏勘, 根据现场踏勘情况设立初设警戒线, 以保障相邻工作面正常生产, 不影响生产进度; S2、 工程勘探, 实地取样进行岩石物理实验, 明确 滑坡区地质情况; S3、 在滑坡区布置监测线, 对滑 坡区进行地表和深部变形监测; S4、 潜在滑移趋 势预测, 以确定滑坡影响。

3、范围, 针对滑坡影响范 围再次设置警戒区域以确定生产区; 通过精准确 定滑坡影响最小范围, 使工作帮可剥离区域最大 化, 将滑坡影响时间、 影响范围降到最低, 在安全 的前提下, 不影响正常的剥离作业, 加快露煤速 度, 保证可采煤量, 完成生产任务, 提升企业应急 处置能力, 降低了工作帮滑坡对生产的影响度。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 112132311 A 2020.12.25 CN 112132311 A 1.一种基于降低生产影响度的露天煤矿工作帮滑坡治理方法, 其特征在于, 所述滑坡 治理方法包括以下步骤: S1、 实地踏勘, 根据现场踏勘情况设立初设警戒线, 以保障。

4、相邻工作面正常生产; S2、 工程勘探, 实地取样进行岩石物理实验, 明确滑坡区地质情况; S3、 在滑坡区布置监测线, 对滑坡区进行地表和深部变形监测; S4、 预测潜在滑移趋势, 以确定滑坡影响范围, 根据滑坡影响范围设立终设警戒线以确 定生产区。 2.根据权利要求1所述的基于降低生产影响度的露天煤矿工作帮滑坡治理方法, 其特 征在于, 所述S1具体为, 通过裂缝的横截面大小或宽度、 塌陷的深度、 隆起的高度确定宏观 滑坡范围, 并结合作业区域爆破扰动、 挖掘扰动影响范围, 设立初设警戒线; 所述初设警戒线的范围大于宏观滑坡范围、 爆破扰动影响范围以及挖掘扰动影响范 围。 3.根据权利要求。

5、2所述的基于降低生产影响度的露天煤矿工作帮滑坡治理方法, 其特 征在于, 所述初设警戒线由初设挡土墙制作; 优选地, 所述初设挡土墙的高度为1.5米。 4.根据权利要求1所述的基于降低生产影响度的露天煤矿工作帮滑坡治理方法, 其特 征在于, 所述S2包括以下步骤: S201、 通过地质钻孔, 获取滑坡区内地层分布、 产状、 地质构造发育情况, 探测水文地质 情况, 以获得滑坡区内的地质情况探察结果; S202、 根据S201中地质情况探察结果, 确定各地层物理力学参数。 5.根据权利要求4所述的基于降低生产影响度的露天煤矿工作帮滑坡治理方法, 其特 征在于, 在所述S201中, 在滑坡区附近的。

6、地表均布三个钻孔, 在滑坡区向斜两翼处各设一个 钻孔, 以确定滑坡区域的地质情况。 6.根据权利要求4所述的基于降低生产影响度的露天煤矿工作帮滑坡治理方法, 其特 征在于, 在所述S202中, 运用边坡分析软件, 代入岩土物理力学参数, 对比工作帮滑坡前后 工程地质模型, 判断滑坡规模及特征, 利用反分析法验算岩石物理力学参数。 7.根据权利要求1所述的基于降低生产影响度的露天煤矿工作帮滑坡治理方法, 其特 征在于, 所述S3具体为, 在滑坡区布设自动监测设备, 所述自动监测设备进行地表监测以用 于查看变形方向分析趋势; 地质钻孔中安装测斜仪进行深部变形监测, 确定滑带层位, 以推测滑体破坏模。

7、式, 并计 算滑体方量。 8.根据权利要求7所述的基于降低生产影响度的露天煤矿工作帮滑坡治理方法, 其特 征在于, 所述自动监测设备为自动边坡监测仪, 多个自动边坡监测仪形成一条监测线, 滑坡 区并排布置多条监测线, 各所述监测线上均匀设置有至少3个自动边坡监测仪。 9.根据权利要求1所述的基于降低生产影响度的露天煤矿工作帮滑坡治理方法, 其特 征在于, 所述S4具体为, 运用颗粒流原理模拟, 预测潜在滑移趋势, 以确定出滑坡影响范围, 根据滑坡影响范围终设警戒线以确定生产区。 10.根据权利要求9所述的基于降低生产影响度的露天煤矿工作帮滑坡治理方法, 其特 征在于, 所述终设警戒线采用终设挡。

