大型露天礦高臺階排土工藝及安全管理措施探討

杜曉詩

摘 要：將礦體和附著在礦石上的物質分開，把分開物質運輸到排土場，然后從礦體上開采礦石的過程被稱為露天礦開采，露天礦的開采需要高度關注工程安全。露天開采最為主要的工序為高臺階排土，做好高臺階排土施工，能夠保障工程質量。本文以江西省德興市銀山工程為例，分析礦場的地質條件和變形特征，并深入分析高臺階排土施工要點與主要的排土施工工藝，并對高臺階排土施工時所需要采取的安全保護措施進行探討。

關鍵詞：大型露天礦；高臺階排土工藝；安全管理

中圖分類號：TD863 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）05-0187-02

0 引言

我國的礦山企業十分的重視高臺階排土工藝，特別是在一些大型的露天礦中對于高臺階排土工藝的要求更為嚴格。現在礦山企業為了提高企業在礦山上的收益，不斷的在大型露天礦中嘗試新的高臺階排土技術。因此相關的企業研究人員也將研究重點放到了露天礦高臺階排土工藝的研究上，其目的是提高生產效率的同時減少企業需要承擔的生產成本，也能為之后的露天礦高臺階排土技術的研究提供參考數據和方向。

1 工程概況

1.1 礦區的地質及氣候特征

銀山礦場地處于江西省的南部，其地理環境為溝谷發育地帶，而且所處的氣候帶為亞熱帶濕潤地區，生長著茂盛的植被，每年4-6月為當地的雨季，有著豐富的雨水資源。每年的降雨量大約在1400-2300mm左右，但是雨水的分布情況不均勻。因為每年有著豐富的雨水資源，所以當地的濕度常年保持在80%左右。其地理環境所導致當地的方向主要為東南風，風力大約為2-3級。銀山礦場中含有大量的凝灰質絹云母千枚巖，在表面上覆蓋有大量的火山巖和沉積巖。所以銀山礦場在高臺階排土設計中，應當根據礦場的實際情況作出相應的優化。

1.2 礦區高臺階排土場的變形特征

設計人員在設計高臺階排土工藝時，需要對排土場的變形特性有所了解。絹云母千枚巖是銀山礦產礦物質表面覆蓋的主要物質，其顏色呈現深灰色，結構較為松軟，擁有黏土類礦物的特點。所以根據千枚巖所擁有的特征可以大致確定排土場具備如下的變形特征：一是排土場所堆置的巖土具有千枚巖的特性，而且雨季的降水量偏多，排土場處于這種環境中很容易發生變形。排土場在非人工的干預下，需要很長時間的沉淀，沉淀率通常在10%-15%左右。二是山坡性變形。松散的廢石受到重力的影響是山坡形變形的主要形成因素。坡形排土場具有場地大、堆置效率高等特點，但是使用這種排土場需要做好預防滑坡和泥石流的措施。三是排土場所在地的土壤過于松軟會讓排土場發生變形。銀山排土場的土壤就過于松軟，所以土壤的空隙中能夠積壓大量的雨水，讓排土場發生滑坡的概率增加。

2 高臺階排土施工要點

2.1 露天礦排土場合理臺階高度的確定

排土場臺階的高度是設計排土場需要注意的參數之一，其能影響排土的順序、排土場的穩定程度，還能對礦山開采的綜合收益造成影響。增加排土場臺階的高度，能夠提高排土場巖石的堆放量，提高土地的使用效率。但是，如果排土場臺階的高度過高，則會增加排土場發生滑坡的可能性。研究人員經過大量的分析之后得出結果，排土場所處的地理位置，地基的軟弱程度以及散體巖石強度是影響排土場臺階高度的主要因素。

礦場使用高臺階排土工藝的目的是為了降低排土場占用的土地面積，減少礦場在修路的工作量，采用高臺階的方式增加排土場的容量，提高排土效率的工藝方式就是高臺階排土工藝。施工標準中并沒有明確指出高臺階的高度，通常認為超過普通15-20米的臺階就被認為是高臺階排土場。

德興銅礦和銀山礦的地質環境、氣候等方面大致相同，所以在設計銀山礦的臺階高度時，可以參考德興銅礦的臺階高度。設計銀山礦場臺階高度時，首先需要確定銀山礦排土場的高度，然后根據堆放不同的巖石計算出臺階的極限高度。經過計算，排土場堆放的巖石較為軟弱時，修建的臺階高度應當在42.5m以下，排土場堆放一般的巖石時，修建的臺階高度要在124m以下。

《GB51119——2015冶金礦山排土場設計規范》是確定排土場臺階高度的主要參考資料，當排土場的破壞形式為圓弧破壞性時，可以根據Bishop法、Spencer法的相關要求，使用Slize軟件來確定排土場中最容易發生滑坡的臺階面，滑動面的安全系統也可以采用Bishop法和Spencer法確定，計算出的安全系數必須要大于施工標準的安全系數，若不滿足這一條件，則必須重新設計排土場的臺階高度。

2.2 高臺階排土的主要工藝

銀山礦場是露天礦場，所需要處理的廢棄巖石數量較大，所以減少土地資源的使用的同時安全、高效的排土工程的設計對于銀山礦場是非常重要的。

銀山礦排土場可以采用強風風化巖土和分散巖石放置的方式排土，需要對排放的巖石壓緊，做好雨季積水排水處理工作，讓排土場的巖石物料的含水量保持在30-40%以下，若含水量過高，則容易引發排土場滑坡事故。排土場的地基變形和變軟的主要原因是受到污水庫和尾礦庫的影響，可以采用在排土場容易受到影響的地方放置堅硬的千枚巖，防止排土場出現大面積被侵蝕的現象。排土場需要做好排水功能，防止到了雨季時，大量的雨水沖刷排土場，排土場需要按照3%逆坡向建造排洪溝，這樣可以有效減輕雨水沖刷對排土場帶來的危害。此外，還要增加排土場的承重能力。使用交替式和多處排土的方式控制排土場向外延伸程度，而且還能增加排土場堆砌物的穩定性，以此增加排土場的承重能力和擴大排土場的容量，提升對土地的占用率。

