石梯子西沟煤矿边坡地质灾害评估报告-14-12-14 - 图文

安徽惠洲地质安全研究院股份有限公司 Anhui Huizhou Institute of Geology and Security Co., Ltd.

报告编号 XJ-2014-12-14

新疆呼图壁县石梯子西沟煤矿

办公楼、职工公寓和单身宿舍 东侧边坡稳定性安全评估报告

新疆呼图壁县石梯子西沟煤矿 安徽惠洲地质安全研究院股份有限公司

二〇一四年十二月

石梯子西沟煤矿办公楼、职工公寓和单身宿舍东侧边坡项目名称 稳定性安全评估报告 实施地点 实施单位 新疆呼图壁县石梯子西沟煤矿 安徽惠洲地质安全研究院股份有限公司 设计提 交单位 安徽惠洲地质安全研究院股份有限公司（签章） 报告编制 技术负责 技术顾问 赵建忠 吴记军 赵建忠 报告审核 项目负责 高庆阳 徐衍良 余永昌 刘盛东 张平松 吴荣新 安徽惠洲地质安全研究院股份有限公司目前获得安徽省科研单位；安徽省高新技术企业、高新技术产品称号；安徽省软件企业、软件企业称号；水文地质、工程地质、环境地质调查、地球物理勘查、地质钻探资质。 总部地址：安徽省合肥市天智路5号3栋4F 网址：www.ahhzi.com Email: ahhuizhou@126.com 联系电话:0551-5360990 / 5392857 新疆分院：新疆乌鲁木齐市沙依巴克区桃园路135号（煤矿安全培训中心对面） 联系电话：0991-4512658 / 13565889717 Email：1520087211@qq.com

目 录

第一章 序言 ................................................................................................................... 1

第一节 评价目的 ....................................................................................................... 1 第二节 评价任务 ....................................................................................................... 1 第三节 以往调查工作 ............................................................................................... 2 第二章 地质环境条件 ....................................................................................................... 4

第一节 位置与交通 ................................................................................................... 4 第二节 地形地貌 ..................................................................................................... 5 第三节 水文气象特征 ............................................................................................... 5 第四节 地震 ............................................................................................................... 6 第五节 区域地质构造 ............................................................................................... 8 第六节 区域地层 ....................................................................................................... 8 第七节 区域水文地质特征 ..................................................................................... 10 第八节 植被类型及分布特征 ................................................................................. 13 第三章 地质调查 ............................................................................................................. 14

第一节 地质环境背景调查 ..................................................................................... 14 第二节 办公楼东侧边坡地质勘查 ......................................................................... 21 第三节 职工公寓、单身宿舍边坡地质勘查 ......................................................... 25 第四节 办公楼、职工公寓和单身宿舍东侧边坡地质剖面分析 ......................... 30 第四章 地球物理勘测 ..................................................................................................... 33

第一节 工程概况 ..................................................................................................... 33 第二节 地球物理探测前提 ..................................................................................... 33 第三节 探测原理 ..................................................................................................... 34 第四节 现场测线布置及仪器设备 ......................................................................... 35 第五节 综合物探成果分析 ..................................................................................... 39 第五章 边坡安全性分区评估 ......................................................................................... 43

第一节 定性评估依据 ............................................................................................. 43 第二节 东侧边坡安全评估 ..................................................................................... 50 第六章 边坡地质灾害防治措施及建议 ......................................................................... 56

第一节 边坡地质灾害防治目的 ............................................................................. 56 第二节 边坡地质灾害的预防防与处理措施 ......................................................... 56 第三节 边坡地质灾害监测与预报 ......................................................................... 63 第七章 总结与建议 ........................................................................................................... 65

第一节 勘查工作总结 ............................................................................................. 65 第二节

建议 ............................................................................................................. 66

