淺析露天煤礦排土場(chǎng)合理設(shè)計(jì)

1、淺析露天煤礦排土場(chǎng)合理設(shè)計(jì)    摘要：露天煤礦排土場(chǎng)，是礦山僅次于采礦場(chǎng)的龐大構(gòu)筑物，它接納、收容露天礦剝離的巖土廢棄物，少則數(shù)百萬(wàn)噸，多則數(shù)億噸、數(shù)十億噸。因此，露天煤礦對(duì)排土場(chǎng)廢石排放和計(jì)算的要求就非常高，尤其是露天礦排土場(chǎng)的穩(wěn)定設(shè)計(jì)更是重中之重。本文在借鑒國(guó)內(nèi)外有關(guān)資料的基礎(chǔ)上，對(duì)露天煤礦排土場(chǎng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討。 關(guān)鍵詞：露天煤礦；排土場(chǎng)；穩(wěn)定措施 一、排土場(chǎng)的涵義與分類(lèi) 排土場(chǎng)是由人工堆積形成的高邊坡，排土場(chǎng)由收容巖土散體的地基和堆置其上的廢石堆兩部分構(gòu)成。排土場(chǎng)按穩(wěn)定性角度分為 3 類(lèi)，第一類(lèi)排土場(chǎng)是在“良好”的地基上排棄“良好”的散體物料。“

2、良好”的地基是指收容巖土的地基工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，地基巖土強(qiáng)度較高，沒(méi)有大的構(gòu)造結(jié)構(gòu)面，不會(huì)產(chǎn)生剪切破壞，是穩(wěn)定的地基。第一類(lèi)排土場(chǎng)穩(wěn)定性良好，理論上堆高1 000 m以上仍是穩(wěn)定的。第二類(lèi)排土場(chǎng)是指在“良好”地基上排棄“不良”散體物料或者在“不良”地基上排棄“良好”的散體物料，這類(lèi)土場(chǎng)穩(wěn)定性中等。第三類(lèi)排土場(chǎng)是指在“不良”地基上排棄“不良”散體物料，其穩(wěn)定性條件是最差的，要花大力氣研究。 二、露天礦排土場(chǎng)設(shè)計(jì)思路 排土場(chǎng)不產(chǎn)生直接的經(jīng)濟(jì)效益，但是如果排土場(chǎng)邊坡發(fā)生失穩(wěn)滑落，輕則使礦山蒙受經(jīng)濟(jì)損失，重則影響礦山生產(chǎn)正常進(jìn)行，可能造成重大的設(shè)備及人身傷亡事故。排土場(chǎng)的破壞形式在不同地段因

3、其所處的地形、地貌條件不同、下伏巖土的結(jié)構(gòu)特征不同、本身的物質(zhì)組成和粒度成分不同，產(chǎn)生了不同的變形破壞形式。因此要加強(qiáng)對(duì)排土場(chǎng)的設(shè)計(jì)。 1、搜集詳細(xì)準(zhǔn)確的基礎(chǔ)資料 基礎(chǔ)資料對(duì)排土場(chǎng)場(chǎng)址選擇的影響由于礦山的情況千變?nèi)f化，每個(gè)礦山又各有自己的特點(diǎn)，因此基礎(chǔ)資料在設(shè)計(jì)中顯得尤其重要。設(shè)計(jì)人員必須深入現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地考察和了解。露天礦排土場(chǎng)的占地面積往往是整個(gè)露天礦占地面積的20% 40%，數(shù)量頗大，這樣就很可能要占用一部分良田和林地，必然給當(dāng)?shù)厝罕娚詈徒?jīng)濟(jì)上帶來(lái)一定的困難和影響，從而增加了征地難度，影響建設(shè)周期。另外，排土場(chǎng)還容易污染居民區(qū)，如果排水處理不當(dāng)，還會(huì)造成泥石流。因此在選擇場(chǎng)址時(shí)，除了收集必要

