露天礦山剝離尾礦砂開采技術(shù)

【摘要】本文通過剛果（金）SICOMINES銅鈷礦礦坑基建剝離工程，闡述了尾礦砂的挖掘、運輸、排棄等技術(shù)方案，并總結(jié)了施工過程中應(yīng)注意安全事項，為類似工程的施工提供參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】尾礦砂；采掘；排棄；安全

1、前言

剛果（金）SICOMINES銅鈷礦DIKULWE礦坑基建剝離，采場北部尾礦砂覆蓋，境界內(nèi)估算面積為7萬m2，地表標(biāo)高在1402-1404m之間，經(jīng)過20多年沉積浸泡，尾礦砂的含水量高、承載力低，施工設(shè)備無法直接在上面行走作業(yè)。

該坑運礦道路及北部采場運輸系統(tǒng)都設(shè)計在此部位，此部位開采已經(jīng)落后，受其影響，1365臺階工作平臺以上已經(jīng)有超過300萬m3的巖土落采，為了保持采場空間平衡，釋放后續(xù)工程量，業(yè)主要求在2014年雨季來臨之前完成該處尾礦砂的采剝工作。

此處尾礦砂的沉積厚預(yù)計為3-10m，經(jīng)試探性開挖，發(fā)現(xiàn)尾礦砂呈淤泥狀，并有一定的流動性，表現(xiàn)出邊坡穩(wěn)定性差、容易形成滑塌。

2、采掘方案的確定

由于該處的地質(zhì)情況的特殊，不能按照設(shè)計的常規(guī)辦法進(jìn)行采掘。技術(shù)人員經(jīng)過調(diào)研，經(jīng)業(yè)主同意采取了下述施工技術(shù)。

2.1挖掘方案

2.1.1開挖段高的確定

根據(jù)現(xiàn)場觀察暫定剝離段高不超過6m，所以首次開挖段高確定為6m。第一次開挖底標(biāo)高為1396m，第二次下挖至尾礦底，預(yù)計為1392m。

2.1.2首采工作面的選擇和工作線推進(jìn)方向

采礦工程中特別是條件復(fù)雜地帶，最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是合理確定首采區(qū)和推進(jìn)方向，根據(jù)現(xiàn)場考察確定，首先沿尾礦部位西部1396m水平的A點部位向北部B點部位推進(jìn)，然后由A點部位向東北方向C點部位推進(jìn)，工作線布置為由四周向尾礦砂深部推進(jìn)。（見附圖1）

2.1.3主要工程措施及工程量

2.1.3.1底板換填：經(jīng)開挖揭示，1396m水平底板呈淤泥狀無承載力，需采用邊開挖邊用剝離料或塊石換填的方法進(jìn)行開拓，換填深度1.5m，并經(jīng)平整碾壓密實。在施工中要根據(jù)現(xiàn)場情況盡可能減少換填深度和面積，節(jié)約換填工作量。

2.1.3.2尾礦砂挖除：設(shè)備在1396已經(jīng)換填的的底板上，下挖平裝車，由內(nèi)向外采掘，同時換填料一并挖除。

2.1.3.3臨時尾礦壩修建：境界內(nèi)尾礦砂開采結(jié)束后，為了防止境界外尾礦在雨季涌入采場，造成泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，需重建臨時尾礦壩進(jìn)行支擋。因為開挖后尾礦的流動性較大，在筑壩的時候，需要對壩體外的一定范圍內(nèi)的尾礦進(jìn)行清理，工程量按照1：2放坡計算。在靠近邊界時，應(yīng)及時進(jìn)行筑壩工作，減少因境界外尾礦流入造成的清理工作量。壩體頂部可作為采場北部與地表之間的聯(lián)絡(luò)道路。

尾礦壩設(shè)計：參數(shù)見附圖2。

2.1.3.4排水及疏干：因尾礦含水量較大，可利用旱季蒸發(fā)量大的特點，對揭露出的部位進(jìn)行自然疏干。施工中盡量增大工作面長度，延長生產(chǎn)循環(huán)時間，可使開挖部位更好地疏干，降低挖裝難度。施工中要充分考慮排水問題，建立完善的排水系統(tǒng)，將滲出水匯集排走。

