我國冶金礦山排土場研究分析

秦曉濤

（蘭州有色冶金設(shè)計研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

1 排土場研究現(xiàn)狀

排土場是我國冶金礦山工作當(dāng)中的重要一環(huán)，相關(guān)科技人員一直以來針對露天礦排土新工藝、新技術(shù)、排土場穩(wěn)定性、排土場滑坡、泥石流災(zāi)害防治技術(shù)以及復(fù)墾環(huán)境保護等不同技術(shù)領(lǐng)域做出研究，尤其是上世紀(jì)八十年代到近二十年以來，排土技術(shù)不斷增強，而且針對排土設(shè)備使其大型化、科學(xué)化、智能化，排土場各設(shè)施分析結(jié)果技術(shù)完善，各實驗研究手段不斷優(yōu)化，我國冶金礦山排土場工作不斷進步且完善。

1.1 排土方式

排土方式的先進與否決定了排土場的工作效率高低。我國現(xiàn)階段的主要排土手段包括汽車聯(lián)合推土機、鐵路聯(lián)合挖掘機排土、汽車聯(lián)合鐵路運輸排土這三種排土形式，而在這其中汽車聯(lián)合推土機排土是主要運作方式，這種運作方式在運送物料、和土方運輸當(dāng)中具有強大的靈活性、可適應(yīng)性和機動性，在我國冶金礦山排土工作當(dāng)中廣泛使用[1]。在這之中，排土方式的研究方向主要從經(jīng)濟成本和運輸安全這兩方面出發(fā)，之后再隨著運輸系統(tǒng)、運排設(shè)備和排土計劃不斷進步相聯(lián)，從而解決排土運輸過程中的縮短運排距，排土線優(yōu)化，裝、運、排設(shè)備的大型化和智能化等問題，為我國冶金礦山排土工作作出貢獻。

1.2 穩(wěn)定性分析

相比于其他發(fā)達(dá)國家的冶金礦山排土工作，我國在生產(chǎn)力水平和工作價值觀上有著不同觀念，我國的生產(chǎn)力水平偏低，排土工作往往效率偏低，而各礦山冶金企業(yè)又較為看重經(jīng)濟效益，在排土場選擇上盡可能節(jié)省占地，而又要求極大地排土容量，排土場和礦山間距短，這就導(dǎo)致排土場累積極高，坡面相對偏陡等不安全問題，進而導(dǎo)致滑坡甚至泥石流等災(zāi)害。而其他發(fā)達(dá)國家注重環(huán)境保護和持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，在排土工作當(dāng)中盡可能減少污染和保持排土場復(fù)墾，嚴(yán)格審查排土場高度，減少坡度和坡面問題的發(fā)生，從而使排土工作安全穩(wěn)定的運行。雖然我國和其他國家冶金礦山排土工作存在著本質(zhì)上的差異，但是這些安全問題案例為我國排土工作研究提供了許多案例，這也是我國冶金礦山排土的安全穩(wěn)定性研究走在世界前列[2]。實際情況中，排土場的穩(wěn)定性不僅僅是因為其土坡偏高和陡，還會因其所處工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件、爆破震動、地震、連續(xù)降雨等因素影響，所以這就要求我國相關(guān)科研人員從多角度全方面研究我國冶金礦山排土的安全性。

1.3 災(zāi)害防治

我國礦山冶金排土場由于開采企業(yè)追求利益疏于對安全隱患的管理，往往會出現(xiàn)坡面滑坡和降雨時出現(xiàn)泥石流等自然災(zāi)害。針對這兩種自然災(zāi)害，相關(guān)研究人員對其研究并提出措施。在實際防治過程中，為了避免滑坡和泥石流災(zāi)害可治理其表面和地下水，主要治理方式是疏通排水和排土場下游構(gòu)筑谷坊群壩等治理方式，在這其中要注重新排棄臺階的上半部和邊坡內(nèi)部含地表土等細(xì)粒巖土軟弱夾層以及軟弱地基層是極其容易存在安全隱患的潛在滑面，從而導(dǎo)致出現(xiàn)滑坡和泥石流問題。在實際泥石流災(zāi)害產(chǎn)生過程中，主要具備豐富的物料、充沛的水源、縱坡降較大這三個因素，而滑坡產(chǎn)生的主要原因是排土場基地承載力低、排土工藝低下這兩個問題。由于我國現(xiàn)階段各礦山冶金開采企業(yè)注重利益，往往在滑坡泥石流問題出現(xiàn)后才采取措施治理，相對過于被動，所以我國現(xiàn)階段排土場主要主要安全措施研究方面是滑坡和泥石流。

