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第1章 海州露天矿及其重大矿山地质环境问题1

1.1 海州露天矿的建设历程1

1.1.1 海州露天矿建设的历史进程1

1.1.2 海州露天矿的发展现状2

1.1.3 海州露天矿国家矿山公园建设3

1.1.4 海州露天矿的发展展望5

1.2 海州露天矿煤炭资源开采综述5

1.2.1 区域成矿特征及地质背景5

1.2.2 阜新的煤田地质特征8

1.2.3 阜新矿区的煤炭资源开采10

1.2.4 海州露天矿的煤炭资源开采10

1.3 区域地理及地质条件11

1.3.1 地理位置及交通11

1.3.2 气象水文12

1.3.3 地形地貌12

1.3.4 地史演化14

1.3.5 地层与地质构造15

1.3.6 新构造运动与地震17

1.3.7 工程地质特征17

1.3.8 水文地质特征18

1.4 海州露天矿的重大矿山地质环境问题21

1.4.1 滑坡、泥石流22

1.4.2 地表变形22

1.4.3 残煤自燃22

1.4.4 大气污染23

1.4.5 水环境灾害24

1.4.6 周边地采冲击地压24

1.4.7 地下采空区24

1.4.8 生态环境破坏25

1.5 海州露天矿矿山地质环境治理工作简述25

1.5.1 治理历程25

1.5.2 典型治理工程25

1.5.3 治理工作方案26

第2章 海州露天矿工程地质勘察28

2.1 露天矿工程地质勘察技术28

2.1.1 工程地质测绘与调查28

2.1.2 勘探与取样30

2.1.3 岩土水试验与原位测试32

2.2 海州露天矿的地质构造调查33

2.2.1 地质构造特征33

2.2.2 褶曲构造34

2.2.3 断裂构造34

2.2.4 弱层特征36

2.2.5 工程地质分区37

2.3 海州露天矿断层区工程地质勘察38

2.3.1 勘察区概况38

2.3.2 工程地质勘察38

2.3.3 水文地质勘探39

2.3.4 勘察结果分析41

2.3.5 断层区环境地质调查及分析45

2.4 海州露天矿北帮边坡工程地质勘察47

2.4.1 工程地质勘察工作布置47

2.4.2 勘察区工程地质及水文地质条件48

2.4.3 勘察图件52

2.4.4 环境地质调查及分析53

2.5 海州露天矿南帮边坡工程地质勘察71

2.5.1 工程地质勘察工作布置71

2.5.2 勘察区工程地质及水文地质条件72

2.5.3 勘察图件74

2.5.4 环境地质调查及分析76

第3章 海州露天矿岩石物理力学性质试验82

3.1 含煤岩系的岩石物理力学性质82

3.1.1 岩石物理力学性质指标82

3.1.2 含煤岩系岩石物理力学性质影响因素84

3.2 海州露天矿含煤岩系岩石物理力学性质试验86

3.2.1 一般岩石物理力学性质试验86

3.2.2 软弱层岩石物理力学性质试验92

3.3 海州露天矿北帮（含断层）岩体强度试验101

3.3.1 岩体原位试验101

3.3.2 海州露天矿北帮（含断层）岩体大三轴抗剪强度试验115

3.3.3 海州露天矿北帮（含断层）岩体强度综合评价122

3.4 海州露天矿南帮岩石（体）力学性质试验127

3.4.1 南帮浅部坚硬岩石的力学性质试验127

3.4.2 南帮浅部软弱岩石（体）的力学性质试验129

3.4.3 南帮深部岩石（体）力学性质试验130

3.4.4 南帮岩石（体）抗剪强度试验指标的选取138

第4章 海州露天矿边坡稳定性研究141

4.1 边坡稳定性分析方法综述141

4.1.1 极限平衡法141

4.1.2 数值计算法141

4.1.3 不确定性分析法142

4.2 海州露天矿边坡稳定的极限平衡分析142

4.2.1 极限平衡法基本原理142

4.2.2 海州矿边坡稳定性计算参数147

4.2.3 海州露天矿北帮顺层边坡极限平衡分析147

4.2.4 海州露天矿南帮逆层边坡极限平衡分析155

4.3 海州露天矿边坡稳定的有限元数值分析162

4.3.1 基本原理162

4.3.2 海州露天矿南帮三维地质力学数值模型及参数确定163

4.3.3 海州露天矿南帮三维边坡模型建立及模拟164

4.3.4 海州露天矿南帮边坡残煤自燃数值模拟分析174

4.3.5 小结181

4.4 海州露天矿边坡稳定性的智能分析方法181

4.4.1 基本原理182

4.4.2 神经网络预测安全系数184

4.4.3 神经网络预测滑坡位置186

4.4.4 基于神经网络方法的边坡治理分析187

4.4.5 小结188

第5章 海州露天矿北帮顺层岩质边坡工程治理189

5.1 顺层岩质边坡治理技术189

5.1.1 抗滑挡墙189

5.1.2 抗滑桩190

5.1.3 锚杆（索）191

5.1.4 防排水工程192

5.1.5 减重反压工程193

5.1.6 注浆加固193

5.2 海州露天矿北帮顺层岩质边坡治理分析及设计194

5.2.1 分析及设计思路194

5.2.2 削坡平盘工程194

5.2.3 锚索加压坡脚工程195

5.2.4 排水疏干加压坡脚工程197

5.2.5 抗滑桩工程198

5.2.6 锚杆钢筋混凝土格构护坡工程200

5.2.7 挡墙工程201

5.2.8 截排水工程203

5.2.9 注浆灭火工程205