8、土墙制作, 所述终设挡土墙的高度为1.5米。 权利要求书 1/1 页 2 CN 112132311 A 2 一种基于降低生产影响度的露天煤矿工作帮滑坡治理方法 技术领域 0001 本发明属于露天矿滑坡治理技术领域, 具体涉及一种露天煤矿工作帮的滑坡治理 方法。 背景技术 0002 露天矿边帮指矿场四周所有台阶坡面、 平盘(或平台)和倾斜坑线组成的总体, 工 作帮指由工作台阶所组成、 正在进行开采的边帮或其一部分。 工作帮一旦发生滑坡, 势必影 响相邻工作面剥离作业, 从而影响产煤速度, 进而影响企业当月经济效益。 0003 目前, 排土场边坡的防治技术非常成熟, 但排土场边坡的防治技术并不适用。

9、于有 爆破、 挖掘扰动及到处是人员和设备的工作帮滑坡情形。 工作帮局部滑坡既要保证安全第 一的大前提, 也得兼顾完成生产任务的目标, 所以需要一种降低生产影响度的露天煤矿工 作帮的滑坡治理方法。 0004 因此, 需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。 发明内容 0005 本发明的目的在于提供一种基于降低生产影响度的露天煤矿工作帮滑坡治理方 法以解决目前工作帮局部滑坡对生产影响度造成影响的问题。 0006 为了实现上述目的, 本发明提供如下技术方案: 0007 一种基于降低生产影响度的露天煤矿工作帮滑坡治理方法, 所述滑坡治理方法包 括以下步骤: 0008 S1、 实地踏勘, 根据现。

10、场踏勘情况设立初设警戒线, 以保障相邻工作面正常生产; 0009 S2、 工程勘探, 实地取样进行岩石物理实验, 明确滑坡区地质情况; 0010 S3、 在滑坡区布置监测线, 对滑坡区进行地表和深部变形监测; 0011 S4、 预测潜在滑移趋势, 以确定滑坡影响范围, 根据滑坡影响范围终设立设警戒线 以确定生产区。 0012 如上所述的基于降低生产影响度的露天煤矿工作帮滑坡治理方法, 作为优选方 案, 所述S1具体为, 通过裂缝的横截面大小或宽度、 塌陷的深度、 隆起的高度确定宏观滑坡 范围, 并结合作业区域爆破扰动、 挖掘扰动影响范围, 设立初设警戒线; 0013 所述初设警戒线的范围大于宏。

11、观滑坡范围、 爆破扰动影响范围以及挖掘扰动影响 范围。 0014 如上所述的基于降低生产影响度的露天煤矿工作帮滑坡治理方法, 作为优选方 案, 所述初设警戒线由初设挡土墙制作; 0015 优选地, 所述初设挡土墙的高度为1.5米。 0016 如上所述的基于降低生产影响度的露天煤矿工作帮滑坡治理方法, 作为优选方 案, 所述S2包括以下步骤: 0017 S201、 通过地质钻孔, 获取滑坡区内地层分布、 产状、 地质构造发育情况, 探测水文 说明书 1/4 页 3 CN 112132311 A 3 地质情况, 以获得滑坡区内的地质情况探察结果; 0018 S202、 根据S201中地质情况探察结。

12、果, 确定各地层物理力学参数。 0019 如上所述的基于降低生产影响度的露天煤矿工作帮滑坡治理方法, 作为优选方 案, 在所述S201中, 在滑坡区附近的地表均布三个钻孔, 在滑坡区向斜两翼处各设一个钻 孔, 以确定滑坡区域的地质情况。 0020 如上所述的基于降低生产影响度的露天煤矿工作帮滑坡治理方法, 作为优选方 案, 在所述S202中, 运用边坡分析软件, 代入岩土物理力学参数, 对比工作帮滑坡前后工程 地质模型, 判断滑坡规模及特征, 利用反分析法验算岩石物理力学参数。 0021 如上所述的基于降低生产影响度的露天煤矿工作帮滑坡治理方法, 作为优选方 案, 所述S3具体为, 在滑坡区布。

13、设自动监测设备, 所述自动监测设备进行地表监测以用于查 看变形方向分析趋势; 0022 地质钻孔中安装测斜仪进行深部变形监测, 确定滑带层位, 以推测滑体破坏模式, 并计算滑体方量。 0023 如上所述的基于降低生产影响度的露天煤矿工作帮滑坡治理方法, 作为优选方 案, 所述自动监测设备为自动边坡监测仪, 多个自动边坡监测仪形成一条监测线, 滑坡区并 排布置多条监测线, 各所述监测线上均匀设置有至少3个自动边坡监测仪。 0024 如上所述的基于降低生产影响度的露天煤矿工作帮滑坡治理方法, 作为优选方 案, 所述S4具体为, 运用颗粒流原理模拟, 预测潜在滑移趋势, 以确定出滑坡影响范围, 根据。