2.1.3.5設(shè)備安排：首先安排一臺挖掘機(jī)、3臺沃爾沃A40F生產(chǎn)汽車在該區(qū)域生產(chǎn)，開拓工作面。工作面打開后，可根據(jù)進(jìn)度要求增加挖掘機(jī)和生產(chǎn)汽車。為了保證安全，挖掘機(jī)應(yīng)站立在堅實的基底上，進(jìn)入不確定區(qū)域必須用鏟斗確認(rèn)底板強(qiáng)度，必要時用石塊或強(qiáng)度較高的巖土進(jìn)行換填，以保證挖掘機(jī)和生產(chǎn)汽車作業(yè)安全。如果不能及時換填，則挖掘機(jī)移至東部非尾礦底板部位作業(yè)。

2.1.3.6開挖輔助工作：為了對開挖的尾礦砂進(jìn)行疏干，降低尾礦砂的含水量，在附圖1的A點附近挖一個長10米寬4米深4米的蓄水坑，坑中的水通過排水管自流排到采坑內(nèi)。隨著開采向尾礦砂位置深部推進(jìn)，蓄水坑的位置隨開挖的位置向深部移動，并通過排水溝流入采坑。為了加強(qiáng)排水強(qiáng)度，備用一臺柴油發(fā)電機(jī)和一臺潛水排污泵。

2.2運輸

2.2.1運輸

因尾礦砂流動性較大，運輸時會有部分流出車廂，造成環(huán)境污染和安全隱患，為了減少流出量，對車廂進(jìn)行改造，改造后每車裝載量按滿載量的2/3進(jìn)行裝載。

2.2.2運輸輔助工作

為了避免安全隱患和環(huán)境污染，要及時清理灑落的尾礦砂。采用平地機(jī)刮至路邊，集堆裝車運至排土場。

2.3排棄方案

2.3.1排土位置的確定

因尾礦砂含水量大、流動性強(qiáng)，運輸時會有部分尾礦溢出，造成淤泥外泄和粉塵污染，故不宜運輸過遠(yuǎn)，也不宜排棄在道路和采場周圍，為此業(yè)主指定三個部位作為尾礦砂排棄點。

2.3.2排棄方案

因尾礦含水量大、流動性強(qiáng)、強(qiáng)度低，考慮尾礦經(jīng)過晾曬蒸發(fā)可以提其高強(qiáng)度，故采用各排場輪流、分層排棄的方案來提高剝離進(jìn)度及提高排場的利用率。針對三個排場自然地理條件差異較大，分別制定不同的排棄方法。

2.3.2.1第一排場排棄方法

此處地表為尾礦，承載力差，也無道路和較高地勢可利用，故需沿礦石道路向西部先行填筑一條施工便道，用于車輛通行和尾礦翻卸，聯(lián)絡(luò)道路高度按高2m填筑，翻卸部位按4米修筑，頂部寬度按20m設(shè)計，路基邊坡1：1放坡，然后由此主干道向兩側(cè)修筑支線，技術(shù)參數(shù)與干線道路相同，支線間距暫定為70m，具體施工時根據(jù)尾礦流淌距離進(jìn)行調(diào)整，以充分利用翻卸場地。運輸車輛利用便道向下直接翻卸。另外可利用礦石道路和施工便道向尾礦部位的沖溝內(nèi)翻卸。便道可做后續(xù)工程的施工平臺也可做為上層尾礦砂的防滑梁，起到固砂作用。另外經(jīng)過修繕后，可作為連接采場與礦區(qū)道路之間的聯(lián)絡(luò)道。

