排土场稳定性分析项目建议书

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科技发展项目建议书

项目名称：排土场稳定性分析及监测治理综合技术研究项目类别：（采矿√、选矿、冶炼、化工、加工、其他）项目单位（公章）：****************

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项目单位负责人：*****

项目负责人：******

申报日期：2015年 12月04日

****************有限公司制

一、项目的必要性：

矿山工业的迅速发展与征地之间的矛盾，使得矿山排土技术强调运距短、少占土地，在露天开采境界外就近排土，从而导致露天排土场岩土量大而集中。由于排土场由松散的剥离物组成，稳定性差，季节性灾害比较明显，排土工程一直是露天矿生产的薄弱环节。因此，合理规划排土工程，科学管理排土场所，不仅是保证全面完成矿山生产任务的必须手段，而且对社会和生态平衡也有着十分重要的意义。

****************严格按照有关标准、规范、规程要求，完成了****************索尔库都克铜矿（以下简称索矿）排土场初步设计，索矿排土场设计采用多台阶排土，底部标高740m，顶部标高830m，最终排土高度90m。排土场每一台阶排弃坡度为35°，最终堆积边坡角28°，台阶高度15m；排土场投入使用后，一直十分稳定，足见设计的合理性。因矿区地处戈壁，遍布矿区的第四系风成沙、残坡、洪积层和第三系乌伦古河组卵砾石孔隙发育；近年来，因北疆地区雨雪较多，第四系表土接受大气降水的渗入补给，随着雨水入渗使得岩土体的抗剪强度降低或软化；水入渗导致的渗流作用也使排土场岩体的下滑力增加，两者的相互作用导致索矿排土场发生了几次小规模的滑坡现象。

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排土场内部滑移破坏裂隙（拍摄于2015年6月）

排土场西侧地基破坏（拍摄于2015年9月）

实践表明，当排土场坐落于软弱地层上时，由于地基受排土场荷载压力而产生的滑坡和底鼓，然后牵动排土场滑坡，这类牵引式滑坡在排土场破坏事例中经常看到，约占矿山排土场重大滑坡事故的

1/3，1983年11月，石录铜矿2号排土场因段高过大、含土量高、地基为黄土层并有沉淀泥浆挤出等原因，发生两次牵引式滑坡，滑坡体总体积高达50万立方米。国家高度重视露天矿山排土场稳定性工作，《金属非金属矿山安全规程》（GB16423-2006）第5.7.28条明文规定“排土场应由有资质条件的中介机构，每5年进行一次检测和稳定性分析”，索矿排土场自2008年投入使用至今的7年的时间里，尚未进行过系统的排土场检测和稳定性分析。

因此，亟需开展索矿排土场稳定性分析及监测治理综合技术研究，以预防和减轻排土场失稳灾害。

二、研究内容：

实践表明，影响索矿排土场稳定性的因素主要有：排弃岩石的性质、排土场基底工程地质条件、水文地质条件、气候条件、排弃高度及排土工艺等，其中尤其以排弃岩石的性质和排土场基底条件影响较大。本项目拟在以下三各方面开展排土场稳定性分析及监测治理综合技术研究。

（一）排土场现状调查及地基工程地质勘查研究

（1）对索矿排土场地形、地貌及其岩土结构、地下水条件、气象条件等因素进行现场踏勘。

（2）开展排土场地基工程地质补充勘查工作，通过此工作，查明索矿排土场地基岩层的工程性质、分布参数及包括体重、密度、天然水含量、塑限、液限、粒度组成在内的物理参数等。

（3）地基土力学性质室内试验：在地基土层中，取未扰动的代表性试样（个别为扰动试样）进行力学性质测试，实验室力学性质试验包括：压缩、直剪及三轴剪切试验，测定地基土的压缩系数、压缩模量及抗剪强度等力学指标。

（二）排土场稳定性分析

排土场边坡属非均质的松散介质体，其稳定性分析方法与通常的岩土边坡的稳定性分析方法比较，具有一定的特殊性，它主要受排土场的物料性质和地基土强度控制。

（1）排土场稳定性的极限平衡原理分析

极限平衡原理分析法是排土场边坡稳定性分析中应用最广泛的

方法，在确定索矿排土场地基力学性质的基础上，本项目拟采用《有色金属矿山排土场设计规范》（GB50421-2007）推荐的圆弧滑动法、平面滑动法、折线滑动法，根据排土场边坡的类型和可能的破坏形式，对索矿排土场应进行稳定性验算。

（2）排土场稳定性的数值模拟分析

在确定索矿排土场地基力学性质的基础上，借助Settle3D、Slide 等数值模拟分析软件，确定排土场危险滑移面位置，求出的索矿排土场滑体位移大小、方向与时间的关系,揭示了索矿排土场滑体运动的基本规律。

（3）排土场已滑坡区域的反演分析

通过数值模拟方法确定已滑坡区域滑移破坏模式，再根据反演分析确定已滑坡区域岩体力学参数；又应用滑移场方法进行了验证，由

此为滑坡治理工程方案设计提供可靠的力学参数依据。

（4）排土场排土工艺优化

在确定索矿排土场地基力学性质的基础上，利用力学分析和计算机模拟等手段，对排土场的堆置总高度、台阶高度、边坡角等主要堆置要素进行优化设计。

（三）排土场稳定性监测及治理方案

（1）排土场已滑坡区域和隐患区域治理方案

在排土场已滑坡区域的反演分析和确定排土场危险滑移面位置的基础上，参考类似矿山经验，对排土场已滑坡区域和隐患区域提出治理方案。

（2）排土场稳定性监测系统

根据索矿排土场滑体的变形预测及破坏时间预测，确定排土场危险区域监测线和危险区域监测点，在矿山现有监测手段的基础上，建立和完善排土场稳定性监测系统，对排土场边坡进行布点检测。

三、准备工作及科研能力

排土场稳定性分析及监测治理综合技术研究课题内容多，涉及领域广，有一定难度。拟由****************和****************两家单位承担本项目研究内容及任务。

****************矿山工程研究所为索矿排土场初步设计单位，该所经过四十余年的发展，在采矿方法、回采工艺技术、充填技术、爆破技术、地压与支护方式研究等方面进行了大量系统的研究工作并取得了显著成绩，其提出的大范围隐患矿体露天转地下安全开采综合