14、 滑坡影响范围终设警戒线以确定生产区。 0025 如上所述的基于降低生产影响度的露天煤矿工作帮滑坡治理方法, 作为优选方 案, 所述终设警戒线采用终设挡土墙制作, 所述终设挡土墙的高度为1.5米。 0026 与最接近的现有技术相比, 本发明提供的技术方案具有如下优异效果: 0027 本申请的滑坡防治方法, 在生产帮发生局部滑坡后, 首先初设警戒线, 保证帮助滑 坡区域相邻工作面的正常生产, 不影响生产进度; 然后通过工程勘探与滑坡区监测, 预测滑 坡区域的潜在滑移趋势, 从而更加精准的确定滑坡影响范围, 针对滑坡影响范围终设警戒 线, 终设警戒线的区域为非生产区, 工作帮上非生产区之外的部分为。

15、生产区, 通过精准确定 滑坡影响最小范围, 使得工作帮可剥离区域最大化, 将滑坡影响时间、 影响范围降到最低, 在安全的前提下, 不耽误剥离作业, 加快露煤速度, 保证可采煤量, 完成生产任务, 提升企业 应急处置能力, 降低了工作帮滑坡对生产的影响度。 附图说明 0028 图1为本发明实施例中露天煤矿工作帮滑坡治理方法的流程示意图; 0029 图2为本发明实施例中露天煤矿工作帮滑坡治理方法的过程示意图。 0030 图中: 11、 工作帮; 12、 台阶; 13、 斜坡道; 21、 斜坡裂缝; 22、 初设警戒线; 23、 地质钻 孔; 24、 监测线; 25、 终设警戒线。 具体实施方式 0。

16、031 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述, 显然, 所描述的实施 例仅仅是本发明的一部分实施例, 而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例, 本领域普 说明书 2/4 页 4 CN 112132311 A 4 通技术人员所获得的所有其他实施例, 都属于本发明保护的范围。 0032 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。 需要说明的是, 在不冲突的情 况下, 本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。 0033 本发明中的生产影响度是指受滑坡影响区域不能剥离工作线长度与无滑坡影响 情况下剥离工作线长度比值, 也即露天煤矿工作帮滑坡对生产造成的影响程度。 0034。

17、 根据本发明的具体实施例, 本发明提供一种露天煤矿工作帮滑坡治理方法, 如图1 和图2所示, 露天煤矿工作帮滑坡治理方法包括: 0035 (1)实地踏勘, 设立初设警戒线, 保障相邻工作面正常生产。 0036 实地勘探, 通过裂缝的横截面大小或宽度(单位厘米)、 塌陷的深度(单位米)、 隆起 的高度(单位厘米)等情况确定宏观滑坡范围, 在工作帮11中, 靠近地表第一个工作帮和第 二个工作帮出现了圈椅状滑坡裂缝21, 滑坡裂缝21及两个工作帮的台阶12, 工作帮的长度 约300米, 滑坡区的长度是工作帮的1/5。 在工作帮11上设置有斜坡道13, 斜坡道13用于本层 工作帮与相邻工作帮的连通, 。

18、便于运输工具的通行。 0037 结合作业区域爆破扰动、 挖掘扰动影响范围, 设立初设警戒线22, 具体的, 爆破扰 动范围与装药量的多少有关, 挖掘扰动范围小于30米, 而初设警戒线22的范围大于宏观滑 坡范围、 爆破扰动影响范围以及挖掘扰动影响范围; 初设警戒线22具体范围如下, 上部警戒 线在地表外侧50米, 下部警戒线在煤底板, 左侧警戒线在左侧裂缝向外100米, 右侧警戒线 在右侧裂缝向外100米。 0038 初设警戒线22用初设挡土墙制作, 初设挡土墙高度为卡车轮胎直径的2/53/5, 卡车轮直径为3.7米, 具体的初设挡土墙高度范围为1.482.22米; 可选地, 初设挡土墙高 度。

19、为1.5米, 初设挡土墙的上顶宽度1米。 0039 (2)工程勘探, 岩石物理试验, 明确滑坡区地质情况。 0040 通过地质钻孔获取滑坡区内地层分布、 产状、 地质构造发育情况, 该区域自上而下 依次是第四系黄土、 第三系红土、 岩石、 煤, 滑坡区域存在小向斜, 核部为红土, 两翼为黄土。 0041 地质钻孔23主要设置在上部地表, 地表布设3个, 间距100米, 各平盘根据构造重点 布置, 向斜两翼处设2个。 探测水文地质情况, 在地质钻孔中加装测斜仪, 以测出软弱结构 面, 从而确定出边坡滑出面, 该区域主要受大气降水补给, 在黄土与红土接触面、 黄土与岩 石接触面有多个出水口。 00。

