金屬非金屬露天礦山排土場設計與施工

劉寶倉

摘 要 根據現場實踐，介紹排土場選址、方案工藝、設計參數以及排土場安全環保管理等一系列內容。

關鍵詞 排土場 性質 方案 管理

中圖分類號：TD21 文獻標識碼：A

金屬非金屬露天礦山排土場設計施工，必須遵循《金屬非金屬礦山排土場安全生產規則》（AQ 2005-2005）的要求，其宗旨是為了貫徹國家技術經濟政策，達到安全堆存礦山剝離物和保護環境的要求，所以必須對礦山排土場按規范設計、施工和管理，根據多年的設計經驗和現場實際，現就具體實施情況進行闡述。

1 排土場選址與排土性質、排土量相配合

排土場所選址的地形地貌、區域地質構造情況，周圍山坡形狀及植被較發育情況，場區內地質巖層巖體的組成，主要巖性地應力反應，是否有山體崩塌、滑坡或泥石流等不良地質作用存在。另外，根據區域地質構造資料分析，結合排土性質和排土量，分析排土場所在場地是否穩定。同時，結合礦山采場與排土場的距離，礦山采取的采剝方法，礦山年平均剝離量，圍巖散體重量及年剝離體積量，排土場現狀，擬建排土場下游邊緣距離居民、選廠和運輸公路距離，論證排土選址的適宜性。排土場位置選定后，應進行專門的工程、水文地質勘探，進行地形測繪，并分析確定排土參數。

2 主要設計方案

主要設計方案貫穿于整個項目之中，涵蓋的內容很多。主要設計內容內容包括：排土場總體布置、排土場建設、排土工藝、排土設備及排土場安全設施建設等。

（1）主要設計參數確定：如排土場的階段高度、總堆置高度、安全平臺寬度、總邊坡角、相鄰階段同時作業的超前堆置高度等，必須滿足安全生產的要求在設計中明確規定。

（2）排土場位置：應靠近采場，盡可能利用荒山、溝谷和貧瘠荒地，以不占用或少占用耕地的原則，但要避免在遠期開采境界內將來二次倒運廢石，應選擇基地巖層工程地質較好和水文地質較好的地點，應建設在匯水面積不大，出口易攔截的溝谷中，但不宜建在工業廠房和其他建筑及交通干線的上方，排土場的建設和規劃應結合排土場結束或排土其間的復墾計劃統一安排。

（3）服務年限、級別：根據礦山年平均剝離量約（萬噸），排土場總堆置高度（米），總容量（萬立方米）等確定排土場服務年限和排土場等級，按級別對安全設施及建筑物進行標準設計施工。

（4）排土工藝：排土場堆置順序，排土場總設置高度確定后，為保證排土作業安全，提高排土碾壓效果，增加堆積穩定性，根據地形地貌易于公路建設的特點，確定采用堆置方式，自下分層向上分層依次堆置，為保證排土安全，臺階之間不同時堆置，待下分層臺階堆置至終了邊緣后，開始上分層堆置。

（5）排土作業：依據露天采場剝離排棄的巖土性質及塊度等具體情況，結合該排土場作業方式，設計一般采用汽車—裝載機聯合排土工藝作業，該工藝機動靈活，可根據地形變化，隨時調整進場公路布置，適用地形條件變化較大的排土場。在排土場排土空間受到限制時，可采取階段頂部平臺卸載，利用裝載機鏟運至排土坡面，所需的作業空間小，排土初期平臺建設工程量小，投產快，容易維護，工藝和排土場技術管理簡單。

（6）排土設備：多數選擇裝載機和自卸車運輸，但要注意節能和環保要求，盡量選擇采用功率適合、油耗低，帶有廢氣凈化和渦輪增壓等先進的液壓傳動和操作，結構先進合理，操縱輕便靈活，質量可靠的設備，并不斷探索采用新型運輸設備。

