露天矿内部排土场案例分析

李忠元，王　洋，吴光玲，邢利伟

（河北省建筑材料工业设计研究院，河北石家庄050051）

露天矿内部排土场案例分析

李忠元*，王洋，吴光玲，邢利伟

（河北省建筑材料工业设计研究院，河北石家庄050051）

为了缓解矿山征地难、用地紧张的问题，方案提出采用内部排土场，将北采区先行开采至最低标高，腾出采空区用作内部排土场。使用内部排土场可以减少征地，节约成本；由于废石内排，运输道路大大缩短，运输成本降低；且方便采场和排土场统一管理，具有多方面优势。论述了内部排土场的应用及优缺点，为类似工程提供了参考，具有重要的工程实用价值。

内部排土场；排土场；剥离；防洪排水工程

1　概述

重庆市壁山县某石灰岩矿区面积：0.4307km2。矿区为丘陵—低山地貌，地形坡度10°～15°，最高点位于西北部，标高+604.2m；最低处为矿区东南侧，标高+504.5m，相对高差99.7m。总体南高北低，西高东低，矿界南北长520m，东西长1000m，采场最高边坡116m。矿山正常生产时，南北采区两个工作面同时开采。矿区内大部分被第四系残积物覆盖。该矿征地较困难，内排是解决目前排土问题的最好途径。在矿区东部边界处设置临时排土场（临时排土场部分位于矿区内），剥离物排弃于该排土场。当北采区工作面开采至最低开采标高后，将临时排土场内的剥离物倒运回北采区，同时回采被压矿石。

2　覆盖层

矿区整体被第四系坡残积物覆盖，最深达11.0m，厚度一般小于3.0m，大部分基岩裸露。夹缝土分布在节理裂隙中，宽度及深度受节理裂隙控制。表土多为粘土夹碎石，成份杂乱，夹缝土多为粘土，且塑性较好。矿区剥离量约100.0×104m3。

3　矿区环境

矿区属农业耕作区，人类工程活动较强烈。矿区周边主要是私人从事露天采矿，在开采过程中，仅一定程度地改变了采场的地貌。据地面调查，未见滑坡、泥石流、危岩等地质灾害。

矿区内无重要基础设施、厂矿企业及居民集中地，无自然污染及较大的人工污染源，环境质量状况良好。地震基本烈度为Ⅵ度。地势开阔，露天采矿条件良好。

4　排土场场址

矿山排土场位于矿区东部边界处，占用土地面积0.06km2，其中0.033km2在矿界以内。

矿山排土场区域地形较缓、工程地质条件简单，无不良地质现象，水文地质条件简单。该区域矿量较少，至剥离平台可利用现有道路且运距较短，可大幅度降低排土场的基建投资。

5　剥离方案

（1）基建及剥离工程量。矿区整体呈南高北低，矿山已开采多年，北采区至最低开采标高28.0m，矿量152.6×104m3，剥离量45.0×104m3。北采区最先开采至最低标高，可作为排土场场地。

南采区基建工作为削顶矿量40.0×104m3，剥离18.0×104m3，采准工程量约8.0×104m3。

（2）剥离时间。南、北采区同时剥离，6个月内完成。

（3）剥离工作面结构参数：

工作台阶坡面角：75°；

排土场最终高度：30m；

台阶高度：15m；

爆破警戒范围：200m；

安全平台宽度：4m；

清扫平台宽度：8m。每隔2个安全平台设置1个清扫平台。

（4）道路。矿山道路分为运矿道路和废石道路。矿山已有从北采区至卸料平台运矿道路及废石道路；矿山需修筑从南采区至卸料平台的运矿道路约500m。道路土方工程量约15×104m3。

运输道路按矿山三级道路等级建设，路基宽14m、路面宽11m，线路的最大合成纵坡坡度不大于9%，最大纵坡限制长度200m，缓和坡段最小长度50～80m。竖曲线最小半径200m，最小长度20m，平曲线最小半径不小于15m，停车视距20m，会车视距40m。

6　排土场堆置要素

排土场采用汽车运输，推土机排土工艺，由低到高分层堆排，阶段高15m，台阶数2个，总堆置高度30m。台阶坡面角30°，最终平台宽度15.2m，工作平台宽度不小于20m。总边坡角24°。

参考《有色金属矿山排土场设计规范（GB50421-2007）》，废石最大滚落距离在14～16m范围内，排土场安全防护距离为最大堆置高度的0.75倍，即排土场安全防护距离为22.5m，取50m。在安全防护距离外设置警示标志，禁止人员靠近。

