金屬非金屬露天礦山排土場(chǎng)設(shè)計(jì)與施工

劉寶倉(cāng)

摘 要 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，介紹排土場(chǎng)選址、方案工藝、設(shè)計(jì)參數(shù)以及排土場(chǎng)安全環(huán)保管理等一系列內(nèi)容。

關(guān)鍵詞 排土場(chǎng) 性質(zhì) 方案 管理

中圖分類(lèi)號(hào)：TD21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

金屬非金屬露天礦山排土場(chǎng)設(shè)計(jì)施工，必須遵循《金屬非金屬礦山排土場(chǎng)安全生產(chǎn)規(guī)則》（AQ 2005-2005）的要求，其宗旨是為了貫徹國(guó)家技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，達(dá)到安全堆存礦山剝離物和保護(hù)環(huán)境的要求，所以必須對(duì)礦山排土場(chǎng)按規(guī)范設(shè)計(jì)、施工和管理，根據(jù)多年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，現(xiàn)就具體實(shí)施情況進(jìn)行闡述。

1 排土場(chǎng)選址與排土性質(zhì)、排土量相配合

排土場(chǎng)所選址的地形地貌、區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造情況，周?chē)狡滦螤罴爸脖惠^發(fā)育情況，場(chǎng)區(qū)內(nèi)地質(zhì)巖層巖體的組成，主要巖性地應(yīng)力反應(yīng)，是否有山體崩塌、滑坡或泥石流等不良地質(zhì)作用存在。另外，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造資料分析，結(jié)合排土性質(zhì)和排土量，分析排土場(chǎng)所在場(chǎng)地是否穩(wěn)定。同時(shí)，結(jié)合礦山采場(chǎng)與排土場(chǎng)的距離，礦山采取的采剝方法，礦山年平均剝離量，圍巖散體重量及年剝離體積量，排土場(chǎng)現(xiàn)狀，擬建排土場(chǎng)下游邊緣距離居民、選廠和運(yùn)輸公路距離，論證排土選址的適宜性。排土場(chǎng)位置選定后，應(yīng)進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的工程、水文地質(zhì)勘探，進(jìn)行地形測(cè)繪，并分析確定排土參數(shù)。

2 主要設(shè)計(jì)方案

主要設(shè)計(jì)方案貫穿于整個(gè)項(xiàng)目之中，涵蓋的內(nèi)容很多。主要設(shè)計(jì)內(nèi)容內(nèi)容包括：排土場(chǎng)總體布置、排土場(chǎng)建設(shè)、排土工藝、排土設(shè)備及排土場(chǎng)安全設(shè)施建設(shè)等。

（1）主要設(shè)計(jì)參數(shù)確定：如排土場(chǎng)的階段高度、總堆置高度、安全平臺(tái)寬度、總邊坡角、相鄰階段同時(shí)作業(yè)的超前堆置高度等，必須滿足安全生產(chǎn)的要求在設(shè)計(jì)中明確規(guī)定。

（2）排土場(chǎng)位置：應(yīng)靠近采場(chǎng)，盡可能利用荒山、溝谷和貧瘠荒地，以不占用或少占用耕地的原則，但要避免在遠(yuǎn)期開(kāi)采境界內(nèi)將來(lái)二次倒運(yùn)廢石，應(yīng)選擇基地巖層工程地質(zhì)較好和水文地質(zhì)較好的地點(diǎn)，應(yīng)建設(shè)在匯水面積不大，出口易攔截的溝谷中，但不宜建在工業(yè)廠房和其他建筑及交通干線的上方，排土場(chǎng)的建設(shè)和規(guī)劃應(yīng)結(jié)合排土場(chǎng)結(jié)束或排土其間的復(fù)墾計(jì)劃統(tǒng)一安排。

（3）服務(wù)年限、級(jí)別：根據(jù)礦山年平均剝離量約（萬(wàn)噸），排土場(chǎng)總堆置高度（米），總?cè)萘浚ㄈf(wàn)立方米）等確定排土場(chǎng)服務(wù)年限和排土場(chǎng)等級(jí)，按級(jí)別對(duì)安全設(shè)施及建筑物進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)施工。