2.3.2.2第二排場排棄方法

首先構(gòu)筑一條攔截壩，壩體頂寬20m，采用1：1放坡，形成尾礦翻卸區(qū)域，避免尾礦擴(kuò)散，待翻卸的尾礦晾曬至無流動性后，在其上部覆土。

2.3.2.3第三排場排棄方法

第三排棄場面積約1萬m2，對地表整平后自遠(yuǎn)而近排棄，待晾曬一段時間后，在其頂部覆土，再行排棄。排棄線布置為由遠(yuǎn)及近。此處作為排場轉(zhuǎn)換備用地點。

2.3.2.4守排地點選擇

經(jīng)對比分析，首次排放地點選擇第一排場，同時利用剝離料填筑第一排場排巖便道。

3、安全、質(zhì)量、環(huán)保保證措施

3.1做好開挖的測量放線工作，控制好邊界和標(biāo)高，做到邊齊底平，控制超挖和欠挖。

3.2堅持定期對該區(qū)域作業(yè)職工進(jìn)行有針對性的安全教育、講話，防治坍塌、機(jī)械設(shè)備下陷事故發(fā)生。

3.3挖掘機(jī)在作業(yè)時不得在虛方上行走，對不確定位置要用鏟斗試探和確認(rèn)。

3.4在向運土車輛裝載時，禁止挖斗在運土車輛駕駛室上方越過，推土機(jī)送土?xí)r，機(jī)身不得離開堅實土體。

3.5運輸車輛應(yīng)遵守交通規(guī)則，在彎道、陡坡、平交道口行駛時應(yīng)注意交通標(biāo)示，謹(jǐn)慎駕駛。

3.6作業(yè)時安排專人做好施工的實時監(jiān)控工作，發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象及時采取恰當(dāng)?shù)陌踩胧?，保證生產(chǎn)安全的進(jìn)行。

3.7尾礦砂因流動性過強(qiáng)，為防止其大量涌入采場，應(yīng)準(zhǔn)備足夠量的編織袋，必要時用編織袋裝土筑壩，封閉尾礦邊界。

3.8剝離的尾礦和巖土，排棄到指定的排土位置，禁止亂翻亂卸，定期對道路上灑落的尾礦進(jìn)行清理。

3.9加強(qiáng)灑水工作，對施工現(xiàn)場和運輸?shù)缆方?jīng)常進(jìn)行灑水濕潤，減少揚(yáng)塵。

3.10排棄安全措施 3.10.1生產(chǎn)汽車排棄作業(yè)時，應(yīng)嚴(yán)格遵守排土安全技術(shù)規(guī)程，嚴(yán)禁違章作業(yè)。3.10.2因尾礦流動性較強(qiáng)，在超過10m以上段高排棄時，集中排棄可能會導(dǎo)致塌方等問題，可采用與其他強(qiáng)度較好的巖土混合排土，改善排棄物強(qiáng)度，并安排一臺挖掘機(jī)配合排土，處理滑塌部位巖土。如翻卸時滑塌嚴(yán)重，不能保證車輛安全翻卸，則需要制作固定翻卸平臺。3.10.3經(jīng)常對排土場邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測，對可能出現(xiàn)的大面積塌陷或滑坡作出及時、準(zhǔn)確的預(yù)報，及時整修邊坡并轉(zhuǎn)換作業(yè)地點。3.10.4嚴(yán)格按照生產(chǎn)計劃和規(guī)定的排土方向組織日常生產(chǎn)。加強(qiáng)現(xiàn)場巡視和檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時督促整改，在確認(rèn)作業(yè)安全無保障時應(yīng)果斷作出停產(chǎn)指令。

4、結(jié)束語

經(jīng)現(xiàn)場實施證明，該技術(shù)正確可行，經(jīng)過將近2個月的努力，成功采掘尾礦砂近50萬m2，為企業(yè)贏得了聲譽(yù)和經(jīng)濟(jì)利益，為下一步采掘創(chuàng)造了空間，為二期工程大面積采掘尾礦砂積累了經(jīng)驗。

作者簡介

石國瑞，工作單位：中鐵七局集團(tuán)有限公司海外公司，職稱：高級工程師。