1.4 生態(tài)復(fù)墾

由于國外發(fā)達(dá)國家注重礦山冶金排土場的持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，所以做出排土場生態(tài)復(fù)墾的治理手段，在研究過程中將生態(tài)復(fù)墾規(guī)劃為復(fù)墾適宜性、復(fù)墾模式、復(fù)墾植被種類、復(fù)墾工藝等方面，在進行礦山冶金排土場工作設(shè)計當(dāng)中就結(jié)合生態(tài)復(fù)墾，并重視排土場生態(tài)復(fù)墾后期的環(huán)境保護和資源循環(huán)利用。而我國相關(guān)研究人員則采用構(gòu)建礦山排土場植被復(fù)墾適宜性評價指標(biāo)體系，評測排土場植被復(fù)墾適宜程度，結(jié)合土質(zhì)、周邊環(huán)境、氣候問題等多方面綜合考慮，結(jié)合數(shù)據(jù)分析為排土場的植被類型選擇做出調(diào)整，從而做到排土場生態(tài)復(fù)墾。

2 排土場存在的主要問題

排土場的廢土堆積是礦山冶金過程中堆積起來的，相對于地質(zhì)中自然堆積的巖土，排土場的廢土堆積易產(chǎn)生各種安全、環(huán)保等安全和影響自然環(huán)境問題，這些問題導(dǎo)致了排土場隨著工程進度廢土堆積增大過程中的邊坡穩(wěn)定性差問題，再堆積過程中如遇到地質(zhì)環(huán)境變動、自然降雨、高級別臺風(fēng)情況下易出現(xiàn)滑坡和泥石流等自然災(zāi)害，而且礦山冶金過程中廢土巖石剝離易導(dǎo)致自然環(huán)境出現(xiàn)問題。

2.1 超高臺階排土場穩(wěn)定性

由于我國自然田地量較少，礦山冶金企業(yè)對自身利益要求偏高，這就導(dǎo)致排土場往往選擇運距短和耕地占用面積小的場地，在實際礦山冶金工作過程中，廢土排放往往選擇距離較短占地面積小的開采場地周圍，這就導(dǎo)致廢土排放單臺階作業(yè)，高臺階作業(yè)，使廢土產(chǎn)生超高臺階的問題，并且超高臺階會出現(xiàn)上坡下緩的上陡坡現(xiàn)象，這種超高的上陡坡一旦在地質(zhì)變動和大程度降雨時便會出現(xiàn)泥石流和滑坡，為排土場工作帶來極大的安全隱患和工作風(fēng)險。

2.2 環(huán)境影響

礦山冶金工作主要是將廢土和巖石進行分離，在這個過程中易自然產(chǎn)生噪聲、粉塵、廢水和重金屬污染，雖然噪聲和粉塵運用合理科學(xué)的技術(shù)手段便于清除，但是重金屬和水體污染則是礦山冶進工作當(dāng)中最為重要的環(huán)境影響，并且因其金屬摻雜導(dǎo)致其清除工作難度大周期長，最終導(dǎo)致污染水源和土質(zhì)。重金屬環(huán)境污染問題是現(xiàn)階段我國礦山冶金工作的主要污染因素，相關(guān)技術(shù)部門應(yīng)針對其做出清除措施。

2.3 機械化水平不高

近些年來，我國針對礦山冶金排運工作中的機械設(shè)備和運輸設(shè)備不斷提升，但是大多數(shù)情況下我國礦山冶金排土場機械化水平偏低，缺少大型智能排土設(shè)備，降低了排土工作的裝、運、排程序進程，使排土工作效率處于低下問題。

3 對策建議

3.1 多臺階排土

可針對露天采礦場地周圍排放廢土情況，采用覆蓋式和壓坡腳式多臺階排土，這類排土方式在軟巖地基或含大量表土軟巖的排土場地中具有積極作用。在排土場使用多臺階覆蓋式排土方式時，可將礦山冶金開采過程中的大塊巖石、地質(zhì)表層的排軟巖和瑣碎巖石堆積在底部，讓硬度偏大的硬巖臺階直接接觸排土場軟巖地基表面，從而使地基不斷壓縮、固結(jié)，提升地基的承載能力。另外還可采用壓坡腳式多臺階排土類型，可在前期風(fēng)化巖石，再將大塊巖石排棄，讓大部分小塊巖石反壓坡腳，從而使土場下部水流水利排除，提升排土場的穩(wěn)定性。

3.2 逆排工藝

大多出情況下，礦山冶金排土場往往設(shè)計為由內(nèi)向外，由上向下、由近向遠(yuǎn)的方式排土，而現(xiàn)階段我國部分企業(yè)則采用逆排工藝進行礦山冶金排土?？上仍谂磐翀鱿掠纬鼋ㄖ笮推履_壩，可采用挖掘過程過程中的大塊巖石和廢土，當(dāng)其廢土排放過程中可由內(nèi)向外分層排土，排土順序是由低到高、由薄到厚，使其形成但臺階或者多臺階的排土邊坡。這種逆排工藝操作起來相對簡單，排水性能和費用較好，對于排土場和軟巖地基穩(wěn)固有著良好的積極作用。

4 結(jié)論

我國礦山冶金排土場仍處在發(fā)展和不斷完善優(yōu)化當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)注重其安全性和穩(wěn)定性，利用多臺階排土和逆排等各類應(yīng)對措施降低其安全隱患，另外在礦山冶金排土過程中要注重其對環(huán)境的污染問題，堅持我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，注重資源保護和循環(huán)利用，使我國自然資源開采過程科學(xué)合理。