排土場(chǎng)穩(wěn)定性影響因素及對(duì)策

楊 健

河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450002）

露天礦的排土場(chǎng)設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)場(chǎng)址的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)、地形坡度、排棄物料的物理力學(xué)性質(zhì)，結(jié)合排棄方式、運(yùn)輸排土設(shè)備類型等，在穩(wěn)定與安全的前提下，確定場(chǎng)址及排土場(chǎng)的技術(shù)參數(shù)。按不同標(biāo)準(zhǔn)可將排土場(chǎng)分為多種類，不同類別的排土場(chǎng)具有不同的特點(diǎn)，同時(shí)影響排土場(chǎng)穩(wěn)定性的因素也各不相同。

1 排土場(chǎng)穩(wěn)定性影響因素

1.1 選址

排土場(chǎng)的穩(wěn)定問題在進(jìn)行排土場(chǎng)選址規(guī)劃時(shí)就應(yīng)當(dāng)予以考慮，并重點(diǎn)進(jìn)行論證和對(duì)比；選址階段主要考慮地形、地基和水文等因素，條件允許的情況下應(yīng)進(jìn)行專門性的研究工作。

1.1.1 自然地理、基地巖層埋藏特征

自然地理因素包括排土場(chǎng)基底地形、地表水流特征、大氣降水等。按排土場(chǎng)基底傾斜與否可分為傾斜基底排土場(chǎng)、水平或近水平基底排土場(chǎng)。當(dāng)排土場(chǎng)基底面的傾向與排棄物邊坡傾向相反時(shí)，邊坡穩(wěn)定性較好，相同時(shí)穩(wěn)定性差。

排土場(chǎng)位于洼地、泄流不良的低地時(shí)，大氣降水會(huì)嚴(yán)重影響排土場(chǎng)的穩(wěn)定性。寒冷地區(qū)冬季的排土場(chǎng)表面凍結(jié)至一定深度，在有補(bǔ)給水時(shí)排土場(chǎng)內(nèi)部可形成冰凍夾層，解凍后形成弱面。含水土巖凍結(jié)可破壞土巖結(jié)構(gòu)，解凍時(shí)降低強(qiáng)度。這些都會(huì)降低排土場(chǎng)穩(wěn)定性。大型結(jié)構(gòu)面傾向與排棄物邊坡相同且傾角較大、離基底較近時(shí)排土場(chǎng)穩(wěn)定性差。

1.1.2 水文地質(zhì)因素

直接位于排棄物下部的基底土巖含水時(shí)，由于毛細(xì)管水的上升作用,排棄物的下部被水浸潤(rùn)，濕度增加，強(qiáng)度降低。含水的粘性、粘土質(zhì)巖石的排棄物排至一定高度時(shí),排棄物下部被壓密。由于空氣、水、土巖二相狀態(tài),排棄物內(nèi)產(chǎn)生孔隙壓力水上溢，而上部的水如大氣降水等下透，從而排土場(chǎng)內(nèi)形成高含水帶。該帶未壓密，孔隙為水充填所致，滑動(dòng)面即易沿該帶形成。透水良好的排棄物當(dāng)補(bǔ)給水較多時(shí)可在其內(nèi)部形成滲流水,產(chǎn)生滲流引起的孔隙水壓力。含水或排土后吸水的土或軟巖基底，當(dāng)排棄物堆筑至一定高度后也會(huì)產(chǎn)生孔隙水壓力，從而減少土巖抗剪強(qiáng)度。如果基底內(nèi)含水層和排棄物之間被弱透水的粘土質(zhì)巖層隔開，則含水層的承壓孔隙水壓力也會(huì)降低含水層的抗剪強(qiáng)度。因此，考慮排土場(chǎng)的含水情況時(shí),不但要考慮原剝離土巖的含水情況、排土場(chǎng)的地形、大氣降水情況，而且要考慮排土場(chǎng)基底含水條件。

1.2 開采工藝因素

影響排土場(chǎng)穩(wěn)定性的開采工藝因素有多種，主要有不同巖種剝離臺(tái)階的開采程序與排土程序、排棄巖石的塊度、排土方法、排土帶寬度與排土工作線的推進(jìn)速度、排土臺(tái)階與排土場(chǎng)的高度等。采場(chǎng)內(nèi)不同開采程序和推土程序可以使排土場(chǎng)中形成不同的排棄物分層，其抗剪強(qiáng)度不同，排土場(chǎng)的穩(wěn)定性也不同。通過合理的設(shè)計(jì)開采、排土程序，如使排土場(chǎng)底層排棄較高強(qiáng)度透水巖石，則可增加整體排土場(chǎng)的穩(wěn)定性。剝離物在排棄過程中，其塊度常沿排土臺(tái)階呈自然分布,大塊滾落于臺(tái)階下部，中小塊分布在臺(tái)階中部及上部。砂土與粘土混合排棄時(shí)，含水的粘土塊度大，滾至邊坡下部，而砂土則易粉碎成細(xì)塊，留在邊坡上部，使排土場(chǎng)底部形成透水性差的軟弱層，易形成滾動(dòng)面。如用挖掘機(jī)排土且卸載高度大時(shí)，則大塊也可能落在上部松散的小塊土巖中。上述排土臺(tái)階中塊度的不同分布，使臺(tái)階上下部分的物理力學(xué)性質(zhì)不同。排土帶寬度和排土工作線推進(jìn)速度可影響基底含水土層的固結(jié)程度，從而影響排土場(chǎng)的穩(wěn)定性。

