排土場穩(wěn)定性影響因素及對策

楊 健

河南建筑材料研究設(shè)計院有限責(zé)任公司（450002）

露天礦的排土場設(shè)計，應(yīng)根據(jù)場址的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)、地形坡度、排棄物料的物理力學(xué)性質(zhì)，結(jié)合排棄方式、運輸排土設(shè)備類型等，在穩(wěn)定與安全的前提下，確定場址及排土場的技術(shù)參數(shù)。按不同標(biāo)準(zhǔn)可將排土場分為多種類，不同類別的排土場具有不同的特點，同時影響排土場穩(wěn)定性的因素也各不相同。

1 排土場穩(wěn)定性影響因素

1.1 選址

排土場的穩(wěn)定問題在進(jìn)行排土場選址規(guī)劃時就應(yīng)當(dāng)予以考慮，并重點進(jìn)行論證和對比；選址階段主要考慮地形、地基和水文等因素，條件允許的情況下應(yīng)進(jìn)行專門性的研究工作。

1.1.1 自然地理、基地巖層埋藏特征

自然地理因素包括排土場基底地形、地表水流特征、大氣降水等。按排土場基底傾斜與否可分為傾斜基底排土場、水平或近水平基底排土場。當(dāng)排土場基底面的傾向與排棄物邊坡傾向相反時，邊坡穩(wěn)定性較好，相同時穩(wěn)定性差。

排土場位于洼地、泄流不良的低地時，大氣降水會嚴(yán)重影響排土場的穩(wěn)定性。寒冷地區(qū)冬季的排土場表面凍結(jié)至一定深度，在有補(bǔ)給水時排土場內(nèi)部可形成冰凍夾層，解凍后形成弱面。含水土巖凍結(jié)可破壞土巖結(jié)構(gòu)，解凍時降低強(qiáng)度。這些都會降低排土場穩(wěn)定性。大型結(jié)構(gòu)面傾向與排棄物邊坡相同且傾角較大、離基底較近時排土場穩(wěn)定性差。

1.1.2 水文地質(zhì)因素

直接位于排棄物下部的基底土巖含水時，由于毛細(xì)管水的上升作用,排棄物的下部被水浸潤，濕度增加，強(qiáng)度降低。含水的粘性、粘土質(zhì)巖石的排棄物排至一定高度時,排棄物下部被壓密。由于空氣、水、土巖二相狀態(tài),排棄物內(nèi)產(chǎn)生孔隙壓力水上溢，而上部的水如大氣降水等下透，從而排土場內(nèi)形成高含水帶。該帶未壓密，孔隙為水充填所致，滑動面即易沿該帶形成。透水良好的排棄物當(dāng)補(bǔ)給水較多時可在其內(nèi)部形成滲流水,產(chǎn)生滲流引起的孔隙水壓力。含水或排土后吸水的土或軟巖基底，當(dāng)排棄物堆筑至一定高度后也會產(chǎn)生孔隙水壓力，從而減少土巖抗剪強(qiáng)度。如果基底內(nèi)含水層和排棄物之間被弱透水的粘土質(zhì)巖層隔開，則含水層的承壓孔隙水壓力也會降低含水層的抗剪強(qiáng)度。因此，考慮排土場的含水情況時,不但要考慮原剝離土巖的含水情況、排土場的地形、大氣降水情況，而且要考慮排土場基底含水條件。

