露天煤矿排土场合理设计

浅析露天煤矿排土场合理设计

摘要：露天煤矿排土场，是矿山仅次于采矿场的庞大构筑物，它接纳、收容露天矿剥离的岩土废弃物，少则数百万吨，多则数亿吨、数十亿吨。因此，露天煤矿对排土场废石排放和计算的要求就非常高，尤其是露天矿排土场的稳定设计更是重中之重。本文在借鉴国内外有关资料的基础上，对露天煤矿排土场设计进行了探讨。

关键词：露天煤矿；排土场；稳定措施

一、排土场的涵义与分类

排土场是由人工堆积形成的高边坡，排土场由收容岩土散体的地基和堆置其上的废石堆两部分构成。排土场按稳定性角度分为 3 类，第一类排土场是在”良好”的地基上排弃“良好”的散体物料。“良好”的地基是指收容岩土的地基工程地质与水文地质条件简单，地基岩土强度较高，没有大的构造结构面，不会产生剪切破坏，是稳定的地基。第一类排土场稳定性良好，理论上堆高1 000 m以上仍是稳定的。第二类排土场是指在“良好”地基上排弃“不良”散体物料或者在“不良”地基上排弃“良好”的散体物料，这类土场稳定性中等。第三类排土场是指在“不良”地基上排弃“不良”散体物料，其稳定性条件是最差的，要花大力气研究。

二、露天矿排土场设计思路

排土场不产生直接的经济效益，但是如果排土场边坡发生失稳滑落，轻则使矿山蒙受经济损失，重则影响矿山生产正常进行，可能造成重大的设备及人身伤亡事故。排土场的破坏形式在不同地段因

其所处的地形、地貌条件不同、下伏岩土的结构特征不同、本身的物质组成和粒度成分不同，产生了不同的变形破坏形式。因此要加强对排土场的设计。

1、搜集详细准确的基础资料

基础资料对排土场场址选择的影响由于矿山的情况千变万化，每个矿山又各有自己的特点，因此基础资料在设计中显得尤其重要。设计人员必须深入现场实地考察和了解。露天矿排土场的占地面积往往是整个露天矿占地面积的20%～ 40%，数量颇大，这样就很可能要占用一部分良田和林地，必然给当地群众生活和经济上带来一定的困难和影响，从而增加了征地难度，影响建设周期。另外，排土场还容易污染居民区，如果排水处理不当，还会造成泥石流。因此在选择场址时，除了收集必要的地形图基础资料外，设计人员要深入有关单位或访问当地群众，结合矿山特点，有目的、有重点地收集诸如气象、水文、工程地质等资料，还要对可供选择的排土场场址与有关专业一起进行逐一踏勘：对排土场内的建、构筑物、树木、地形坡度、山体稳定程度进行观察和评价，充分调查研究，做到心中有数；对所收集到的资料力求准确、可靠；这样可为选择场址的稳定计算和确定排土方式提供科学的依据。

2、排土场场址选择

对一个露天矿来说，合理地选择排土场场址与多种因素有关。一是排土场位置的选择，应保证排弃土岩时不致因滚石、滑坡、塌方等威胁采矿场、工业场地、居民点、铁路、道路等设施的安全。排

土场位置选定后，要进行专门的地质勘探工作，不宜设在工程地质或水文地质条件不良的地带。二是注意岩石分配设计。岩量分配是降低矿山排岩的基建和运营费用，减少矿山排岩设备数量，避免各运输方式互相影响的关键。这是确定排土场场址方案一个很重要的因素。首先对各排土场岩量进行分配，以采掘进度计划为依据，编制排岩进度计划，提高运排岩设备利用率，减少露天境界内岩量总的运输距离；同时考虑与运矿道路共线和用废石填筑路基，以降低基础及运营费用。三是在排土场场址选择时，尽可能选在矿体的下盘，减少压矿的可能，但是矿山的地形相当复杂，有时又不得不选在矿体的上盘，因此就需要和相关专业人员共同对矿体的生成年代、产状和可能的开采方法进行论证。然后进行综合技术经济比较来确定排土场场址。