7　排土场防洪排水工程

排土场汇水主要来自排土场北面山坡。汇水面积由流入排土场的山脊处分水岭起算，约为12.0×104m2。矿区最大降雨量按照最大日降水量计算，取126.4mm/d，暴雨持续时间按3h计算。

（1）设计暴雨径流量Q：

式中：F——汇水面积，m2；

Hp——设计区域日最大降雨量，m；

Ψ——地表径流系数，本设计取0.8。

经计算，暴雨径流量Q＝1.2×104m3/d。

（2）流水横断面面积ω：

式中：v——平均流速，m/s，不应大于允许冲刷流速，本设计查表取v＝5.8m/s[《道路93J007-757页》明沟容许（不冲刷）平均流速表]。

经计算，ω=0.2m2。

（3）设计截水沟断面为矩形断面，底宽0.5m，深0.8m，断面积0.4m2，可满足矿区排水要求。

（4）截水沟采用5号水泥砂浆砌20号片石砌筑。

（5）本截水沟纵坡不应小于3%。

8　排土场监测

排土场生产后期，在排土堆置坡顶和排土台阶设置位移观测桩，在两侧山梁上设置坝体位移观测基站，采用视准线法对坝体进行水平位移观测；采用水准测量方法进行坝沉降观测。初期每月进行一次，当坝的变形趋于稳定时，可逐步减为每季一次，汛期增加观测次数。

基准点的布设以便于测定工作基点和监测点为原则，布置在监测区范围外稳定地段。现场可根据实际情况适当增减基准点。

工作基点高程尽可能接近监测点的高程，且便于观察监测点。

9　排土场安全技术措施

（1）自卸汽车排土作业时，应设专人指挥，非排土场作业人员一律不得进入该区域。

（2）排土场区域作业人员、车辆、工程机械必须服从指挥人员的指挥。

（3）排土工作面平台向坡顶线方向设置3%～5%的反坡。

（4）自卸汽车卸载时边缘要设置安全车挡，其高度不小于轮胎直径的2/5。

（5）卸载时，汽车应垂直于排土工作线，严禁高速倒车、冲撞安全车挡。

（6）排土场最终境界3.0m范围内排弃0.5m以上岩石以增加排土场的安全稳定性，防止发生泥石流灾害。

（7）排土安全车挡或反坡不符合规定、坡顶线内侧30m范围内有大面积裂缝或不均匀下沉时，禁止汽车进入该危险区，排土场作业人员需对排土场作出及时处理。

（8）排土作业区照明必须完好，照明角度必须符合要求，夜间无照明禁止排土。

10　建议

（1）建议对排土场最终形成的边坡要进行硬化处理，每年汛期来临之前和结束后对其进行一次系统的检查，发现问题及时进行处理。

（2）排土场为临时排土场，矿山生产后期，排土场内的腐殖土及废石将回填采场，作矿山恢复治理用。

（3）矿山为山坡露天开采，排土场位于地势较低的山坡处，应防止矿区内排水时冲刷排土场。排弃废石时，严格按照设计给定坐标排弃。

11　结论

使用内部排土场可以减少占地，节约成本；由于废石内排，运输道路大大缩短，运输成本降低；且方便采场和排土场统一管理，具有多方面优势。

需要注意的问题是，排土场位于矿界内，随着开采和排废的进行，应随时测量排土场和采面的距离，避免相互干扰；本矿山为山坡露天矿，应合理安排采掘顺序，将北采区先行强化开采，腾出采空区用作内部排土场。

[1]赵鸣展,马萃林,杨宝慧.排土场边坡稳定性研究与安全分析[J].现代矿业,2010(7):64-66.

[2]陈祖煜.土质边坡稳定分析[M].北京:中国水利水电出版社.

[3]汪海滨,李小春,等.排土场空间效应及其稳定性评价方法研究[J].岩石力学与工程学报,2011,30(10):2103-2111.

[4]郭成,马萃林.露天矿排土场堆置要素的优化[J].金属矿山, 2011(1):42-44.

[5]林忠生.福建省连城锰矿采空区内排方案的探讨[J].中国锰业,2006,24(3):50-56.

TD824.8

B

1004-5716(2015)07-0127-03

2014-07-26

2014-07-28

李忠元（1984-），男（汉族），河北沧州人，助理工程师，现从事矿山设计工作。