（4）排土工藝：排土場(chǎng)堆置順序，排土場(chǎng)總設(shè)置高度確定后，為保證排土作業(yè)安全，提高排土碾壓效果，增加堆積穩(wěn)定性，根據(jù)地形地貌易于公路建設(shè)的特點(diǎn)，確定采用堆置方式，自下分層向上分層依次堆置，為保證排土安全，臺(tái)階之間不同時(shí)堆置，待下分層臺(tái)階堆置至終了邊緣后，開(kāi)始上分層堆置。

（5）排土作業(yè)：依據(jù)露天采場(chǎng)剝離排棄的巖土性質(zhì)及塊度等具體情況，結(jié)合該排土場(chǎng)作業(yè)方式，設(shè)計(jì)一般采用汽車(chē)—裝載機(jī)聯(lián)合排土工藝作業(yè)，該工藝機(jī)動(dòng)靈活，可根據(jù)地形變化，隨時(shí)調(diào)整進(jìn)場(chǎng)公路布置，適用地形條件變化較大的排土場(chǎng)。在排土場(chǎng)排土空間受到限制時(shí)，可采取階段頂部平臺(tái)卸載，利用裝載機(jī)鏟運(yùn)至排土坡面，所需的作業(yè)空間小，排土初期平臺(tái)建設(shè)工程量小，投產(chǎn)快，容易維護(hù)，工藝和排土場(chǎng)技術(shù)管理簡(jiǎn)單。

（6）排土設(shè)備：多數(shù)選擇裝載機(jī)和自卸車(chē)運(yùn)輸，但要注意節(jié)能和環(huán)保要求，盡量選擇采用功率適合、油耗低，帶有廢氣凈化和渦輪增壓等先進(jìn)的液壓傳動(dòng)和操作，結(jié)構(gòu)先進(jìn)合理，操縱輕便靈活，質(zhì)量可靠的設(shè)備，并不斷探索采用新型運(yùn)輸設(shè)備。

（7）排土場(chǎng)運(yùn)輸?shù)缆罚号磐翀?chǎng)初始路堤的修筑是形成排土線的基礎(chǔ)，根據(jù)排土場(chǎng)位置、地形、排土方式，確定運(yùn)輸公路采取山坡形或平地形修筑。根據(jù)《廠礦道路設(shè)計(jì)規(guī)范》結(jié)合礦山實(shí)際，確定運(yùn)輸公路技術(shù)參數(shù)，路面結(jié)構(gòu)。根據(jù)路基情況確定，進(jìn)入排土階段的公路，當(dāng)排土線向前（外）推進(jìn)時(shí)可采用新排棄的巖石填筑排土場(chǎng)初始路堤，并使其達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)形成階段初始道路，長(zhǎng)度及寬度應(yīng)滿足卸載和裝載機(jī)作業(yè)需求，采用前進(jìn)式方法進(jìn)行排土作業(yè)。

3 排土場(chǎng)安全設(shè)施

排土場(chǎng)安全設(shè)施主要是防洪，根據(jù)設(shè)計(jì)等級(jí)和相關(guān)規(guī)程規(guī)范規(guī)定，確定防洪標(biāo)準(zhǔn)多少年一遇，如果排土場(chǎng)下游存在需要保護(hù)的居民點(diǎn)和公路，要提高防洪標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)。

根據(jù)工程勘查，掌握鉆孔存在地下水情況，采取溝谷底部鋪設(shè)大塊作為排滲層的措施。排土最終境界坡面匯水，通過(guò)臺(tái)階排水溝排出，直接引入境界外或側(cè)翼截洪溝內(nèi)排出；截洪溝、臺(tái)階排水溝結(jié)構(gòu)，為防止降水形成徑流沖刷終了坡面，于臺(tái)階坡面底線布置排水溝，排水溝斷面必須完全滿足排水要求；截洪溝斷面結(jié)構(gòu)，對(duì)可進(jìn)入排土境界的匯水，采取截洪明溝進(jìn)行引流至外側(cè)溝谷，根據(jù)工程勘測(cè)圖和實(shí)地考察，兩處匯水面積情況，考慮其匯水面積較小，為便于施工，設(shè)計(jì)采用明溝排水，可以滿足排水、排洪要求，截洪溝、臺(tái)階排水溝施工。（1）基礎(chǔ)開(kāi)挖；（2）碎石墊層；（3）漿砌石施工。