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第一章 序言

自治区煤炭工业管理局、新疆煤矿安全监察局组成项目验收委员会，于2014年11月25-27日对石梯子西沟煤矿90万吨/年改扩建项目进行了竣工验收。验收委员会形成了“新疆呼图壁县石梯子西沟煤矿90万吨/年改扩建工程项目竣工验收报告书”， 在验收意见存在的主要问题中，提出了“煤矿办公楼、职工公寓和单身宿舍建在山体下，受山体滑坡等地质灾害威胁，煤矿应在2014年12月底前委托有资质的中介机构对山体滑坡、坠石等安全隐患进行评估；如有此类隐患,应提出治理方案,煤矿应根据中介机构提出的治理方案开展地质灾害治理工作，治理工作完成后中介机构应进行评估，达到灾害治理要求后将评估结果报自治区煤炭工业管理局备案。在此期间煤矿应制定并采取保证办公楼、职工公寓人员安全的应急预案”，并要求该矿按照验收意见限定的时限完成，昌吉州煤炭工业管理局会同呼图壁县煤炭工业管理局督促整改。

石梯子西沟煤矿根据验收委员会验收意见要求，立即进行了落实，委托安徽惠洲地质安全研究院股份有限公司(以下简称“公司”)对该地质安全隐患进行安全评估，公司严格按照国家技术规范、规定，对验收意见提出的区域，进行了一系列地质灾害勘查、调查、探测等大量相关工作，经对资料全面分析论证后，提交了《石梯子西沟煤矿办公楼、职工公寓和单身宿舍东侧边坡安全评估报告》，并对隐患治理提出了防治措施及建议。

第一节 评价目的

根据项目验收委员会“新疆呼图壁县石梯子西沟煤矿90万吨/年改扩建工程项目竣工验收报告书”验收意见要求，按照国务院《地质灾害防治条例》和国土资源部《全国地质灾害防治规划》规定，对石梯子西沟煤矿办公楼、职工公寓和单身宿舍东侧边坡原地质灾害调查与区划基础上，开展针对边坡中滑坡、崩塌坠石地质灾害进行勘查、探查，提高调查精度，防止地质灾害发生，为减灾防灾提供基础地质依据。

第二节 评价任务

1、开展区域地质条件调查，查明岩土体结构、条件、发育分布规律及形成机理，分析发展趋势，对边坡进行地质安全评估。

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2、勘查周边是否出现滑坡、崩塌地质灾害，了解其分布范围、规模、结构特征、影响因素和诱发因素等，并对其复活性和危险性进行评估。

3、收集气象水文资料，调查水文地质条件，分析降水等诱发因素对滑坡、崩塌坠石发生的影响，进行地质灾害预警区划。

4、对办公楼、职工公寓和单身宿舍东侧边坡进行地质安全性评估。

第三节 以往调查工作

在原生产能力建矿初期以及目前矿井技改阶段，矿井及附近区域地质勘查勘探先后主要开展以下几项工作：

1、1975年～1978年，新疆地质局区域调查大队进行了系统正规的石场幅（K—45—Ⅱ）、呼图壁河幅（K—45—Ⅲ）1：20万区域地质调查，将侏罗系按西北地层表统一划分为下统八道湾组（J1b）、三工河组（J1s）、中统西山窑组（J2x）和头屯河组(J2t)、上统齐古组（J3q）和喀拉扎组（J3k），对区域构造格架进行了系统的研究；其成果为后来地质工作一直引用。

2、1981年～1988年，新疆地矿局第一地质大队在准南煤田西段头屯河至四棵树一带进行了1：5万煤炭资源带钻远景调查，并提交了《新疆准南煤田西段煤炭资源远景调查地质报告》。该报告对本勘探区及外围一带中、新生界地层构造、岩相古地理特征进行了系统研究和详细划分，大致了解了区域上含煤地层的岩性、厚度、接触关系，煤层的层位、层数、结构、分布规律及煤质、煤岩特征。