（7）排土場運輸道路：排土場初始路堤的修筑是形成排土線的基礎，根據排土場位置、地形、排土方式，確定運輸公路采取山坡形或平地形修筑。根據《廠礦道路設計規范》結合礦山實際，確定運輸公路技術參數，路面結構。根據路基情況確定，進入排土階段的公路，當排土線向前（外）推進時可采用新排棄的巖石填筑排土場初始路堤，并使其達到穩定狀態形成階段初始道路，長度及寬度應滿足卸載和裝載機作業需求，采用前進式方法進行排土作業。

3 排土場安全設施

排土場安全設施主要是防洪，根據設計等級和相關規程規范規定，確定防洪標準多少年一遇，如果排土場下游存在需要保護的居民點和公路，要提高防洪標準等級。

根據工程勘查，掌握鉆孔存在地下水情況，采取溝谷底部鋪設大塊作為排滲層的措施。排土最終境界坡面匯水，通過臺階排水溝排出，直接引入境界外或側翼截洪溝內排出；截洪溝、臺階排水溝結構，為防止降水形成徑流沖刷終了坡面，于臺階坡面底線布置排水溝，排水溝斷面必須完全滿足排水要求；截洪溝斷面結構，對可進入排土境界的匯水，采取截洪明溝進行引流至外側溝谷，根據工程勘測圖和實地考察，兩處匯水面積情況，考慮其匯水面積較小，為便于施工，設計采用明溝排水，可以滿足排水、排洪要求，截洪溝、臺階排水溝施工。（1）基礎開挖；（2）碎石墊層；（3）漿砌石施工。

排滲系統，由于礦山剝離物主要為邊幫圍巖，排土場整體滲透性較強，為降低初期投入，又能起到抗滑增強排土場基底穩定性的作用。排棄的大塊廢石選自礦山剝巖中的大塊廢石，平均塊度要求不小于300mm，排棄厚度3～5m，排棄大塊前，應清理底部雜物及浮土，鋪設物于基底均勻分布。

干砌石擋土墻：在排土場的下游終了境界坡底設置擋土墻，擋土墻采用干砌石結構，即有利于排水，也有利于抗滑。基底及兩側肩坡清理至穩定基巖，根據排土場的容量及堆置高度設計擋土墻標高及內外坡比和壩頂寬度；

淤泥攔擋壩：為防止淤泥下泄，與終了境界坡底設置擋土墻下游一定的距離處，設置淤泥攔擋壩，攔擋壩采用漿砌石結構，為重力抗滑式攔擋壩。該距離主要作為排土場排滲淤泥和大塊廢石滾落的安全保護帶而留設。壩基上游設干砌石齒墻，下游設混凝土鋪墊截水層，當有滲透水時，必須引流排除，以免基礎在砂漿初凝前遭水侵害。

4 排土場監測

排土場生產后期，在排土堆置坡頂和排土臺階設置位移觀測樁，在兩側山梁上設置壩體位移觀測基站，采用視準線法對壩體進行水平位觀測；采用水準測量方法進行壩體沉降觀測。初期每月進行一次，當壩的變形趨于穩定時，可逐步減為每季一次，汛期增加觀測次數；基底孔隙水壓力監測，在基底預先安裝水壓計，對排土場及基底孔隙水壓力進行觀測。通過該方法可以預測基底承載能力和穩定狀態；為排土場的穩定性分析提供依據。排土場穩定影響因素：

（1）排土場的沉降變形：排土場堆置巖土經長期作業基本壓實，沉降速度緩慢。隨著堆置年限和高度的增加、內部水分的滲出及堆置巖土的固結，孔隙壓力逐漸擴散和消失，排土場沉降逐漸減弱和穩定下來；綜合我國排土場生產情況，一般沉降系數變化于1.1～1.2之間作為基礎數據。