4、的地形圖基礎(chǔ)資料外，設(shè)計(jì)人員要深入有關(guān)單位或訪問(wèn)當(dāng)?shù)厝罕?，結(jié)合礦山特點(diǎn)，有目的、有重點(diǎn)地收集諸如氣象、水文、工程地質(zhì)等資料，還要對(duì)可供選擇的排土場(chǎng)場(chǎng)址與有關(guān)專(zhuān)業(yè)一起進(jìn)行逐一踏勘：對(duì)排土場(chǎng)內(nèi)的建、構(gòu)筑物、樹(shù)木、地形坡度、山體穩(wěn)定程度進(jìn)行觀察和評(píng)價(jià)，充分調(diào)查研究，做到心中有數(shù)；對(duì)所收集到的資料力求準(zhǔn)確、可靠；這樣可為選擇場(chǎng)址的穩(wěn)定計(jì)算和確定排土方式提供科學(xué)的依據(jù)。 2、排土場(chǎng)場(chǎng)址選擇 對(duì)一個(gè)露天礦來(lái)說(shuō)，合理地選擇排土場(chǎng)場(chǎng)址與多種因素有關(guān)。一是排土場(chǎng)位置的選擇，應(yīng)保證排棄土巖時(shí)不致因滾石、滑坡、塌方等威脅采礦場(chǎng)、工業(yè)場(chǎng)地、居民點(diǎn)、鐵路、道路等設(shè)施的安全。排土場(chǎng)位置選定后，要進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的地質(zhì)勘探工作，不

5、宜設(shè)在工程地質(zhì)或水文地質(zhì)條件不良的地帶。二是注意巖石分配設(shè)計(jì)。巖量分配是降低礦山排巖的基建和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，減少礦山排巖設(shè)備數(shù)量，避免各運(yùn)輸方式互相影響的關(guān)鍵。這是確定排土場(chǎng)場(chǎng)址方案一個(gè)很重要的因素。首先對(duì)各排土場(chǎng)巖量進(jìn)行分配，以采掘進(jìn)度計(jì)劃為依據(jù)，編制排巖進(jìn)度計(jì)劃，提高運(yùn)排巖設(shè)備利用率，減少露天境界內(nèi)巖量總的運(yùn)輸距離；同時(shí)考慮與運(yùn)礦道路共線和用廢石填筑路基，以降低基礎(chǔ)及運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。三是在排土場(chǎng)場(chǎng)址選擇時(shí)，盡可能選在礦體的下盤(pán)，減少壓礦的可能，但是礦山的地形相當(dāng)復(fù)雜，有時(shí)又不得不選在礦體的上盤(pán)，因此就需要和相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員共同對(duì)礦體的生成年代、產(chǎn)狀和可能的開(kāi)采方法進(jìn)行論證。然后進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來(lái)確定排

6、土場(chǎng)場(chǎng)址。 3、排土場(chǎng)基地處理 排土場(chǎng)的基底處理是確保其長(zhǎng)期穩(wěn)定的重要前提，排土場(chǎng)建設(shè)時(shí)應(yīng)予以高度重視，切實(shí)做好相關(guān)工作。我們?cè)谠O(shè)計(jì)的時(shí)候要求排土場(chǎng)在建設(shè)時(shí)應(yīng)將場(chǎng)地內(nèi)植被清除干凈，自然坡度大于1：5 的坡地應(yīng)用推土機(jī)或挖掘機(jī)推成臺(tái)階狀，臺(tái)階的尺寸隨地形變動(dòng)，但臺(tái)階的寬度不小于2m，并應(yīng)形成 3%5%的內(nèi)傾反向坡度。 遇松軟潮濕土基、基底表土或較薄的軟巖層，應(yīng)在排土之前挖除、開(kāi)挖滲水溝設(shè)置盲溝進(jìn)行疏干，并用大塊堅(jiān)硬廢石墊底。這樣能增大排棄物料與基底之間的摩擦系數(shù)，對(duì)穩(wěn)定排土場(chǎng)有良好的作用。若軟弱巖土基底較厚，較難預(yù)先開(kāi)挖處理，此時(shí)應(yīng)在基底進(jìn)行梅花樁式爆破，使其形成凹凸不平的抗滑面，以增加穩(wěn)定性，