3、2002年，该煤矿为进行年产9万吨矿井技术改造提供所需地质资料，由新疆地矿局第九地质大队在其开采范围内开展了生产地质勘查工作，完成了1：5000地形地质、水文地质测量2.0平方千米，实测勘探线剖面3740米，生产井调查2个，井巷测量3790米，采集测试样品14件。基本查明该范围内构造形态，含煤地层层序和煤层的层数、层位、厚度、结构和可采范围；控制了煤层露头，了解了各主要煤层煤质特征、工艺性能，确定了煤类；调查了生产井的开采情况，划定了采空区，初步查明矿区水文地质、工程地质条件及火烧范围。

4、2006年9月，呼图壁县石梯子西沟煤矿由于在扩建和开采活动中，发现煤层古火烧区深度发生了明显变化，为调整矿山扩建设计提供地质依据，该煤矿委托新疆地矿局第九地质大队对其采矿区范围内古火烧情况进行核查，并核实了煤炭资源储量，提交了《新疆呼图壁县石梯子西沟煤矿矿产资源储量核实报告》，了解已封闭巷道突水情况，并测量了当时巷道内古火烧的位置、深度和强度。这为本次勘探工作中对火

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烧区的圈定提供了重要依据。

5、2008年3～11月，新疆地矿局第九地质大队经过野外施工，开展了1：5000地形地质、水文地质的填图工作、1：2000地形地质剖面测量和1：5000地面磁法测量、钻探施工、地球物理测井，以及水文抽水、样品采集等地质工作，提交了《新疆准南煤田呼图壁县石梯子西沟煤矿勘探报告》，此次勘探详细查明勘探区内地层、构造、煤层层数、厚度、赋存规律、煤质评价、水文地质及工程地质特征及开采技术条件。估算可采煤层探明的、控制的及推断的资源量，为年产90万吨矿井技术改造设计提供地质依据。

综上所述，该矿以往井区域地质调查程度较高，特别是在本区域开展过的准南煤田远调工作，为本次地质灾害勘查工作奠定了较好地质基础。

第四节 评价依据

此次地质灾害安全评估依据以下规定、规范：

1、2004年3月1日起施行的国务院《地质灾害防治条例》

2、中国地质调查局 《滑坡崩塌泥石流灾害详细调查规范》（1∶50000） 3、GB5002—2001 《岩土工程勘查规范》

4、GB/T14158—93《区域水文地质工程地质环境地质综合勘查规范》1∶5万 5、DZ/T0096—1994 《工程地质调查规范》(1∶10万—1∶20万) 6、DZ/T0097—1994 《工程地质调查规范》(1∶2.5万—1∶5万) 7、DZ／T 0190—1997 《区域环境地质勘查遥感技术规程》(1∶5万) 8、DZ 0238—2004 《地质灾害分类分级》

9、DZ 0245—2004 《建设用地地质灾害危险性评估技术要求》 10、DZ/T0219—2004 《岩土体工程地质分类标准》

11、2008年11月20日《新疆准南煤田呼图壁县石梯子西沟煤矿矿井生产地质报告》新疆地矿局第九地质大队编制

12、2010年12月6日《新疆准南煤田呼图壁县石梯子西沟煤矿勘探报告水文地质补充说明》新疆地矿局第九地质大队编制 13、现场地质调查资料 14、此次物探技术成果报告 15、矿井实际水文地质资料 16、矿井钻孔资料。

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第二章 地质环境条件

第一节 位置与交通

一、位置

新疆准南煤田呼图壁县石梯子西沟煤矿位于呼图壁县城正南56千米处的天山北麓石梯子小西沟呼图壁林场一带（插图1-1）， 本次勘查范围主要为工业广场范围及邻区周边区域。

图1-1 交通位置图

二、交通

矿井位于省道S101线以南，由矿部沿矿区简易公路北行5km至国防公路（S101），沿国防公路向东经硫磺沟至乌鲁木齐仅85km；向西20km后再向北50km经雀尔沟镇在大丰镇与乌奎高速公路、312国道和北疆铁路相连，交通较为方便。矿区内部除西沟煤矿和东沟煤矿能通行汽车外，其它地段山高坡陡，地形切割强烈。区域内部除西沟煤矿和东沟煤矿能通行汽车外，其它地段山高坡陡，地形切割强烈，通行困难。

