南美热带雨林地区露天金属矿山排土场施工措施及方法

2019-01-14李东印

金属矿山 2018年12期

李东印

（中铁十九局集团矿业投资有限公司，北京100161）

在大型露天金属矿山施工中，排土场作为一个重大危险源，其稳定性对矿山安全生产尤为重要，排土场一旦发生滑坡及泥石流等灾害事故，对安全及环境带来的巨大影响不可估量。米拉多铜矿地处南美洲厄瓜多尔国赤道热带雨林地区，具有典型的亚马逊地区湿润多雨的气候特点，年降雨量在1 860 mm左右，月平均最大降雨量达到358 mm，地表植被茂密，地表水和地下水丰富。与此同时，从矿区看，以花岗闪长岩为主的萨莫拉岩体广泛分布，受雨淋和高原气候影响，不均匀风化十分严重。地表腐殖土、全风化层的一般厚度可达20～60 m，最大达90多m。由于该矿山处于基建剥离期，首期排土场为整个南排土场一期排土堆放地，是整个南排土场底层基础，因此显得十分重要。该排土场为沟壑形排土场，主要包括3条冲沟形成的山谷，弃土容量670万m3，最终设计标高1 100 m，下游原地表最低标高1 305 m，高差接近100 m，其中1 320、1 350 m标高设安全平台，排土最终坡面1∶2。首期排土场前期堆弃的物料大多为淤泥、粘土、砂质粘土、砂；质地松软、破碎、稳固性差，再加上复杂的自然条件，极易发生滑坡及泥石流等自然灾害，因此，排土场的稳定性面临巨大的考验。在排土场建设及使用过程中既要保证排土场的安全和稳定，又要保证正常施工排土作业，因此制定一套合理的施工措施和方法显得尤为重要。本文从排土场的排水设施、排土方式、土体稳定性控制措施等方面进行研究，研究一套适合该地区露天金属矿山排土场施工方法，从而在与之相似自然条件的露天矿山进行应用及推广。

1 排土场建设

1.1 排水设施建设

排土场位于冲沟内，必须做好防水措施，最大限度减少流水进入排土场内部。首先需要将沟谷内流水从排土地表面上游截走或将水流用导流管导至下游，查阅当地水文资料，根据最大汇水面设计截水沟尺寸及引水管直径，为避免引水管堵塞，沟上游管口需加钢筋过滤网，同时入水口可深挖积水池，起到消能及简单过滤作用。

将地表水引走以后，需处理沟体内部出水点及排土中所含水分，因此需要进行排水盲沟建设。在建设工程中，在冲沟河道中挖掘满足设计要求尺寸的沟渠，将挖出的新鲜卵石块石经过严格筛选后回填入沟体内，如河道内岩石坚硬，难以挖沟，可用石料直接填筑成梯形与沟渠连通，回填过程中禁止使用风化石料，石料铺好后用土工布进行包裹，土工布上方进行覆盖一定厚度透水性较好沙土，作为土工布保护层。由于石块缝隙间透水性较好，沟内出水点的水源可通过盲沟引出排土场。与此同时，所排土壤中的水分可通过土工布过滤后进入盲沟，与沟内出水点汇合一同引出，可大大减少土壤含水率，加速土体固结速度。

1.2 排土场坡脚坝建设

为了保证排土设计坡脚稳定，排土场下游需要堆筑拦挡坝，为了保证坝体稳定，需要进行清基，清基需清至碎石层以下，地表纵坡较大时，需将地表削成台阶。在筑坝过程中，为避免筑时坝前积水，坝底需埋设导水管，导水管与排水盲沟连通，连通之前管口用土工布封堵，保证排土产生的渗水能够自导水管流入下游。拦挡坝清基、埋管结束后，开始筑坝，筑坝需要材料可以就地取材，坝体选用质地坚硬粒径小于80 cm的块石，筑坝方式采用碾压堆石坝施工工艺，坝体坡面进行块石干砌，坝体由石料堆筑成，具有透水性，为避免泥沙进入石缝，坝体迎水面可覆盖土工布，土工布具有透水性，可将泥沙过滤，不影响坝体透水性。

1.3 排土场清表

由于该地区复杂的气候条件，排土场内部植被茂盛，腐殖土较厚，如不清除，极易形成滑移层，因此弃土前需要对植被和腐植土进行清除，清除的植被及腐植土经排废便道运至指定堆放处。在排土场清表过程中，合理安排施工顺序，要按排土计划分片清除，避免超前清除大面积植被，造成水土流失。

2 排土作业方式

2.1 排土方式选择

由于排土场内部地形起伏大，沟谷较深，排土场排土作业采用逆排与顺排相结合的混排排土方式。地势较平缓地带，具备修筑排废便道条件，采用逆排排土方式，排土运输车辆经排废便道进入排土场下游靠近坡脚坝处，由低到高，由点到面，分层排土，保证排土高差在10 m以内。

对于部分沟壑较深，纵坡较大处，采用分段高位顺排的排土方式，以60 m长为1个分段，自卸车靠近卸料平台边缘卸料，推土机将料推至坡下，如卸料高差较大，30 m内需设一级转运平台，转运平台利用挖机将土料转运至沟谷最低处，由于沟谷内压路机难以进入，底部采用挖机或推土机进行分层碾压，层层堆高，直到超过转运平台，最终堆至卸土平台高度，卸土平台沿沟体走向按覆盖叠加式推进，最终推进至排土设计位置，排土方式如图1所示。

2.2 卸料平台作业

与大多数排土作业方式不同，由于当地降雨频繁，排土面极易积水。为了保证迅速排水，卸料平台推进方向设3%～5%的顺坡，靠近坡面做临时挡土堆，挡土堆高度严格按照排土场安全操作规程执行，靠近挡土堆3～5 m距离做3%～5%横坡，将水引至非弃土一侧，非弃土一侧设排水口，坡面埋设直径1.5 m半壁金属波纹钢管，能够保证卸料平台积水沿波纹管流至下游，同时防止流水冲刷坡面，作业方式如图2所示。

同时随着排土线展开，卸料平台及时硬化，同时排土推进方向排弃一定容量后，排水位置改至另一侧，而后进行原排水管一侧排土卸料，以此方式交替进行，排弃最终推进至设计位置。

2.3 排土过程控制

（1）排土前，严格按照排弃物料性质来进行分区排土，粘性土和表层土禁止堆放在排土场核心区，可排在弃土场两侧边缘区域；石料及风化岩排至靠近下游坡脚坝位置，起到加固坡脚的作用。

（2）注意控制排土强度，禁止长时间在一个区域大范围集中排土，尽量创造多点排土作业，给土体预留一定的固结时间。

（3）注意排土方向选择，在排土过程中注意交替变换排土方向，在排土面展开后条件允许的情况下，可多创造垂直沟体方向排土，通过山体支撑来卸载一部分土方向下游的冲力。

3 排土场维护措施

3.1 水土保持措施

由于该地区地表风化严重，土层较厚，所排弃大多为土方，土方排弃后，如不及时进行碾压，极易形成流泥或泥石流，带来严重的安全及环境问题，因此土方排弃后，必须及时进行土方分层碾压。在碾压过程中，每层碾压厚度不超过80 cm，保证碾压设备数量并严格控制碾压次数，保证碾压后土体密实度达到要求，分层碾压后效果如图3所示。