7、并控制排巖階段的堆置高度，以使基底得到壓實(shí)和逐漸分散基底的承載壓力，確保場(chǎng)地的正常使用。 4、排土場(chǎng)排水設(shè)計(jì) 資料表明， 排土場(chǎng)滑坡約有 50%是浸水引起的。鑒于上述情況，排土場(chǎng)設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合排土場(chǎng)范圍的水文地質(zhì)條件、降雨情況，采取有效的措施進(jìn)行疏干排水，以保證基底及排棄物料的強(qiáng)度不因浸水而降低。（1）以地下水為浸水水源時(shí)，應(yīng)采取疏干導(dǎo)流或地下帷幕截流措施。通常國(guó)內(nèi)外各類(lèi)露天礦多采取常規(guī)的疏干排水方式。同時(shí)挖筑匯水溝，并以較堅(jiān)硬的大塊巖充填，把地下水引向排土場(chǎng)外流入河流。（2）以地表水為浸水水源時(shí)，主要是雨水逕流沖毀坡腳或坡腳物料浸水后強(qiáng)度急劇下降而導(dǎo)致滑坡。 當(dāng)?shù)匦屋^為平坦時(shí)，就在排土場(chǎng)境界外圍

8、設(shè)置截水溝，匯集地表水及排土場(chǎng)沖刷雨水，必要時(shí)排放水尚需經(jīng)沉淀或化學(xué)法處理后，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)再排入河流或作為水資源加以利用。 5、排土場(chǎng)邊坡與臺(tái)階高度設(shè)計(jì) 露天采礦場(chǎng)的特點(diǎn)是比高大，邊坡陡，自然情況下處于穩(wěn)定狀態(tài)。如果在采礦場(chǎng)周?chē)臏蟽?nèi)排放大量廢石，而且又有運(yùn)排巖設(shè)備在排土場(chǎng)上作業(yè)，勢(shì)必對(duì)采礦場(chǎng)邊坡形成很大的側(cè)壓力，使采礦場(chǎng)邊坡的穩(wěn)定受到不良影響。對(duì)一般的大中型礦來(lái)說(shuō)，排土場(chǎng)距采礦場(chǎng)最終開(kāi)采境界的安全距離應(yīng)計(jì)算確定但對(duì)一些中小型露天礦而言，邊坡穩(wěn)定計(jì)算所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不全，因此無(wú)法進(jìn)行計(jì)算。排土場(chǎng)坡腳距采礦場(chǎng)最終開(kāi)采境界的距離，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般取30 50 m。另外當(dāng)排土臺(tái)階高度超越穩(wěn)定值時(shí)，則隨時(shí)可

9、能發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。 這不僅影響排棄計(jì)劃的實(shí)施，而且對(duì)人身和設(shè)備的安全也造成威脅。因此，排土臺(tái)階高度的確定，既要考慮穩(wěn)定與安全，又要兼顧排土場(chǎng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。 6、排土場(chǎng)堆排設(shè)計(jì) 堆排開(kāi)始前，應(yīng)先在卸車(chē)地點(diǎn)邊緣采用推土機(jī)等設(shè)備堆筑車(chē)擋，平臺(tái)上如發(fā)現(xiàn)開(kāi)裂、下沉，應(yīng)及時(shí)回填，隨時(shí)保證排土場(chǎng)卸車(chē)地點(diǎn)的穩(wěn)定及車(chē)擋的可靠使用。為避免泥石流的形成，在排土過(guò)程中，采用分區(qū)選擇性排土法，即將排土場(chǎng)分為巖、土分區(qū)，分別堆排不同性質(zhì)的巖土。土方應(yīng)靠場(chǎng)地的內(nèi)側(cè)堆置，廢石集中堆于外側(cè)位置，以利于場(chǎng)地內(nèi)積水的外滲，破壞泥石流形成的條件，并采用排巖機(jī)械及時(shí)整理排卸平臺(tái)。在堆排過(guò)程中應(yīng)以大塊巖石堆置在最底一個(gè)臺(tái)階反壓坡腳，可增強(qiáng)排土場(chǎng)穩(wěn)定，防止滑坡形成。 三、結(jié)語(yǔ) 總之，排土場(chǎng)是露天礦僅次于采礦場(chǎng)的龐大構(gòu)筑物。排土場(chǎng)設(shè)計(jì)是否合理不但直接影響礦山的經(jīng)濟(jì)效益，而且對(duì)礦山的安全生產(chǎn)和礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。因此，我們要加強(qiáng)對(duì)露天礦排土場(chǎng)重要性的認(rèn)識(shí)，合理地研究排土場(chǎng)設(shè)計(jì)方案，從而實(shí)現(xiàn)礦山安全生產(chǎn)