1.2 開采工藝因素

影響排土場穩(wěn)定性的開采工藝因素有多種，主要有不同巖種剝離臺階的開采程序與排土程序、排棄巖石的塊度、排土方法、排土帶寬度與排土工作線的推進(jìn)速度、排土臺階與排土場的高度等。采場內(nèi)不同開采程序和推土程序可以使排土場中形成不同的排棄物分層，其抗剪強(qiáng)度不同，排土場的穩(wěn)定性也不同。通過合理的設(shè)計開采、排土程序，如使排土場底層排棄較高強(qiáng)度透水巖石，則可增加整體排土場的穩(wěn)定性。剝離物在排棄過程中，其塊度常沿排土臺階呈自然分布,大塊滾落于臺階下部，中小塊分布在臺階中部及上部。砂土與粘土混合排棄時，含水的粘土塊度大，滾至邊坡下部，而砂土則易粉碎成細(xì)塊，留在邊坡上部，使排土場底部形成透水性差的軟弱層，易形成滾動面。如用挖掘機(jī)排土且卸載高度大時，則大塊也可能落在上部松散的小塊土巖中。上述排土臺階中塊度的不同分布，使臺階上下部分的物理力學(xué)性質(zhì)不同。排土帶寬度和排土工作線推進(jìn)速度可影響基底含水土層的固結(jié)程度，從而影響排土場的穩(wěn)定性。

2 對策

2.1 疏干排水

排土場設(shè)計應(yīng)結(jié)合排土場范圍的水文地質(zhì)條件、陣雨情況.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）地下水為浸水水源時,應(yīng)采取疏干導(dǎo)流措施。同時挖筑匯水溝并以較堅硬的大塊巖充填，把地下水引向排土場外。

2）以地表水為浸水水源時，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，在排土場境界外圍設(shè)置截水溝，匯集地表水及排土場沖刷雨水。

2.2 清除基底弱層，底層排棄大塊巖

當(dāng)基底為腐植土、淤泥或其它弱層時，在排土場建設(shè)時必須清除。同時要避免遇水后強(qiáng)度急劇下降的剝離表土和軟巖排棄在下層。在排棄計劃平衡表中，應(yīng)將較堅硬的大塊巖石排棄在底層，這樣能增大排棄物料與基底之間的摩擦系數(shù)，對穩(wěn)定排土場有良好的作用。

2.3 確定合理的排土臺階高度

當(dāng)排土臺階高度超越穩(wěn)定值時，則隨時可能發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象，不僅影響排棄計劃的實施，而且對人身和設(shè)備的安全也造成威脅。因此，排土臺階高度的確定，既要考慮穩(wěn)定與安全，又要兼顧排土線的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

2.4 以排土場穩(wěn)定為前提.編制排棄計劃

當(dāng)剝離中土巖能分開時,應(yīng)下部排棄巖石，上部排土，進(jìn)行覆蓋式排棄，由于剝離初期多為表土或其他地表風(fēng)化物料,為保證排土場的整體穩(wěn)定性，宜采用壓坡腳覆蓋式排棄順序。

2.5 重視生產(chǎn)管理

1）加強(qiáng)排土場堆置過程的監(jiān)視。根據(jù)排土場失穩(wěn)基本規(guī)律，結(jié)合巖土特性、排棄方式、設(shè)備類型、降雨多少等具體情況和特點,實行科學(xué)生產(chǎn)管理。對整個排土場和各個排土臺階,隨時注視不穩(wěn)定動向，隨時調(diào)整排土線路（鐵路運輸）和作業(yè)區(qū)（卡車運輸）。為此礦山應(yīng)配備排土場的專職監(jiān)視人員，進(jìn)行專職管理，并配備必要的監(jiān)測手段。

2）排土場堆置終了時重視復(fù)墾。排土場的土地復(fù)墾,可以使被占用和破壞的土地資源的恢復(fù)和再利用，不僅有利于保護(hù)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，而且可以避免雨水沖刷、水土流失和泥石流的發(fā)生。

3 結(jié)語

排土場的失穩(wěn)可影響到露天采場和排土場的正常生產(chǎn)及人員設(shè)備的安全。對排土場穩(wěn)定性的治理必須建立在對影響露天礦邊坡穩(wěn)定性因素的基礎(chǔ)上。今后在這方面還應(yīng)該加大研究和分析力度，并加強(qiáng)設(shè)計及管理人員對排土場重要性的認(rèn)識。

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