李忠元，王　洋，吳光玲，邢利偉

（河北省建筑材料工業(yè)設(shè)計研究院，河北石家莊050051）

露天礦內(nèi)部排土場案例分析

李忠元*，王洋，吳光玲，邢利偉

（河北省建筑材料工業(yè)設(shè)計研究院，河北石家莊050051）

為了緩解礦山征地難、用地緊張的問題，方案提出采用內(nèi)部排土場，將北采區(qū)先行開采至最低標高，騰出采空區(qū)用作內(nèi)部排土場。使用內(nèi)部排土場可以減少征地，節(jié)約成本；由于廢石內(nèi)排，運輸?shù)缆反蟠罂s短，運輸成本降低；且方便采場和排土場統(tǒng)一管理，具有多方面優(yōu)勢。論述了內(nèi)部排土場的應(yīng)用及優(yōu)缺點，為類似工程提供了參考，具有重要的工程實用價值。

內(nèi)部排土場；排土場；剝離；防洪排水工程

1　概述

重慶市壁山縣某石灰?guī)r礦區(qū)面積：0.4307km2。礦區(qū)為丘陵—低山地貌，地形坡度10°～15°，最高點位于西北部，標高+604.2m；最低處為礦區(qū)東南側(cè)，標高+504.5m，相對高差99.7m。總體南高北低，西高東低，礦界南北長520m，東西長1000m，采場最高邊坡116m。礦山正常生產(chǎn)時，南北采區(qū)兩個工作面同時開采。礦區(qū)內(nèi)大部分被第四系殘積物覆蓋。該礦征地較困難，內(nèi)排是解決目前排土問題的最好途徑。在礦區(qū)東部邊界處設(shè)置臨時排土場（臨時排土場部分位于礦區(qū)內(nèi)），剝離物排棄于該排土場。當北采區(qū)工作面開采至最低開采標高后，將臨時排土場內(nèi)的剝離物倒運回北采區(qū)，同時回采被壓礦石。

2　覆蓋層

礦區(qū)整體被第四系坡殘積物覆蓋，最深達11.0m，厚度一般小于3.0m，大部分基巖裸露。夾縫土分布在節(jié)理裂隙中，寬度及深度受節(jié)理裂隙控制。表土多為粘土夾碎石，成份雜亂，夾縫土多為粘土，且塑性較好。礦區(qū)剝離量約100.0×104m3。

3　礦區(qū)環(huán)境

礦區(qū)屬農(nóng)業(yè)耕作區(qū)，人類工程活動較強烈。礦區(qū)周邊主要是私人從事露天采礦，在開采過程中，僅一定程度地改變了采場的地貌。據(jù)地面調(diào)查，未見滑坡、泥石流、危巖等地質(zhì)災(zāi)害。

礦區(qū)內(nèi)無重要基礎(chǔ)設(shè)施、廠礦企業(yè)及居民集中地，無自然污染及較大的人工污染源，環(huán)境質(zhì)量狀況良好。地震基本烈度為Ⅵ度。地勢開闊，露天采礦條件良好。

4　排土場場址

礦山排土場位于礦區(qū)東部邊界處，占用土地面積0.06km2，其中0.033km2在礦界以內(nèi)。

礦山排土場區(qū)域地形較緩、工程地質(zhì)條件簡單，無不良地質(zhì)現(xiàn)象，水文地質(zhì)條件簡單。該區(qū)域礦量較少，至剝離平臺可利用現(xiàn)有道路且運距較短，可大幅度降低排土場的基建投資。

5　剝離方案

（1）基建及剝離工程量。礦區(qū)整體呈南高北低，礦山已開采多年，北采區(qū)至最低開采標高28.0m，礦量152.6×104m3，剝離量45.0×104m3。北采區(qū)最先開采至最低標高，可作為排土場場地。

南采區(qū)基建工作為削頂?shù)V量40.0×104m3，剝離18.0×104m3，采準工程量約8.0×104m3。

（2）剝離時間。南、北采區(qū)同時剝離，6個月內(nèi)完成。

（3）剝離工作面結(jié)構(gòu)參數(shù)：

工作臺階坡面角：75°；

排土場最終高度：30m；

臺階高度：15m；

爆破警戒范圍：200m；

安全平臺寬度：4m；

清掃平臺寬度：8m。每隔2個安全平臺設(shè)置1個清掃平臺。

（4）道路。礦山道路分為運礦道路和廢石道路。礦山已有從北采區(qū)至卸料平臺運礦道路及廢石道路；礦山需修筑從南采區(qū)至卸料平臺的運礦道路約500m。道路土方工程量約15×104m3。

運輸?shù)缆钒吹V山三級道路等級建設(shè)，路基寬14m、路面寬11m，線路的最大合成縱坡坡度不大于9%，最大縱坡限制長度200m，緩和坡段最小長度50～80m。豎曲線最小半徑200m，最小長度20m，平曲線最小半徑不小于15m，停車視距20m，會車視距40m。

6　排土場堆置要素

排土場采用汽車運輸，推土機排土工藝，由低到高分層堆排，階段高15m，臺階數(shù)2個，總堆置高度30m。臺階坡面角30°，最終平臺寬度15.2m，工作平臺寬度不小于20m。總邊坡角24°。