排滲系統(tǒng)，由于礦山剝離物主要為邊幫圍巖，排土場(chǎng)整體滲透性較強(qiáng)，為降低初期投入，又能起到抗滑增強(qiáng)排土場(chǎng)基底穩(wěn)定性的作用。排棄的大塊廢石選自礦山剝巖中的大塊廢石，平均塊度要求不小于300mm，排棄厚度3～5m，排棄大塊前，應(yīng)清理底部雜物及浮土，鋪設(shè)物于基底均勻分布。

干砌石擋土墻：在排土場(chǎng)的下游終了境界坡底設(shè)置擋土墻，擋土墻采用干砌石結(jié)構(gòu)，即有利于排水，也有利于抗滑?；准皟蓚?cè)肩坡清理至穩(wěn)定基巖，根據(jù)排土場(chǎng)的容量及堆置高度設(shè)計(jì)擋土墻標(biāo)高及內(nèi)外坡比和壩頂寬度；

淤泥攔擋壩：為防止淤泥下泄，與終了境界坡底設(shè)置擋土墻下游一定的距離處，設(shè)置淤泥攔擋壩，攔擋壩采用漿砌石結(jié)構(gòu)，為重力抗滑式攔擋壩。該距離主要作為排土場(chǎng)排滲淤泥和大塊廢石滾落的安全保護(hù)帶而留設(shè)。壩基上游設(shè)干砌石齒墻，下游設(shè)混凝土鋪墊截水層，當(dāng)有滲透水時(shí)，必須引流排除，以免基礎(chǔ)在砂漿初凝前遭水侵害。

4 排土場(chǎng)監(jiān)測(cè)

排土場(chǎng)生產(chǎn)后期，在排土堆置坡頂和排土臺(tái)階設(shè)置位移觀測(cè)樁，在兩側(cè)山梁上設(shè)置壩體位移觀測(cè)基站，采用視準(zhǔn)線法對(duì)壩體進(jìn)行水平位觀測(cè)；采用水準(zhǔn)測(cè)量方法進(jìn)行壩體沉降觀測(cè)。初期每月進(jìn)行一次，當(dāng)壩的變形趨于穩(wěn)定時(shí)，可逐步減為每季一次，汛期增加觀測(cè)次數(shù)；基底孔隙水壓力監(jiān)測(cè)，在基底預(yù)先安裝水壓計(jì)，對(duì)排土場(chǎng)及基底孔隙水壓力進(jìn)行觀測(cè)。通過(guò)該方法可以預(yù)測(cè)基底承載能力和穩(wěn)定狀態(tài)；為排土場(chǎng)的穩(wěn)定性分析提供依據(jù)。排土場(chǎng)穩(wěn)定影響因素：

（1）排土場(chǎng)的沉降變形：排土場(chǎng)堆置巖土經(jīng)長(zhǎng)期作業(yè)基本壓實(shí)，沉降速度緩慢。隨著堆置年限和高度的增加、內(nèi)部水分的滲出及堆置巖土的固結(jié)，孔隙壓力逐漸擴(kuò)散和消失，排土場(chǎng)沉降逐漸減弱和穩(wěn)定下來(lái)；綜合我國(guó)排土場(chǎng)生產(chǎn)情況，一般沉降系數(shù)變化于1.1～1.2之間作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

（2）排土場(chǎng)滑坡：出現(xiàn)滑坡的形勢(shì)主要為堆置巖土自身滑坡，主要是排土場(chǎng)下游邊緣，排土堆置高度過(guò)大、局部邊坡角度過(guò)陡、排土場(chǎng)出現(xiàn)的孔隙壓力的不平衡，有可能導(dǎo)致滑坡；

（3）泥石流：形成的基本條件：1）區(qū)域含有豐富的松散巖土。2）山坡地形較陡和較大的溝床縱坡。3）區(qū)域上中游有較大的匯水面積和充足的水源。

（4）排土場(chǎng)邊坡穩(wěn)定性分析：排土場(chǎng)基底承載能力及臺(tái)階極限高度，排土場(chǎng)最大堆置高度，是根據(jù)排土場(chǎng)在排土初期基底壓實(shí)到最大的承載能力時(shí)，排土場(chǎng)的允許堆置高度；和在基底處于極限狀態(tài)，失去承載能力，產(chǎn)生塑性變形和移動(dòng)時(shí)，排土場(chǎng)的極限高度測(cè)算確定的。最大堆置高度和分層臺(tái)階高度均根據(jù)基底穩(wěn)定性，排棄巖土性質(zhì)等，經(jīng)測(cè)算后，在安全值范圍內(nèi)確定，排土場(chǎng)最大高度和分層堆置高度能夠保證排土場(chǎng)允許安全。