2 對(duì)策

2.1 疏干排水

排土場(chǎng)設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合排土場(chǎng)范圍的水文地質(zhì)條件、陣雨情況.采取有效的措施進(jìn)行疏干排水，以保證基底及排棄物料的強(qiáng)度不因浸水而降低。

1）地下水為浸水水源時(shí),應(yīng)采取疏干導(dǎo)流措施。同時(shí)挖筑匯水溝并以較堅(jiān)硬的大塊巖充填，把地下水引向排土場(chǎng)外。

2）以地表水為浸水水源時(shí)，主要是雨水逕流沖毀坡腳或坡腳物料浸水后強(qiáng)度急劇下降而導(dǎo)致滑坡。當(dāng)?shù)匦屋^為平坦時(shí)，在排土場(chǎng)境界外圍設(shè)置截水溝，匯集地表水及排土場(chǎng)沖刷雨水。

2.2 清除基底弱層，底層排棄大塊巖

當(dāng)基底為腐植土、淤泥或其它弱層時(shí)，在排土場(chǎng)建設(shè)時(shí)必須清除。同時(shí)要避免遇水后強(qiáng)度急劇下降的剝離表土和軟巖排棄在下層。在排棄計(jì)劃平衡表中，應(yīng)將較堅(jiān)硬的大塊巖石排棄在底層，這樣能增大排棄物料與基底之間的摩擦系數(shù)，對(duì)穩(wěn)定排土場(chǎng)有良好的作用。

2.3 確定合理的排土臺(tái)階高度

當(dāng)排土臺(tái)階高度超越穩(wěn)定值時(shí)，則隨時(shí)可能發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象，不僅影響排棄計(jì)劃的實(shí)施，而且對(duì)人身和設(shè)備的安全也造成威脅。因此，排土臺(tái)階高度的確定，既要考慮穩(wěn)定與安全，又要兼顧排土線的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

2.4 以排土場(chǎng)穩(wěn)定為前提.編制排棄計(jì)劃

當(dāng)剝離中土巖能分開時(shí),應(yīng)下部排棄巖石，上部排土，進(jìn)行覆蓋式排棄，由于剝離初期多為表土或其他地表風(fēng)化物料,為保證排土場(chǎng)的整體穩(wěn)定性，宜采用壓坡腳覆蓋式排棄順序。

2.5 重視生產(chǎn)管理

1）加強(qiáng)排土場(chǎng)堆置過程的監(jiān)視。根據(jù)排土場(chǎng)失穩(wěn)基本規(guī)律，結(jié)合巖土特性、排棄方式、設(shè)備類型、降雨多少等具體情況和特點(diǎn),實(shí)行科學(xué)生產(chǎn)管理。對(duì)整個(gè)排土場(chǎng)和各個(gè)排土臺(tái)階,隨時(shí)注視不穩(wěn)定動(dòng)向，隨時(shí)調(diào)整排土線路（鐵路運(yùn)輸）和作業(yè)區(qū)（卡車運(yùn)輸）。為此礦山應(yīng)配備排土場(chǎng)的專職監(jiān)視人員，進(jìn)行專職管理，并配備必要的監(jiān)測(cè)手段。

2）排土場(chǎng)堆置終了時(shí)重視復(fù)墾。排土場(chǎng)的土地復(fù)墾,可以使被占用和破壞的土地資源的恢復(fù)和再利用，不僅有利于保護(hù)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，而且可以避免雨水沖刷、水土流失和泥石流的發(fā)生。

3 結(jié)語

排土場(chǎng)的失穩(wěn)可影響到露天采場(chǎng)和排土場(chǎng)的正常生產(chǎn)及人員設(shè)備的安全。對(duì)排土場(chǎng)穩(wěn)定性的治理必須建立在對(duì)影響露天礦邊坡穩(wěn)定性因素的基礎(chǔ)上。今后在這方面還應(yīng)該加大研究和分析力度，并加強(qiáng)設(shè)計(jì)及管理人員對(duì)排土場(chǎng)重要性的認(rèn)識(shí)。

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