李安武

(廈門紫金工程設(shè)計有限公司)

排土場堆排工藝及穩(wěn)定性措施

李安武

(廈門紫金工程設(shè)計有限公司)

排土場的穩(wěn)定性關(guān)系到了礦山的安全生產(chǎn)，以東北某露天礦山排土場為例，闡述了廢石堆排方式及采取的穩(wěn)定性強化措施，保證了排土場安全運行的要求。

排土場 堆排方式 穩(wěn)定性

露天礦排土場作為礦山剝離巖土物料堆積場，多由土夾礫石、塊石、水、孔隙介質(zhì)等組成[1]。排土場的穩(wěn)定性是礦山的安全與正常生產(chǎn)的關(guān)鍵。本文以某露天礦排土場為例，闡述了廢石堆排方式及確保排土場的安全運行采取的措施。

1 排土場自然條件

該露天礦排土場選擇在一溝谷，東西走向，西高東低，溝底較平緩。根據(jù)工勘報告，土層分別為耕土，在場地內(nèi)廣泛分布，層厚0.50～1.80 m，雜色，成份主要為黏性土夾塊石，富含植物根系及碎屑，松散堆積；碎石充填黏性土(角礫充填黏性土、粉土含碎石)，容重20.4 kN/m3，Ck=9.0 kPa，φk=29.0°；碎石充填黏性土，容重20.4 kN/m3，Ck=8.0 kPa，φk=31.0°；角巖(強風(fēng)化)，容重28.0 kN/m3，Ck=14.1 kPa，φk=23.4°；角巖(中風(fēng)化)，容重28.3 kN/m3，Ck=17.9 kPa，φk=24.7°；廢石,容重9.8 kN/m3，Ck=0 kPa，φk=35.0°。

2 排土場堆置工藝及庫容

采用混合排土方式，先采用順排方式堆排655 m 平臺，推土機配合推平壓實。排土線整體均衡推進(jìn)，坡頂線呈直線形，排土工作面向坡頂線方向有 2%的反坡。當(dāng)?shù)竭_(dá)655 m平臺設(shè)計界線或以下，出現(xiàn)滾石滾落到達(dá)565 m平臺時，停止在655 m平臺排土，將廢石運輸至565 m平臺開始順排；當(dāng)?shù)竭_(dá)565 m平臺設(shè)計界線或以下，出現(xiàn)滾石滾落到達(dá)坡底時，通過從上往下堆置臨時道路將廢石運輸至坡底開始進(jìn)行逆排。推土機配合推平壓實，根據(jù)1∶1.5 比例形成臺階邊坡，直到415 m平臺。采用相同的分臺階逆排方式向上作業(yè)，直至到達(dá)655 m平臺。

排土場最終堆置標(biāo)高655 m，堆置總高度255 m，基底第一臺階高15 m，最后一個臺階高40 m，其余臺階高50 m，臺階邊坡1∶1.5，相鄰臺階之間至少留40 m寬的最終平臺。單臺階邊坡角為33.7°，總邊坡角為18.7°，單臺階邊坡角和總邊坡角均小于排放廢石的自然安息角為35°～38°。安全平臺采用反坡，內(nèi)設(shè)排水溝，防止水流沖刷坡面，排土場容積為1 902.6萬m3。排土場縱剖面圖見圖1。各臺階容積見表1。

圖1 排土場縱剖面示意

3 安全措施

(1)在植被覆蓋差、土質(zhì)松軟的基底上排棄物堆置較高時，會產(chǎn)生巨大的荷載，再加上水的滲透作用，極易沿地基軟弱層滑坡[2]。為此，在堆放廢石前，將排土場內(nèi)植被和第四系軟弱層全部清除，在排土過程中，將大塊廢石堆填到底部，以形成滲流通道，及時將滲水排走，防止形成軟弱層。

表1 排土場容積

(2)排土場周邊1 m為危險范圍，并設(shè)立警戒標(biāo)志，嚴(yán)禁人員入內(nèi)。

(3)對地基較差地段，控制排土場的堆存速度。當(dāng)排土場堆高超過一定高度時，在坡腳部位砌筑護(hù)堤，以提高排土場的穩(wěn)定性。

(4)對風(fēng)化巖石、表土應(yīng)分散排棄，防止形成軟弱層。

(5)排土場越來越高，深部廢石破碎，粒級分級和空間分層將更加明顯，這種結(jié)構(gòu)特征上的空間分層性，使其水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)具非均質(zhì)垂向滲透性：外部匯流和平臺地表徑流作用，使表層排土料吸水自重增加；中部具飽和-非飽和特征(多層暫時飽和帶及相對隔、滯水層)；下部受高應(yīng)力影響，孔隙率和滲透性降低，增加了暫時飽和帶厚度，誘發(fā)弱層形成[3]。因此，應(yīng)健全排土場管理制度和操作規(guī)程，加強雨季觀察和對病害的及時處理。

4 排土場穩(wěn)定性計算

排土場穩(wěn)定性研究是隨著露天排土工程的發(fā)展而發(fā)展起來的[4]。根據(jù)工勘條件，在清除地表耕土后，利用有效應(yīng)力-瑞典法計算安全系數(shù)：

(1)

式中，ρi為土密度；ci、φi分別土條滑動面上土的黏聚力和內(nèi)摩擦角；bi、hi、li、αi分別為土條寬度、中線高度、滑面長度和傾角，且有l(wèi)icosαi=bi。

根據(jù)式(1)計算出該礦排土場的穩(wěn)定系數(shù)Fs=1.35, 大于規(guī)范要求的1.15～1.30,該排土場是安全的。

5 結(jié) 論

排土場的穩(wěn)定與安全是露天礦實施采掘進(jìn)度計劃和排棄計劃的重要保證，礦山企業(yè)應(yīng)根據(jù)排土場的特點，因地制宜地采取措施，并對排土場的穩(wěn)定性進(jìn)行計算復(fù)核，以保證排土場的安全穩(wěn)定。

該排土場采用混合排土方式，通過采取相關(guān)的安全措施，排土場的堆排是安全穩(wěn)定的。

[1] 甘海闊，周漢民，崔 旋，等.長歷時降雨入滲對多臺階排土場邊坡穩(wěn)定性影響研究[J].有色金屬：礦山部分，2014,66(5)：79-84.

[2] 楊勝利，王云鵬.排土場穩(wěn)定性影響因素分析[J].露天采礦技術(shù)，2009(3)：4-7.

[3] 王海濱，李小春，米子軍，等.排土場空間效應(yīng)及其穩(wěn)定性評價方法研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2011,30(10)：2103-2111.

[4] 汪 勇.露天礦排土場合理臺階高度的確定[J].金屬礦山，2004(2)：24-26.

2014-12-01)

李安武(1987—)，男，助理工程師，361006 福建省廈門市湖里翔云三路128號。