參考《有色金屬礦山排土場設(shè)計規(guī)范（GB50421-2007）》，廢石最大滾落距離在14～16m范圍內(nèi)，排土場安全防護距離為最大堆置高度的0.75倍，即排土場安全防護距離為22.5m，取50m。在安全防護距離外設(shè)置警示標志，禁止人員靠近。

7　排土場防洪排水工程

排土場匯水主要來自排土場北面山坡。匯水面積由流入排土場的山脊處分水嶺起算，約為12.0×104m2。礦區(qū)最大降雨量按照最大日降水量計算，取126.4mm/d，暴雨持續(xù)時間按3h計算。

（1）設(shè)計暴雨徑流量Q：

式中：F——匯水面積，m2；

Hp——設(shè)計區(qū)域日最大降雨量，m；

Ψ——地表徑流系數(shù)，本設(shè)計取0.8。

經(jīng)計算，暴雨徑流量Q＝1.2×104m3/d。

（2）流水橫斷面面積ω：

式中：v——平均流速，m/s，不應(yīng)大于允許沖刷流速，本設(shè)計查表取v＝5.8m/s[《道路93J007-757頁》明溝容許（不沖刷）平均流速表]。

經(jīng)計算，ω=0.2m2。

（3）設(shè)計截水溝斷面為矩形斷面，底寬0.5m，深0.8m，斷面積0.4m2，可滿足礦區(qū)排水要求。

（4）截水溝采用5號水泥砂漿砌20號片石砌筑。

（5）本截水溝縱坡不應(yīng)小于3%。

8　排土場監(jiān)測

排土場生產(chǎn)后期，在排土堆置坡頂和排土臺階設(shè)置位移觀測樁，在兩側(cè)山梁上設(shè)置壩體位移觀測基站，采用視準線法對壩體進行水平位移觀測；采用水準測量方法進行壩沉降觀測。初期每月進行一次，當壩的變形趨于穩(wěn)定時，可逐步減為每季一次，汛期增加觀測次數(shù)。

基準點的布設(shè)以便于測定工作基點和監(jiān)測點為原則，布置在監(jiān)測區(qū)范圍外穩(wěn)定地段?，F(xiàn)場可根據(jù)實際情況適當增減基準點。

工作基點高程盡可能接近監(jiān)測點的高程，且便于觀察監(jiān)測點。

9　排土場安全技術(shù)措施

（1）自卸汽車排土作業(yè)時，應(yīng)設(shè)專人指揮，非排土場作業(yè)人員一律不得進入該區(qū)域。

（2）排土場區(qū)域作業(yè)人員、車輛、工程機械必須服從指揮人員的指揮。

（3）排土工作面平臺向坡頂線方向設(shè)置3%～5%的反坡。

（4）自卸汽車卸載時邊緣要設(shè)置安全車擋，其高度不小于輪胎直徑的2/5。

（5）卸載時，汽車應(yīng)垂直于排土工作線，嚴禁高速倒車、沖撞安全車擋。

（6）排土場最終境界3.0m范圍內(nèi)排棄0.5m以上巖石以增加排土場的安全穩(wěn)定性，防止發(fā)生泥石流災(zāi)害。

（7）排土安全車擋或反坡不符合規(guī)定、坡頂線內(nèi)側(cè)30m范圍內(nèi)有大面積裂縫或不均勻下沉時，禁止汽車進入該危險區(qū)，排土場作業(yè)人員需對排土場作出及時處理。

（8）排土作業(yè)區(qū)照明必須完好，照明角度必須符合要求，夜間無照明禁止排土。

10　建議

（1）建議對排土場最終形成的邊坡要進行硬化處理，每年汛期來臨之前和結(jié)束后對其進行一次系統(tǒng)的檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時進行處理。

（2）排土場為臨時排土場，礦山生產(chǎn)后期，排土場內(nèi)的腐殖土及廢石將回填采場，作礦山恢復治理用。

（3）礦山為山坡露天開采，排土場位于地勢較低的山坡處，應(yīng)防止礦區(qū)內(nèi)排水時沖刷排土場。排棄廢石時，嚴格按照設(shè)計給定坐標排棄。

11　結(jié)論

使用內(nèi)部排土場可以減少占地，節(jié)約成本；由于廢石內(nèi)排，運輸?shù)缆反蟠罂s短，運輸成本降低；且方便采場和排土場統(tǒng)一管理，具有多方面優(yōu)勢。

需要注意的問題是，排土場位于礦界內(nèi)，隨著開采和排廢的進行，應(yīng)隨時測量排土場和采面的距離，避免相互干擾；本礦山為山坡露天礦，應(yīng)合理安排采掘順序，將北采區(qū)先行強化開采，騰出采空區(qū)用作內(nèi)部排土場。

[1]趙鳴展,馬萃林,楊寶慧.排土場邊坡穩(wěn)定性研究與安全分析[J].現(xiàn)代礦業(yè),2010(7):64-66.

[2]陳祖煜.土質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析[M].北京:中國水利水電出版社.

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

[4]郭成,馬萃林.露天礦排土場堆置要素的優(yōu)化[J].金屬礦山, 2011(1):42-44.

[5]林忠生.福建省連城錳礦采空區(qū)內(nèi)排方案的探討[J].中國錳業(yè),2006,24(3):50-56.

TD824.8

B

1004-5716(2015)07-0127-03

2014-07-26

2014-07-28

李忠元（1984-），男（漢族），河北滄州人，助理工程師，現(xiàn)從事礦山設(shè)計工作。