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第二节 地形地貌

井田位于天山北麓的中低山区，地势南高北低，南北向岭谷相间分布；海拨1505～1945m，一般高差150～250m，最大高差440m，地形切割较强烈，属侵蚀剥蚀中山地貌，植被发育，草木丰盛。

图1-2 地形地貌图

第三节 水文气象特征

一、水系水文特征

井田范围内有两条河流，分别为中部的西沟河和东部的东沟河，两河流均为季节性河流，一般在11月至次年5月河沟干涸无水；6～10月形成季节性河流，西沟河最大河水流量达231L /S。 二、气象特征

井田属大陆性半干旱气候，昼夜温差大，年均气温6～7℃，7月份平均气温22℃，最高34℃，1月份平均气温—12℃，最低—30℃，6～9月份多雨，常成暴雨，每年10月降雪，次年3月底、4月初消融，年平均降水量410mm，最大450mm，年平均蒸发量1800mm，最大冻土深度2m。4～5月多风，以3～5级的南风或西南风为主。

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第四节 地震

井田位于沙湾县—玛纳斯县—呼图壁县地震带上，据新疆地震局资料，近百年间临近该区50km范围内共发生≥MS4.7级的中、强震14次，其中1986年12月23日沙湾县西南牛圈子八级大地震时，震原点东距矿井约90km，故本区为地震多发区。根据国家质量技术监督局2001年2月2日发布的《中国地震参数区划图》见图2-3所示，矿区地震动峰值加速度为0.3g详见表2-1。

表2-1 ≥MS4.7级中、强震简目表 发震时间 1906.12.23 1907.5.13 1916.1.1 1941.8.14 1953.4.25 1953.4.26 1958.10.11 1963.7.2 1967.11.19 1971.11.1 1976.9.18 1980.11.6 1981.7.7 1983.3.3 2003.2.14 地理座标 北 纬 43°53′ 44°12′ 44°30′ 44°06′ 43°42′ 43°42′ 44°30′ 44°24′ 43°48′ 44°06′ 43°48′ 43°48′ 43°59′ 44°02′ 43°48′ 东 经 85°39′ 86°18′ 86°30′ 85°20′ 86°36′ 86°12′ 86°00′ 85°06′ 86°06′ 85°00′ 85°12′ 86°06′ 85°41′ 86°39′ 85°26′ 震级 (MS) 8 (6) (5) 5 5.5 5.25 5 4.8 4.7 4.8 4.8 5.7 4.7 5 5.0、5.2 参考地名 沙湾县西南 玛纳斯县城南 玛纳斯县与呼图壁县交界地区 沙湾县牛圈子 呼图壁县南部 玛纳斯南部 沙湾县东北泉水地 沙湾县西部 玛纳斯与沙湾县交界地区 沙湾县西部 沙湾县西部 玛纳斯县清水河一带 石河子 呼图壁 石河子南山（石场） 6

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河组（J2t）地层组成。

大气降水为该区地下水的主要补给来源之一。另外高山区冰雪消融水形成的地表溪流及地下水流直接流入本区，也是补给地下水的一个因素之一。由于山势较陡，裂隙比较发育，为大气降水的直接渗入及地下水的富集创造了一定的条件。

在侵蚀基准面以下的地下水，多以孔隙裂隙承压水的形式赋存在岩层之中。受南部高山区及中山区地表水、地下水、大气降水的补给。顺地势及地层倾向，由南西向北东方向径流。在强烈的侵蚀作用下，层间承压水时而沿裸露面，在沟谷旁侧以下降泉的方式补给地表水，时而又在河床底部，以顶托排泄的方式补给地表水。在地层未受切割的地段，层间承压水继续由南西向北东径流，补给低山丘陵贫水区。最终向准噶尔盆地腹地排泄。

