排土场稳定性影响因素及对策

2012-08-07杨健

河南建材 2012年6期

杨健

河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002）

露天矿的排土场设计，应根据场址的工程地质和水文地质、地形坡度、排弃物料的物理力学性质，结合排弃方式、运输排土设备类型等，在稳定与安全的前提下，确定场址及排土场的技术参数。按不同标准可将排土场分为多种类，不同类别的排土场具有不同的特点，同时影响排土场稳定性的因素也各不相同。

1 排土场稳定性影响因素

1.1 选址

排土场的稳定问题在进行排土场选址规划时就应当予以考虑，并重点进行论证和对比；选址阶段主要考虑地形、地基和水文等因素，条件允许的情况下应进行专门性的研究工作。

1.1.1 自然地理、基地岩层埋藏特征

自然地理因素包括排土场基底地形、地表水流特征、大气降水等。按排土场基底倾斜与否可分为倾斜基底排土场、水平或近水平基底排土场。当排土场基底面的倾向与排弃物边坡倾向相反时，边坡稳定性较好，相同时稳定性差。

排土场位于洼地、泄流不良的低地时，大气降水会严重影响排土场的稳定性。寒冷地区冬季的排土场表面冻结至一定深度，在有补给水时排土场内部可形成冰冻夹层，解冻后形成弱面。含水土岩冻结可破坏土岩结构，解冻时降低强度。这些都会降低排土场稳定性。大型结构面倾向与排弃物边坡相同且倾角较大、离基底较近时排土场稳定性差。

1.1.2 水文地质因素

直接位于排弃物下部的基底土岩含水时，由于毛细管水的上升作用,排弃物的下部被水浸润，湿度增加，强度降低。含水的粘性、粘土质岩石的排弃物排至一定高度时,排弃物下部被压密。由于空气、水、土岩二相状态,排弃物内产生孔隙压力水上溢，而上部的水如大气降水等下透，从而排土场内形成高含水带。该带未压密，孔隙为水充填所致，滑动面即易沿该带形成。透水良好的排弃物当补给水较多时可在其内部形成渗流水,产生渗流引起的孔隙水压力。含水或排土后吸水的土或软岩基底，当排弃物堆筑至一定高度后也会产生孔隙水压力，从而减少土岩抗剪强度。如果基底内含水层和排弃物之间被弱透水的粘土质岩层隔开，则含水层的承压孔隙水压力也会降低含水层的抗剪强度。因此，考虑排土场的含水情况时,不但要考虑原剥离土岩的含水情况、排土场的地形、大气降水情况，而且要考虑排土场基底含水条件。

1.2 开采工艺因素

影响排土场稳定性的开采工艺因素有多种，主要有不同岩种剥离台阶的开采程序与排土程序、排弃岩石的块度、排土方法、排土带宽度与排土工作线的推进速度、排土台阶与排土场的高度等。采场内不同开采程序和推土程序可以使排土场中形成不同的排弃物分层，其抗剪强度不同，排土场的稳定性也不同。通过合理的设计开采、排土程序，如使排土场底层排弃较高强度透水岩石，则可增加整体排土场的稳定性。剥离物在排弃过程中，其块度常沿排土台阶呈自然分布,大块滚落于台阶下部，中小块分布在台阶中部及上部。砂土与粘土混合排弃时，含水的粘土块度大，滚至边坡下部，而砂土则易粉碎成细块，留在边坡上部，使排土场底部形成透水性差的软弱层，易形成滚动面。如用挖掘机排土且卸载高度大时，则大块也可能落在上部松散的小块土岩中。上述排土台阶中块度的不同分布，使台阶上下部分的物理力学性质不同。排土带宽度和排土工作线推进速度可影响基底含水土层的固结程度，从而影响排土场的稳定性。

2 对策

2.1 疏干排水

排土场设计应结合排土场范围的水文地质条件、阵雨情况.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）地下水为浸水水源时,应采取疏干导流措施。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。

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，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。

2.2 清除基底弱层，底层排弃大块岩

当基底为腐植土、淤泥或其它弱层时，在排土场建设时必须清除。同时要避免遇水后强度急剧下降的剥离表土和软岩排弃在下层。在排弃计划平衡表中，应将较坚硬的大块岩石排弃在底层，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。

2.3 确定合理的排土台阶高度

当排土台阶高度超越稳定值时，则随时可能发生失稳现象，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，又要兼顾排土线的技术经济效果。

2.4 以排土场稳定为前提.编制排弃计划

当剥离中土岩能分开时,应下部排弃岩石，上部排土，进行覆盖式排弃，由于剥离初期多为表土或其他地表风化物料,为保证排土场的整体稳定性，宜采用压坡脚覆盖式排弃顺序。

2.5 重视生产管理

1）加强排土场堆置过程的监视。根据排土场失稳基本规律，结合岩土特性、排弃方式、设备类型、降雨多少等具体情况和特点,实行科学生产管理。对整个排土场和各个排土台阶,随时注视不稳定动向，随时调整排土线路（铁路运输）和作业区（卡车运输）。为此矿山应配备排土场的专职监视人员，进行专职管理，并配备必要的监测手段。

2）排土场堆置终了时重视复垦。排土场的土地复垦,可以使被占用和破坏的土地资源的恢复和再利用，不仅有利于保护矿区生态环境，而且可以避免雨水冲刷、水土流失和泥石流的发生。