金屬礦床露天開采視域下排巖工程的發展與應用

王四龍

【摘 要】金屬礦床露天開采的一個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環節。

【關鍵詞】金屬礦床；露天開采；排巖工程

目前，露天礦排巖技術與廢石場治理方面的發展趨勢主要表現在以下三個方面：采用高效率的排巖工藝與排巖設備，提高排巖強度；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；適時進行廢石場的復墾，減少廢石場對生態環境的污染。科學合理的廢石場地選擇必須綜合考慮廢石場的地形、環境、廢石場容量、礦床的遠景分布、廢石排棄運距、廢石場對環境的污染、日后的廢石回收利用可能性及廢石場復墾等因素。

廢石場地選擇時應遵循以下原則：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展的前提下，盡可能靠近采場布置廢石場，以縮短巖石運距；盡可能采用內部排巖，通過二次轉排的技術經濟合理性的論證，積極采用內部臨時廢石場；廢石場應設置在居民區或工業場地的下風側或最小風側以及生活水源的下游，以免對居民和工廠造成危害；廢石場不應截斷山洪和河流，避免設置在水文地質復雜的地段，以保證廢石場的穩定，避免廢石場發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堆置，以便日后二次回收利用；有條件的地區，靠近采場的廢石場宜分散布置，以利于多出口運輸，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、水文地質特征及所排棄廢石的物理力學特征而異。根據廢石的運輸與排棄方式及所使用的設備的不同，外部廢石場的排棄工藝可以分為：鐵路運輸排巖、公路運輸排巖、膠帶運輸排巖。

汽車-推土機排巖工藝具有一系列的優點：汽車運輸靈活機動、爬坡能力大、可在復雜的排巖場地作業，宜實行高臺階排土。廢石場內運輸距離較短，排巖運輸線路建設快、投資少，又易于維護。我國多數露大礦山都采用。

鐵路運輸的排巖工藝主要是由鐵路機車將剝離下的廢石起至廢石場，翻卸到指定地點內應用其他的移動設備進行廢石的轉排工作。可選用的轉排設備有挖掘機、推土機、前裝機、索斗鏟等。目前在國內采用鐵路運輸排巖工藝的礦山主要以挖掘機為主，而其他設備很少用。鐵路運輸排巖的輔助設備有移道機、吊車等。

膠帶運輸排巖，是最近20年發展起來的工藝，這一工藝的原理是：使用汽車將廢石運至設置在采場最終邊幫上的固定或移動式破碎站進行廢石的粗破碎，破碎后的廢石被卸人膠帶運輸機、由膠帶運輸機運至廢石場再轉入膠帶排巖機進行排卸。當一個臺階高度排滿后，用推土機平整場地，然后移動膠帶排巖機。膠帶排巖機的主要工藝參數是最大排巖高度和排巖帶寬度，它們都取決于排巖機的結構尺寸。排巖機向站立水平以上排巖時，應盡量利用懸臂長度形成邊坡壓角，以保證排巖邊坡的穩定：向下排巖也要盡量利用卸載懸臂長度，使排巖帶寬度達到結構允許的最大值，為排巖機創造穩定的基底。

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

（1）改進排巖工藝，選擇合理的排巖設備及工藝參數，合理控制排巖順序，避免形成軟弱夾層（即潛在滑滑動面），同時將大塊巖石堆置在廢石場底層以穩定基底，或用大塊巖石堆置在最底一個臺階反壓坡腳，以穩定廢石場。

（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，則預先開挖處理是不經濟的，此時要控制排巖階段的堆置高度，以使基底得到壓實相逐漸分散基底的承載壓力，也可用爆破法將基底巖石預先破碎，這樣不僅可增大抗風化能力，還可在底部形成排水層。

（3）采取必要措施進行廢石場的疏干排水。首先，應對排土場上方山坡匯水進行截流，將水疏排至外圍的低洼處；其次，為分散平臺本身的匯水，使其不致侵蝕或沖刷邊坡，應將廢石堆置平臺修成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，防止污染農田的作用。

（4）采用不同形式的護坡擋墻，穩定坡角，防止廢石場滑坡。這種護坡擋墻通常是堅硬石塊堆置成的石塊重力壩，透水性好，施工簡單，造價便宜，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境污染和自然生態景觀的破壞。隨著科學技術的發展和人們對資源再利用及環境保護意識的不斷加強，國家要求在礦山開發過程中必須采取相應措施。

【參考文獻】

[1] 曉峰.金屬礦床可實現無廢害開采[N].中國礦業報，200308.