（三）低山丘陵贫水区（Ⅲ）

分布于区内中北部，由上侏罗统（J3）齐古组及白垩系（K）的砂岩、泥岩、粉细砂岩互层组成。

本区气候向着干旱过渡，平均年降水量在257~300毫米之间，蒸发量在1400～1900毫米之间。

埋藏于侵蚀基准面以上的地下水，主要受大气降水补给。侵蚀基准面以下的地下水主要受地表水补给，另外还受南部中山区碎屑岩类孔隙裂隙水的补给。由于补给量少，蒸发量大，地下水交替缓慢，因此泉水出露不多，且流量极少，水量贫乏，其排泄方式主要以垂直蒸发的方式进行。地表水系分布图见图2-4。

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图2-4 地表水系分布图

第八节 植被类型及分布特征

井田内及邻近区又为呼图壁县的牧业基地和林业基地，南山区植物主要为大片的松树林带。

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第三章 地质调查

第一节 地质环境背景调查

在进行全面地质调查过程中，严格按照技术规定展开工作，调查方式采用点、线、面相结合的专业调查为主的方式进行。

点：根据已掌握的资料和群众报险线索，对灾害点或出险点逐一进行现场调查。对煤矿、重要公共基础设施、主要居民点都须进行现场调查，不得“漏查”地质灾害。

线：沿滑坡、崩塌、泥石流易发生的沟谷和人类工程活动强烈的公路等进行追索调查。

面：采用网格控制调查，对地质条件进行修测，了解灾害形成演化的地形地貌、岩（土）体结构等地质背景条件；了解较弱地带滑坡、崩塌等分布和发育规律；了解中、远程滑坡致灾的可能性。

一、工程地质岩组特征

该区域位于天山北麓中山区哈拉巴斯陶特力斯嗄单面山体区段，山体走向NWW—SEE，呈带状分布，地层主要由侏罗系砂岩、砾岩及煤系地层组成。山北坡地形坡度15°-20°。坡面多被第四系黄土覆盖，不利于大气降水垂直渗入补给。山南坡岩石裸露，中-粗粒砂岩出露，微地形均呈陡坎状，在泥岩、粉砂岩裸露区段，地形坡度较大；井田主要有第四系松散岩类及侏罗系沉积碎屑岩类。

（一）松散岩组（A）

井田大面积被第四系覆盖，厚度3.16—29.19米，以松散砂土、砾石为主，无胶结，散体结构，结构体呈颗粒碎屑状，遇水塌陷、地基沉降，边坡坍塌位移，属极不稳固型。

(二)风化岩组（B）

侏罗系浅部风化层，风化深度一般30米左右，个别低洼处(东沟和西沟)钻孔控制的风化层深度达50米；岩石完整程度遭受破坏，成碎块状、薄饼状及短柱状，近散体结构（Ⅳ），风化裂隙较发育，一般岩石结构未发生改变，经风化后岩石力学性质有所降低，略低于新鲜岩石，属不稳固型。

（三）无煤岩组(C)：

未风化的侏罗系上统喀拉扎组、中统头屯河组及西山窑组上段、中段地层为无煤

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岩组，该岩组不含煤；为碎裂结构（Ⅲ），Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级结构面均发育，彼此交切的结构面多被充填，或为泥夹碎屑、或为泥膜；结构面光滑度不等，形态不一；结构体形态为碎屑和大小不等、形态不同的岩块；易形成小型岩层滑动，易软化泥化；结构面摩擦系数一般0.20－0.40；岩石的机械强度低于同类岩石的正常范围，属不稳固型。

（四）含煤岩组（D）

该组为西山窑组下段赋煤地层，以灰白色、暗灰色、浅黄绿色粉砂岩、泥岩夹砂岩、砾岩为主，泥质或粉砂质胶结；岩石为薄层或中厚层状结构，结构体呈块状、楔状。Ⅳ、Ⅴ级结构面为主，结构面摩擦系数一般小于0.20。大部分为软质岩石，易软化，坍塌、滑移、压缩变形均可产生；岩体的变形破坏受软弱结构面的规模、数量、特性及其组合特征所决定。

