金屬礦床露天開采視域下排巖工程的發(fā)展與應(yīng)用

王四龍

【摘 要】金屬礦床露天開采的一個(gè)重要特征是必須首先剝離礦體上覆的表土與巖石，暴露出礦體，再實(shí)施礦石的開采。因此，礦體上覆巖石與表土的剝離與排棄工作，是金屬礦床露天開采中必不可少的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

【關(guān)鍵詞】金屬礦床；露天開采；排巖工程

目前，露天礦排巖技術(shù)與廢石場治理方面的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：采用高效率的排巖工藝與排巖設(shè)備，提高排巖強(qiáng)度；提高堆置高度，增加廢石場單位面積的排巖容量，提高廢石場的利用率，減少廢石場的占地面積；適時(shí)進(jìn)行廢石場的復(fù)墾，減少廢石場對生態(tài)環(huán)境的污染。科學(xué)合理的廢石場地選擇必須綜合考慮廢石場的地形、環(huán)境、廢石場容量、礦床的遠(yuǎn)景分布、廢石排棄運(yùn)距、廢石場對環(huán)境的污染、日后的廢石回收利用可能性及廢石場復(fù)墾等因素。

廢石場地選擇時(shí)應(yīng)遵循以下原則：不占良田，少占耕地，盡量利用山坡、山谷的荒地，避免村莊的遷移；在不影響礦山工程發(fā)展的前提下，盡可能靠近采場布置廢石場，以縮短巖石運(yùn)距；盡可能采用內(nèi)部排巖，通過二次轉(zhuǎn)排的技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性的論證，積極采用內(nèi)部臨時(shí)廢石場；廢石場應(yīng)設(shè)置在居民區(qū)或工業(yè)場地的下風(fēng)側(cè)或最小風(fēng)側(cè)以及生活水源的下游，以免對居民和工廠造成危害；廢石場不應(yīng)截?cái)嗌胶楹秃恿?，避免設(shè)置在水文地質(zhì)復(fù)雜的地段，以保證廢石場的穩(wěn)定，避免廢石場發(fā)生滑坡和泥石流事故；剝離下的廢石中可利用的部分要單獨(dú)堆置，以便日后二次回收利用；有條件的地區(qū)，靠近采場的廢石場宜分散布置，以利于多出口運(yùn)輸，疏散排巖道路的通過能力，緩和廢石排棄高峰；廢石場地的選擇要有利于征用土地的復(fù)墾。

廢石的排棄工藝因礦床的開采工藝、廢石場的地形、水文地質(zhì)特征及所排棄廢石的物理力學(xué)特征而異。根據(jù)廢石的運(yùn)輸與排棄方式及所使用的設(shè)備的不同，外部廢石場的排棄工藝可以分為：鐵路運(yùn)輸排巖、公路運(yùn)輸排巖、膠帶運(yùn)輸排巖。

汽車-推土機(jī)排巖工藝具有一系列的優(yōu)點(diǎn)：汽車運(yùn)輸靈活機(jī)動(dòng)、爬坡能力大、可在復(fù)雜的排巖場地作業(yè)，宜實(shí)行高臺(tái)階排土。廢石場內(nèi)運(yùn)輸距離較短，排巖運(yùn)輸線路建設(shè)快、投資少，又易于維護(hù)。我國多數(shù)露大礦山都采用。

鐵路運(yùn)輸?shù)呐艓r工藝主要是由鐵路機(jī)車將剝離下的廢石起至廢石場，翻卸到指定地點(diǎn)內(nèi)應(yīng)用其他的移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行廢石的轉(zhuǎn)排工作?？蛇x用的轉(zhuǎn)排設(shè)備有挖掘機(jī)、推土機(jī)、前裝機(jī)、索斗鏟等。目前在國內(nèi)采用鐵路運(yùn)輸排巖工藝的礦山主要以挖掘機(jī)為主，而其他設(shè)備很少用。鐵路運(yùn)輸排巖的輔助設(shè)備有移道機(jī)、吊車等。

膠帶運(yùn)輸排巖，是最近20年發(fā)展起來的工藝，這一工藝的原理是：使用汽車將廢石運(yùn)至設(shè)置在采場最終邊幫上的固定或移動(dòng)式破碎站進(jìn)行廢石的粗破碎，破碎后的廢石被卸人膠帶運(yùn)輸機(jī)、由膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)至廢石場再轉(zhuǎn)入膠帶排巖機(jī)進(jìn)行排卸。當(dāng)一個(gè)臺(tái)階高度排滿后，用推土機(jī)平整場地，然后移動(dòng)膠帶排巖機(jī)。膠帶排巖機(jī)的主要工藝參數(shù)是最大排巖高度和排巖帶寬度，它們都取決于排巖機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸。排巖機(jī)向站立水平以上排巖時(shí)，應(yīng)盡量利用懸臂長度形成邊坡壓角，以保證排巖邊坡的穩(wěn)定：向下排巖也要盡量利用卸載懸臂長度，使排巖帶寬度達(dá)到結(jié)構(gòu)允許的最大值，為排巖機(jī)創(chuàng)造穩(wěn)定的基底。

概括說來，廢石場的潛在危害主要來自兩個(gè)方面：其一，由于廢石場的穩(wěn)定性差所引發(fā)的廢石場變形、滑坡及廢石場泥石流；其二，廢石場所造成的環(huán)境污染。因此需要采取有效的治理措施。

（1）改進(jìn)排巖工藝，選擇合理的排巖設(shè)備及工藝參數(shù)，合理控制排巖順序，避免形成軟弱夾層（即潛在滑滑動(dòng)面），同時(shí)將大塊巖石堆置在廢石場底層以穩(wěn)定基底，或用大塊巖石堆置在最底一個(gè)臺(tái)階反壓坡腳，以穩(wěn)定廢石場。

（2）積極處埋軟巖基底。對于基底表面或較薄的軟巖層，可在排土之前開挖掉；若軟巖基底較厚，則預(yù)先開挖處理是不經(jīng)濟(jì)的，此時(shí)要控制排巖階段的堆置高度，以使基底得到壓實(shí)相逐漸分散基底的承載壓力，也可用爆破法將基底巖石預(yù)先破碎，這樣不僅可增大抗風(fēng)化能力，還可在底部形成排水層。

（3）采取必要措施進(jìn)行廢石場的疏干排水。首先，應(yīng)對排土場上方山坡匯水進(jìn)行截流，將水疏排至外圍的低洼處；其次，為分散平臺(tái)本身的匯水，使其不致侵蝕或沖刷邊坡，應(yīng)將廢石堆置平臺(tái)修成3度左右的反坡，使水流向坡根處的排水溝而排出界外；最后，在排土坡下游溝谷的收口部位修筑不同形式的攔擋坎，起到攔擋泥石流，防止污染農(nóng)田的作用。

（4）采用不同形式的護(hù)坡?lián)鯄?，穩(wěn)定坡角，防止廢石場滑坡。這種護(hù)坡?lián)鯄νǔＪ菆?jiān)硬石塊堆置成的石塊重力壩，透水性好，施工簡單，造價(jià)便宜，能阻擋滑坡和泥石流。

露天開采過程中所建立的廢石場占用了大量的土地資源，造成了一定程度的環(huán)境污染和自然生態(tài)景觀的破壞。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人們對資源再利用及環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷加強(qiáng)，國家要求在礦山開發(fā)過程中必須采取相應(yīng)措施。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 曉峰.金屬礦床可實(shí)現(xiàn)無廢害開采[N].中國礦業(yè)報(bào)，200308.