（2）排土場滑坡：出現滑坡的形勢主要為堆置巖土自身滑坡，主要是排土場下游邊緣，排土堆置高度過大、局部邊坡角度過陡、排土場出現的孔隙壓力的不平衡，有可能導致滑坡；

（3）泥石流：形成的基本條件：1）區域含有豐富的松散巖土。2）山坡地形較陡和較大的溝床縱坡。3）區域上中游有較大的匯水面積和充足的水源。

（4）排土場邊坡穩定性分析：排土場基底承載能力及臺階極限高度，排土場最大堆置高度，是根據排土場在排土初期基底壓實到最大的承載能力時，排土場的允許堆置高度；和在基底處于極限狀態，失去承載能力，產生塑性變形和移動時，排土場的極限高度測算確定的。最大堆置高度和分層臺階高度均根據基底穩定性，排棄巖土性質等，經測算后，在安全值范圍內確定，排土場最大高度和分層堆置高度能夠保證排土場允許安全。

5 環境保護

礦山排土堆放對環境具有一定的的影響，主要污染是固體廢物、廢氣、廢水、噪聲，采取相應的的環境保護措施，予以達標。充分認識綠化的重要性及對水土保持的作用，利用植物的凈化功能，達到吸塵、減噪、凈化空氣。

加強環境監測，配備專業人員，負責環保管理、地表沉降觀測、防塵管理及其他災害的監測工作，必要時可請當地環境監測部門配合，發現問題及時采取措施。

6 排土場復墾

確定合理的復墾方案，因地制宜，宜農則農宜林則林，條件允許時，應優先考慮為耕地或農用地；堅持經濟效益、生態效益和社會效益相統一，適應當地的自然條件和立體條件。排土場復墾應貫穿礦山開發的全過程，并應充分利用采礦設備，進行采礦、排土、復墾一體化。

7 排土場安全

7.1 從設計角度采取安全措施

（1）保證排土過程中不致因滾石、滑坡、塌方等威脅采礦場、工業場地、居民點、鐵路、道路、電網和通訊、耕種、水域、隧道涵洞、旅游景區、固定標志及永久性建筑等造成不安全。

（2）嚴禁在排土場作業區或排土場邊坡面撿礦石和其他石材。未經設計或技術論證，任何單位不應在排土場內回采低品位礦石和石材。

（3）高臺階排土場，設專人負責觀測和管理，發現危險征兆，應采取有效措施及時處理，汽車排土作業時由專人指揮；非作業人員不應進入排土作業區。進入作業區內的工作人員、車輛、工程機械，應服從統一指揮。

（4）排土場平臺設置反坡和擋車設施。

7.2 從管理角度采取安全措施

企業主要負責人是排土場安全生產第一責任人，指定或設立相應的機構負責實施本規則有關排土場安全規定的各項要求，配備與實際工作相適應的專業技術人員或有實際工作能力的人員負責排土場的安全管理工作，保證安全生產所需經費。

建立健全適合本單位排土場實際情況的規章制度，包括：排土場安全目標管理制度；排土場安全生產責任制度；排土場安全生產檢查制度；排土場安全技術措施實施計劃；排土場安全操作以及有關安全培訓、教育制度和安全評價制度。

8 結語

金屬非金屬露天礦山排土場設計與施工是一項艱巨而又復雜的過程，看似簡單實際運行復雜，需要從眼前和長遠利益出發，加強管理，嚴格按照有關法律法規、規范標準執行，杜絕排土場滑坡、泥石流等事故的發生，確保排土場運行安全。

參考文獻

[1] AQ 2005-2005 金屬非金屬礦山排土場安全生產規則[S].

[2] 有色金屬礦山排土場設計規范[S].

[3] 王運敏，項宏海.排土場穩定性及災害防治[M].北京：冶金工業出版社，2011.

[4] 孫世國，楊宏.典型排土場邊坡穩定性控制技術[M].北京：冶金工業出版社，2011.