我国冶金矿山排土场研究分析

2019-01-04秦晓涛

中国金属通报 2019年1期

秦晓涛

（兰州有色冶金设计研究院有限公司，甘肃兰州 730000）

1 排土场研究现状

排土场是我国冶金矿山工作当中的重要一环，相关科技人员一直以来针对露天矿排土新工艺、新技术、排土场稳定性、排土场滑坡、泥石流灾害防治技术以及复垦环境保护等不同技术领域做出研究，尤其是上世纪八十年代到近二十年以来，排土技术不断增强，而且针对排土设备使其大型化、科学化、智能化，排土场各设施分析结果技术完善，各实验研究手段不断优化，我国冶金矿山排土场工作不断进步且完善。

1.1 排土方式

排土方式的先进与否决定了排土场的工作效率高低。我国现阶段的主要排土手段包括汽车联合推土机、铁路联合挖掘机排土、汽车联合铁路运输排土这三种排土形式，而在这其中汽车联合推土机排土是主要运作方式，这种运作方式在运送物料、和土方运输当中具有强大的灵活性、可适应性和机动性，在我国冶金矿山排土工作当中广泛使用[1]。在这之中，排土方式的研究方向主要从经济成本和运输安全这两方面出发，之后再随着运输系统、运排设备和排土计划不断进步相联，从而解决排土运输过程中的缩短运排距，排土线优化，装、运、排设备的大型化和智能化等问题，为我国冶金矿山排土工作作出贡献。

1.2 稳定性分析

相比于其他发达国家的冶金矿山排土工作，我国在生产力水平和工作价值观上有着不同观念，我国的生产力水平偏低，排土工作往往效率偏低，而各矿山冶金企业又较为看重经济效益，在排土场选择上尽可能节省占地，而又要求极大地排土容量，排土场和矿山间距短，这就导致排土场累积极高，坡面相对偏陡等不安全问题，进而导致滑坡甚至泥石流等灾害。而其他发达国家注重环境保护和持续发展战略，在排土工作当中尽可能减少污染和保持排土场复垦，严格审查排土场高度，减少坡度和坡面问题的发生，从而使排土工作安全稳定的运行。虽然我国和其他国家冶金矿山排土工作存在着本质上的差异，但是这些安全问题案例为我国排土工作研究提供了许多案例，这也是我国冶金矿山排土的安全稳定性研究走在世界前列[2]。实际情况中，排土场的稳定性不仅仅是因为其土坡偏高和陡，还会因其所处工程地质、水文地质条件、爆破震动、地震、连续降雨等因素影响，所以这就要求我国相关科研人员从多角度全方面研究我国冶金矿山排土的安全性。

1.3 灾害防治

我国矿山冶金排土场由于开采企业追求利益疏于对安全隐患的管理，往往会出现坡面滑坡和降雨时出现泥石流等自然灾害。针对这两种自然灾害，相关研究人员对其研究并提出措施。在实际防治过程中，为了避免滑坡和泥石流灾害可治理其表面和地下水，主要治理方式是疏通排水和排土场下游构筑谷坊群坝等治理方式，在这其中要注重新排弃台阶的上半部和边坡内部含地表土等细粒岩土软弱夹层以及软弱地基层是极其容易存在安全隐患的潜在滑面，从而导致出现滑坡和泥石流问题。在实际泥石流灾害产生过程中，主要具备丰富的物料、充沛的水源、纵坡降较大这三个因素，而滑坡产生的主要原因是排土场基地承载力低、排土工艺低下这两个问题。由于我国现阶段各矿山冶金开采企业注重利益，往往在滑坡泥石流问题出现后才采取措施治理，相对过于被动，所以我国现阶段排土场主要主要安全措施研究方面是滑坡和泥石流。

1.4 生态复垦

由于国外发达国家注重矿山冶金排土场的持续发展战略，所以做出排土场生态复垦的治理手段，在研究过程中将生态复垦规划为复垦适宜性、复垦模式、复垦植被种类、复垦工艺等方面，在进行矿山冶金排土场工作设计当中就结合生态复垦，并重视排土场生态复垦后期的环境保护和资源循环利用。而我国相关研究人员则采用构建矿山排土场植被复垦适宜性评价指标体系，评测排土场植被复垦适宜程度，结合土质、周边环境、气候问题等多方面综合考虑，结合数据分析为排土场的植被类型选择做出调整，从而做到排土场生态复垦。

2 排土场存在的主要问题

排土场的废土堆积是矿山冶金过程中堆积起来的，相对于地质中自然堆积的岩土，排土场的废土堆积易产生各种安全、环保等安全和影响自然环境问题，这些问题导致了排土场随着工程进度废土堆积增大过程中的边坡稳定性差问题，再堆积过程中如遇到地质环境变动、自然降雨、高级别台风情况下易出现滑坡和泥石流等自然灾害，而且矿山冶金过程中废土岩石剥离易导致自然环境出现问题。

2.1 超高台阶排土场稳定性

由于我国自然田地量较少，矿山冶金企业对自身利益要求偏高，这就导致排土场往往选择运距短和耕地占用面积小的场地，在实际矿山冶金工作过程中，废土排放往往选择距离较短占地面积小的开采场地周围，这就导致废土排放单台阶作业，高台阶作业，使废土产生超高台阶的问题，并且超高台阶会出现上坡下缓的上陡坡现象，这种超高的上陡坡一旦在地质变动和大程度降雨时便会出现泥石流和滑坡，为排土场工作带来极大的安全隐患和工作风险。

2.2 环境影响

矿山冶金工作主要是将废土和岩石进行分离，在这个过程中易自然产生噪声、粉尘、废水和重金属污染，虽然噪声和粉尘运用合理科学的技术手段便于清除，但是重金属和水体污染则是矿山冶进工作当中最为重要的环境影响，并且因其金属掺杂导致其清除工作难度大周期长，最终导致污染水源和土质。重金属环境污染问题是现阶段我国矿山冶金工作的主要污染因素，相关技术部门应针对其做出清除措施。

2.3 机械化水平不高

近些年来，我国针对矿山冶金排运工作中的机械设备和运输设备不断提升，但是大多数情况下我国矿山冶金排土场机械化水平偏低，缺少大型智能排土设备，降低了排土工作的装、运、排程序进程，使排土工作效率处于低下问题。

3 对策建议

3.1 多台阶排土

可针对露天采矿场地周围排放废土情况，采用覆盖式和压坡脚式多台阶排土，这类排土方式在软岩地基或含大量表土软岩的排土场地中具有积极作用。在排土场使用多台阶覆盖式排土方式时，可将矿山冶金开采过程中的大块岩石、地质表层的排软岩和琐碎岩石堆积在底部，让硬度偏大的硬岩台阶直接接触排土场软岩地基表面，从而使地基不断压缩、固结，提升地基的承载能力。另外还可采用压坡脚式多台阶排土类型，可在前期风化岩石，再将大块岩石排弃，让大部分小块岩石反压坡脚，从而使土场下部水流水利排除，提升排土场的稳定性。

3.2 逆排工艺

大多出情况下，矿山冶金排土场往往设计为由内向外，由上向下、由近向远的方式排土，而现阶段我国部分企业则采用逆排工艺进行矿山冶金排土。可先在排土场下游出建筑大型坡脚坝，可采用挖掘过程过程中的大块岩石和废土，当其废土排放过程中可由内向外分层排土，排土顺序是由低到高、由薄到厚，使其形成但台阶或者多台阶的排土边坡。这种逆排工艺操作起来相对简单，排水性能和费用较好，对于排土场和软岩地基稳固有着良好的积极作用。