修建的排土場的安全平臺的長度應當在40m以上，適中的安全平臺長度能夠增加排土場邊緣土坡的穩定度，有足夠的長度可以讓多臺機器同時運行還能減少施工時間。制定嚴格的管理方案，在排土場的容易發生事故的地方應該派人重點關注，發現問題時及時匯報，防止發生施工事故。排土場不再繼續使用后，可以在排土場栽種植被。

3 高臺階排土施工中排土場的安全管理措施

3.1 排土場的安全技術措施

3.1.1 排土場安全檢測與平臺控制

排土場的檢測需要有嚴格的制度。如果排土場堆放的巖石高度超過60m時，需要測驗排土場的穩定性，防止出現施工事故。定期檢查安全平臺，堆放在安全平臺上的雜物也應及時的清除。排土場會出現石頭墜落或者滑坡的現象，可以采用在邊緣地方修建安全平臺減少石頭墜落或者滑坡帶來的危害，但是需要定期清理安全平臺。邊坡開展排水、局部阻擋等工序時，需要注意邊坡是否在變大或者地基是否變的松軟，從而影響到排土場的整體穩定性。

3.1.2 排土眉線安全技術控制

排土眉線的長度需要控制在50m范圍內，保持場地的平整性，范坡角度控制在1.5%～2.5%之間。排土眉線的安全擋墻的各項參數如下：高度為1.5m，底部厚度為2.5m。當排土眉線的出現0.2～0.3m以上的裂縫時，應當及時停止工作，并且阻止汽車進入到裂縫區域內。

3.1.3 排土作業場區安全技術控制

排土場工作區的可見度小于20m時，應當停止全部的工作。照明燈和排土眉線擋墻的距離不應超過15～25m。排土場必須準備有預防和處理施工的安全設備。其中滅火器、應急的鋼絲繩等是必須配置的物品。運輸物品的車輛使用154t載重能力的汽車，而且排土場還應配備符合排土場情況的施工設備。工作人員和調度人員需要配備通訊設備以便調度人員、調節工作。

3.2 排土場內的安全管控措施

3.2.1 安排安全管理專員進行管理

排土場主要部分的安全檢查應當由專業人員定期檢查，而工程技術人員應當為安全管理人員提供技術支持。礦、場的安全管理人員的工作職責是監督現場管理行為，對于每一項安全管理制度都必須要落實。崗位人員需要根據制定的安全管理規章制度執行工作，小組長則需要負責本小組的安全，安全管理人員還必須做好生產作業的記錄。排土場各個區域內的安全管理人員需要負責好自己管轄區域內的安全，做好各自區域內的安全生產記錄，進入工作區域內的車輛以及工作設備，都必須服從安全管理人員的安排。

排土機開展工作時，安全管理人員必須在場，否則排土機應該立即停止工作。雨天、雪天等天氣下作業時，應當由工作人員指揮排土場中的機械和車輛的工作，如果天氣不允許繼續工作時，也應立即停止工作。排土機在交接班時，負責交接的人員必須面對面的交接。排土場所有的工作都必須嚴格按照安全規章制度進行。

3.2.2 加強對運輸車輛和相關設備的管理

如果多臺汽車需要同時進行排土場裝卸巖石時，相鄰汽車之間的距離必須保持在45m以上。若排土場的眉線修建的不符合規定，或者地面因為凹陷產生的裂縫長度在大于0.2m以上時，汽車則不允許進入排土場。

汽車的后輪在安全條件的允許下可以盡量的靠近安全擋墻卸載貨物，但是需要注意汽車的后輪禁止碰撞安全擋墻。汽車在進入排土場時，應該緩慢行駛，當距離排土場只有50m時，車輛的行駛速度應在6km/h以下。

推土機的操作工和安全專員在工作期間內不能離開自己的工作崗位。排土場在工作時間內，必須要有兩臺馬力為550的推土機。可以根據排土場的現場情況使用大噸位振動式壓路機、平地機平整排土場的地面，減少排土場地面的達到穩定狀態的時間，確認排土場的抗壓能力符合工作標準，保證排土場的整體穩定性。

3.2.3 加強安全檢測

工作技術人員需要對排土場的穩定性做定期的檢查，礦、場兩級安全專員需要具體將安全制度落實到排土場，采礦場的當班管理人員需要檢查自己當班的排土場的穩定情況。當班的安全專員需要對本班的安全情況負責。臨近雨季時，則需要根據實際情況調整檢查次數。如果工作的條件非常的惡劣，需要增加對排土眉線和排土邊坡的檢查次數。當發生重大施工事故時確保有預備的救援方案，并且需要定期進行安全疏散演練。確保遇見突發的安全事故，能夠立即組成救援小組展開救援活動。

4 結語

高臺階排土工藝在擴大排土場的容量的同時還能提高排土場的排土效率，減少運輸成本。高臺階排土和礦山的安全關系密切，在施工時，要關注氣候環境、巖土層的堆置等因素對高臺階排土施工的影響，要確定出合理的高臺階高度，強化眉線控制和排水處理，并加強安全檢測與安全管理，確保安全施工。

參考文獻

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