3、排土场基地处理

排土场的基底处理是确保其长期稳定的重要前提，排土场建设时应予以高度重视，切实做好相关工作。我们在设计的时候要求排土场在建设时应将场地内植被清除干净，自然坡度大于1：5 的坡地应用推土机或挖掘机推成台阶状，台阶的尺寸随地形变动，但台阶的宽度不小于2m，并应形成 3%～5%的内倾反向坡度。遇松软潮湿土基、基底表土或较薄的软岩层，应在排土之前挖除、开挖渗水沟设置盲沟进行疏干，并用大块坚硬废石垫底。这样能增大排弃物料与基底之间的摩擦系数，对稳定排土场有良好的作用。若软弱岩土基底较厚，较难预先开挖处理，此时应在基底进行梅花桩式爆破，

使其形成凹凸不平的抗滑面，以增加稳定性，并控制排岩阶段的堆置高度，以使基底得到压实和逐渐分散基底的承载压力，确保场地的正常使用。

4、排土场排水设计

资料表明，排土场滑坡约有 50%是浸水引起的。鉴于上述情况，排土场设计应结合排土场范围的水文地质条件、降雨情况，采取有效的措施进行疏干排水，以保证基底及排弃物料的强度不因浸水而降低。（1）以地下水为浸水水源时，应采取疏干导流或地下帷幕截流措施。通常国内外各类露天矿多采取常规的疏干排水方式。同时挖筑汇水沟，并以较坚硬的大块岩充填，把地下水引向排土场外流入河流。（2）以地表水为浸水水源时，主要是雨水迳流冲毁坡脚或坡脚物料浸水后强度急剧下降而导致滑坡。当地形较为平坦时，就在排土场境界外围设置截水沟，汇集地表水及排土场冲刷雨水，必要时排放水尚需经沉淀或化学法处理后，达到排放标准再排入河流或作为水资源加以利用。

5、排土场边坡与台阶高度设计

露天采矿场的特点是比高大，边坡陡，自然情况下处于稳定状态。如果在采矿场周围的沟内排放大量废石，而且又有运排岩设备在排土场上作业，势必对采矿场边坡形成很大的侧压力，使采矿场边坡的稳定受到不良影响。对一般的大中型矿来说，排土场距采矿场最终开采境界的安全距离应计算确定但对一些中小型露天矿而言，边坡稳定计算所需的基础数据不全，因此无法进行计算。排土场坡脚

距采矿场最终开采境界的距离，根据经验一般取30～ 50 m。另外当排土台阶高度超越稳定值时，则随时可能发生失稳现象。这不仅影响排弃计划的实施，而且对人身和设备的安全也造成威胁。因此，排土台阶高度的确定，既要考虑稳定与安全，又要兼顾排土场的技术经济效果。

6、排土场堆排设计

堆排开始前，应先在卸车地点边缘采用推土机等设备堆筑车挡，平台上如发现开裂、下沉，应及时回填，随时保证排土场卸车地点的稳定及车挡的可靠使用。为避免泥石流的形成，在排土过程中，采用分区选择性排土法，即将排土场分为岩、土分区，分别堆排不同性质的岩土。土方应靠场地的内侧堆置，废石集中堆于外侧位置，以利于场地内积水的外渗，破坏泥石流形成的条件，并采用排岩机械及时整理排卸平台。在堆排过程中应以大块岩石堆置在最底一个台阶反压坡脚，可增强排土场稳定，防止滑坡形成。

三、结语

总之，排土场是露天矿仅次于采矿场的庞大构筑物。排土场设计是否合理不但直接影响矿山的经济效益，而且对矿山的安全生产和矿区的生态环境将产生深远的影响。因此，我们要加强对露天矿排土场重要性的认识，合理地研究排土场设计方案，从而实现矿山安全生产、降低生产成本，提高经济效益的目的。

参考文献

[1]汪勇 .露天矿排土场合理台阶高度的确定.金属矿山，2004，