20、42 在本实施例中, 在地质钻孔中安装测斜仪, 确定了滑带层位在土岩接触面, 推测出 滑体呈剪切破坏模式, 经计算滑体方量为125万立方米。 0043 (3)岩石物理力学性质试验研究, 滑坡反分析验证岩土物理力学性质。 0044 根据第(2)步中地质钻孔获取滑坡区内地层分布、 产状、 地质构造发育情况的探测 结果, 进行土体密度及含水率试验、 界限含水率试验、 直接剪切试验, 确定各地层物理力学 参数。 0045 利用已确定的岩土物理力学参数, 对比工作帮滑坡前后工程地质模型, 判断滑坡 规模及特征, 验算参数准确性, 运用FLAC3D软件计算滑坡区稳定性系数。 0046 (4)布置监测线, 。

21、进行地表和深部变形监测。 0047 在滑坡区布设自动监测设备, 所述自动监测设备进行地表监测以用于查看变形方 向分析趋势; 自动监测设备为自动边坡监测仪, 多个自动边坡监测仪形成一条监测线24, 滑 说明书 3/4 页 5 CN 112132311 A 5 坡区并排布置多条监测线24, 具体的, 在滑坡区并排布置三条监测线24, 每条监测线24上均 匀布设有三个自动边坡监测仪, 自动边坡监测仪通过GPS定位实时观测岩移情况; 相邻的检 测线24间距200米, 具体视情况可加密监测线的布置, 从而实时观测岩移方向及速度, 预测 预报滑坡事故。 0048 (5)预测潜在滑移趋势, 精准确定滑坡影响。

22、范围, 针对滑坡影响范围再次设置终设 警戒线区域以确定生产区。 0049 运用颗粒流原理模拟滑坡位移, 滑坡区滑体最远滑出距离为60米。 针对滑坡影响 范围设立终设警戒线25, 终设警戒线25的区域为非生产区, 工作帮上非生产区之外的部分 为生产区; 终设警戒线25的范围是: 上部至第一个台阶坡顶线, 最下部至第四个台阶坡顶 线, 两侧与裂缝基本重合。 终设警戒线25使用终设挡土墙制作, 终设挡土墙为高度1.5米的 连续挡土墙。 0050 本申请中的颗粒流原理为颗粒流程序数值模拟技术, 颗粒流程序数值模拟新技术 理论基础是Cundall(1979)提出的离散单元法, 用于颗粒材料力学形态分析,。

23、 如颗粒团粒体 的稳定、 变形及本构关系, 专门用于模拟固体力学大变形问题。 选用颗粒流离散单元法, 可 直观反映滑体上颗粒的分布、 运移过程。 采用无规则排列生成的颗粒, 通过如下三种方法确 定: 第1种方法为半径扩展法, 第2种方法为挤压排斥法, 第3种方法为自重沉降法, 然后进一 步分析滑坡影响范围并估算滑坡影响范围经验值, 从而更加精准的确定滑坡的影响范围。 由于颗粒流程序数值模拟技术属于现有技术, 在本申请中不再具体展开赘述。 0051 综上所述, 本申请提供的工作帮滑坡治理方法中, 非施工区域严禁剥离作业, 施工 区域可正常剥离作业, 但爆破时应放小炮, 减少炸药使用量。 剥离作业。

24、未停歇, 剥离位置最 大化, 当月开采出滑坡区下方煤炭8万吨, 与滑坡处置不当相比, 当月经济效益800万元。 0052 从上面的描述和实践可知, 本发明提供的露天煤矿工作帮滑坡治理方法, 与现有 排土场滑坡治理方法相比, 具有以下优点: 0053 (1)全面考量, 保障安全, 工作帮到处是作业的人员和设备, 通过裂缝的横截面大 小或宽度、 塌陷的深度、 隆起的高度等情况宏观把握滑坡范围, 严禁人员和设备进入, 保障 安全。 滑坡区周边剥离作业, 伴随岩石爆破、 电铲剥离, 所产生的扰动可能诱使边坡次生滑 坡, 初设警戒, 保障安全。 0054 (2)精确范围, 保障生产, 工作帮滑坡不仅影响矿山安全, 还影响生产运营, 运用颗 粒流原理模拟, 预测潜在滑移趋势, 精准确定滑坡影响范围, 确定生产区, 保证剥离作业, 加 快露煤速度, 完成生产任务, 降低滑坡对生产的影响度。 0055 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已, 并不用以限制本发明, 凡在本发明的精 神和原则之内, 所作的任何修改、 等同替换、 改进等, 均在本发明待批权利要求保护范围之 内。 说明书 4/4 页 6 CN 112132311 A 6 图1 说明书附图 1/2 页 7 CN 112132311 A 7 图2 说明书附图 2/2 页 8 CN 112132311 A 8 。

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