5 環(huán)境保護(hù)

礦山排土堆放對(duì)環(huán)境具有一定的的影響，主要污染是固體廢物、廢氣、廢水、噪聲，采取相應(yīng)的的環(huán)境保護(hù)措施，予以達(dá)標(biāo)。充分認(rèn)識(shí)綠化的重要性及對(duì)水土保持的作用，利用植物的凈化功能，達(dá)到吸塵、減噪、凈化空氣。

加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)測(cè)，配備專(zhuān)業(yè)人員，負(fù)責(zé)環(huán)保管理、地表沉降觀測(cè)、防塵管理及其他災(zāi)害的監(jiān)測(cè)工作，必要時(shí)可請(qǐng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境監(jiān)測(cè)部門(mén)配合，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)采取措施。

6 排土場(chǎng)復(fù)墾

確定合理的復(fù)墾方案，因地制宜，宜農(nóng)則農(nóng)宜林則林，條件允許時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮為耕地或農(nóng)用地；堅(jiān)持經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益相統(tǒng)一，適應(yīng)當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件和立體條件。排土場(chǎng)復(fù)墾應(yīng)貫穿礦山開(kāi)發(fā)的全過(guò)程，并應(yīng)充分利用采礦設(shè)備，進(jìn)行采礦、排土、復(fù)墾一體化。

7 排土場(chǎng)安全

7.1 從設(shè)計(jì)角度采取安全措施

（1）保證排土過(guò)程中不致因滾石、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、電網(wǎng)和通訊、耕種、水域、隧道涵洞、旅游景區(qū)、固定標(biāo)志及永久性建筑等造成不安全。

（2）嚴(yán)禁在排土場(chǎng)作業(yè)區(qū)或排土場(chǎng)邊坡面撿礦石和其他石材。未經(jīng)設(shè)計(jì)或技術(shù)論證，任何單位不應(yīng)在排土場(chǎng)內(nèi)回采低品位礦石和石材。

（3）高臺(tái)階排土場(chǎng)，設(shè)專(zhuān)人負(fù)責(zé)觀測(cè)和管理，發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)征兆，應(yīng)采取有效措施及時(shí)處理，汽車(chē)排土作業(yè)時(shí)由專(zhuān)人指揮；非作業(yè)人員不應(yīng)進(jìn)入排土作業(yè)區(qū)。進(jìn)入作業(yè)區(qū)內(nèi)的工作人員、車(chē)輛、工程機(jī)械，應(yīng)服從統(tǒng)一指揮。

（4）排土場(chǎng)平臺(tái)設(shè)置反坡和擋車(chē)設(shè)施。

7.2 從管理角度采取安全措施

企業(yè)主要負(fù)責(zé)人是排土場(chǎng)安全生產(chǎn)第一責(zé)任人，指定或設(shè)立相應(yīng)的機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)實(shí)施本規(guī)則有關(guān)排土場(chǎng)安全規(guī)定的各項(xiàng)要求，配備與實(shí)際工作相適應(yīng)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員或有實(shí)際工作能力的人員負(fù)責(zé)排土場(chǎng)的安全管理工作，保證安全生產(chǎn)所需經(jīng)費(fèi)。

建立健全適合本單位排土場(chǎng)實(shí)際情況的規(guī)章制度，包括：排土場(chǎng)安全目標(biāo)管理制度；排土場(chǎng)安全生產(chǎn)責(zé)任制度；排土場(chǎng)安全生產(chǎn)檢查制度；排土場(chǎng)安全技術(shù)措施實(shí)施計(jì)劃；排土場(chǎng)安全操作以及有關(guān)安全培訓(xùn)、教育制度和安全評(píng)價(jià)制度。

8 結(jié)語(yǔ)

金屬非金屬露天礦山排土場(chǎng)設(shè)計(jì)與施工是一項(xiàng)艱巨而又復(fù)雜的過(guò)程，看似簡(jiǎn)單實(shí)際運(yùn)行復(fù)雜，需要從眼前和長(zhǎng)遠(yuǎn)利益出發(fā)，加強(qiáng)管理，嚴(yán)格按照有關(guān)法律法規(guī)、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，杜絕排土場(chǎng)滑坡、泥石流等事故的發(fā)生，確保排土場(chǎng)運(yùn)行安全。

參考文獻(xiàn)

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