5.3 海州露天矿北帮顺层岩质边坡治理施工205

5.3.1 施工组织设计编制205

5.3.2 削坡平盘工程206

5.3.3 锚索工程207

5.3.4 抗滑桩工程208

5.3.5 锚杆钢筋混凝土格构工程210

5.3.6 挡墙工程212

5.3.7 泄水孔工程213

5.3.8 截排水工程215

5.3.9 注浆灭火工程215

第6章 海州露天矿南帮逆层岩质边坡工程治理217

6.1 逆层岩质边坡治理技术217

6.1.1 削坡压脚217

6.1.2 坡脚加固218

6.1.3 中部加固218

6.1.4 坡面封闭219

6.1.5 截排水系统219

6.1.6 注浆加固219

6.2 海州露天矿南帮逆层岩质边坡治理分析计算220

6.2.1 削坡治理原则及方案220

6.2.2 极限平衡分析220

6.2.3 有限元分析225

6.3 海州露天煤矿南帮逆层岩质边坡治理设计234

6.3.1 削坡、平盘及压脚工程234

6.3.2 锚索工程234

6.3.3 挡土墙工程234

6.3.4 注浆灭火工程235

6.3.5 废弃矿井及采空区回填工程236

6.3.6 截排水工程236

6.4 海州露天矿南帮逆层岩质边坡治理施工238

6.4.1 削坡平盘及压脚工程239

6.4.2 锚索工程240

6.4.3 挡土墙工程240

6.4.4 注浆灭火工程240

6.4.5 废弃矿井及采空区回填工程240

6.4.6 截排水工程241

第7章 海州露天矿水环境灾害分析及防治研究244

7.1 地下水污染扩散规律研究244

7.1.1 污染物迁移转化基本理论244

7.1.2 海州矿区域地下水污染扩散规律数值模拟246

7.2 露天边坡水渗流稳定研究249

7.2.1 边坡稳定性分析方法249

7.2.2 水位变化诱发的滑坡250

7.2.3 静水压力和动水压力251

7.2.4 稳定系数定义252

7.2.5 模型的建立252

7.2.6 小结258

7.3 水环境灾害防治研究258

7.3.1 现有防治系统258

7.3.2 闭坑后停止抽水的聚水成湖预测260

7.3.3 闭坑后的水环境灾害防治对策261

第8章 海州露天矿生态修复技术研究262

8.1 露天煤矿边坡生态修复治理技术综述262

8.1.1 露天矿边坡绿化的意义及作用262

8.1.2 边坡绿化设计原则及流程263

8.1.3 边坡绿化主要方法及施工工艺265

8.2 露天煤矿废弃地土地复垦综述278

8.2.1 露天采煤引起的土壤生态退化279

8.2.2 露天煤矿废弃地土地复垦技术280

8.3 海州露天矿矿山环境生态修复治理281

8.3.1 海州露天煤矿矿区土壤现状281

8.3.2 海州露天矿北帮顺层边坡生态修复治理283

8.3.3 海州露天矿南帮逆层边坡生态修复治理287

8.3.4 海州露天矿排土场土地复垦设计291

8.4 结论296

第9章 海州露天矿边坡稳定性监测297

9.1 露天矿边坡稳定性监测技术综述297

9.1.1 露天矿边坡监测方法发展现状297

9.1.2 露天矿边坡稳定性监测设备发展现状301

9.1.3 现有监测方法及设备存在的问题剖析305

9.2 海州露天矿边坡稳定性监测305

9.2.1 监测目的305

9.2.2 监测网点布设原则306

9.2.3 地表位移监测方法与网点布设306

9.2.4 深部位移监测方法与网点布设307

9.2.5 应力监测方法与网点布设308

9.2.6 地下水监测方法与网点布设313

9.2.7 监测人员、仪器及周期313

9.2.8 监测数据统计分析315

9.3 海州露天矿边坡变形原因分析及采取措施320

9.3.1 变形原因分析320

9.3.2 应采取的措施320

第10章 海州露天矿矿山地质环境治理工程竣工验收321

10.1 竣工验收程序与组织要求321

10.2 竣工验收内容及质量检验标准322

10.2.1 土质边坡削坡平盘工程322

10.2.2 岩质边坡削坡平盘工程322

10.2.3 非预应力锚杆（索）工程323

10.2.4 预应力锚杆（索）工程324

10.2.5 砌体挡土墙工程324

10.2.6 抗滑桩工程325

10.2.7 边坡喷射混凝土防护工程326

10.2.8 钢筋混凝土格构锚固工程326

10.2.9 注浆灭火工程329

10.2.10 回填压脚工程329

10.2.11 砌石及混凝土边坡排水工程330

10.3 工程质量检验评定方法331

10.3.1 治理工程质量评定331

10.3.2 分项工程质量评定331

10.3.3 单位工程质量评定332

10.4 治理工程量统计332

10.4.1 一期工程（2005～2008年）332

10.4.2 二期工程（2009年）333

10.4.3 三期工程（2011～2012年）334

10.5 治理图集334

10.5.1 治理前图片334

10.5.2 治理施工图片335

10.5.3 治理现状图片338

10.5.4 后续治理图片339

10.6 治理影响及相关分析340

10.6.1 治理影响分析340

10.6.2 资金筹措分析341

10.6.3 项目质量保证措施342

结束语344

参考文献346

参考资料349