（五）破碎带（E）

井田南部煤层浅部均已火烧，地表形成广泛分布的烧变岩；煤层顶底板及围岩经火烧烘烤，改变了原岩的性质，成为坚硬、破碎、裂隙及孔隙发育的烧变岩，烧变岩区具备良好的导水通道和储水空间，巨厚的烧变岩层使区内各含水层相互联通，破碎的烧变岩稳定性极差。

二、岩石物理力学性质及煤层顶底板岩石稳固性评价

为详细查明井田工程地质条件，在查阅了ZK102、ZK201、ZK202、ZK203、ZK401、ZK402、ZK403、ZK502、ZK602钻孔资料，资料显示在主要可采煤层顶板以上30米至底板以下20米范围内，当时钻探时较系统地分层采集了各煤层顶、底板岩石物理力学试验样43组，并采集了B3煤层煤芯物理力学试验样1组，另外利用现场巷道做了B2煤层顶底板岩石物理力学式样成果2组。岩石物理力学试验成果汇总见表3－1，所列各煤层顶底板岩石物理性质的各项实测数值，均与我国同类岩石的经验数值相符，这说明所采各煤层顶底板岩石客观反映了地层的物理性质，具有代表性。

在勘探资料倾向剖面Ⅱ线上的ZK201、ZK202、ZK203钻孔控制了B4、B3、B2、B1煤层，所采集的各煤层顶底板岩石物理力学样，岩性为泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩、粗砂岩、含砾粗砂岩；其饱和状态下的抗压强度在2.3－28.2MPa之间，为软弱岩石；仅ZK202孔控制的B3底兼B2顶为泥质粉砂岩、B2底兼B1顶为粗砂岩时属坚硬岩石；软化系数在0.06－0.55之间，小于0.75，属易软化的岩石。抗拉强度为0.2－1.6MPa，强度偏低，说明岩体结构面发育，稳定性差，易沿软弱面层间滑动；

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抗剪断强度值在Ⅱ线上表现为内摩擦角在27.4°－38.3°，凝聚力1.99－9.89MPa之间，与经验值相当或偏低，总体上抗剪断能力一般。

在勘探资料倾向剖面Ⅳ线上的ZK401、ZK402、ZK403钻孔控制了B4、B3、B2、B1煤层，所采集的各煤层顶底板岩石物理力学样，岩性为泥质粉砂岩、粉砂岩、粗砂岩、含砾粗砂岩。其饱和状态下的单轴极限抗压强度在8.7－47.1 MPa之间，大部分为软弱岩石，当煤层顶底板为粗砂岩或含砾粗砂岩时较坚硬。软化系数0.18－0.74，属易软化岩石。抗拉强度在0.2－2.2 MPa之间，强度一般偏低。内摩擦角在30.7－37.8之间，较经验值偏小。凝聚力在3.05－8.81 MPa，抗剪断能力一般偏低。

在勘探资料走向剖面上利用ZK102、ZK202、ZK302、ZK402、ZK502、ZK602、孔的资料，控制了B4、B3、B2、B1煤层。根据在上述4孔各煤层所采集的力学样测试结果分析，由西向东各煤层顶底板岩石相变不大。其饱和状态下的抗压强度测试结果在13.2－39.4MPa，介于软弱－坚硬岩石之间，但基本为软弱岩石，仅个别钻孔控制的个别煤层顶底板岩石属坚硬岩石。软化系数均小于0.75，易软化。抗拉强度值0.1－4.3MPa，强度一般偏低，说明结构面发育，层间结合力弱。

在勘探资料ZK201孔采集了B3煤层的煤芯物理力学样1组，易碎、内生裂隙发育，孔隙率9.34%，吸水率1.92%，天然抗压强度16.9 MPa，饱和抗压强度2.3MPa，干燥抗压强度23.54MPa，抗拉强度0.2MPa，凝聚力1.99 MPa，内摩擦角32.5 °，属抗拉抗剪断能力偏低的煤岩类。岩石物理力学试验成果见表3-1。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/3uz2.html