排土場穩定性影響因素及對策

楊 健

河南建筑材料研究設計院有限責任公司（450002）

露天礦的排土場設計，應根據場址的工程地質和水文地質、地形坡度、排棄物料的物理力學性質，結合排棄方式、運輸排土設備類型等，在穩定與安全的前提下，確定場址及排土場的技術參數。按不同標準可將排土場分為多種類，不同類別的排土場具有不同的特點，同時影響排土場穩定性的因素也各不相同。

1 排土場穩定性影響因素

1.1 選址

排土場的穩定問題在進行排土場選址規劃時就應當予以考慮，并重點進行論證和對比；選址階段主要考慮地形、地基和水文等因素，條件允許的情況下應進行專門性的研究工作。

1.1.1 自然地理、基地巖層埋藏特征

自然地理因素包括排土場基底地形、地表水流特征、大氣降水等。按排土場基底傾斜與否可分為傾斜基底排土場、水平或近水平基底排土場。當排土場基底面的傾向與排棄物邊坡傾向相反時，邊坡穩定性較好，相同時穩定性差。

排土場位于洼地、泄流不良的低地時，大氣降水會嚴重影響排土場的穩定性。寒冷地區冬季的排土場表面凍結至一定深度，在有補給水時排土場內部可形成冰凍夾層，解凍后形成弱面。含水土巖凍結可破壞土巖結構，解凍時降低強度。這些都會降低排土場穩定性。大型結構面傾向與排棄物邊坡相同且傾角較大、離基底較近時排土場穩定性差。

1.1.2 水文地質因素

直接位于排棄物下部的基底土巖含水時，由于毛細管水的上升作用,排棄物的下部被水浸潤，濕度增加，強度降低。含水的粘性、粘土質巖石的排棄物排至一定高度時,排棄物下部被壓密。由于空氣、水、土巖二相狀態,排棄物內產生孔隙壓力水上溢，而上部的水如大氣降水等下透，從而排土場內形成高含水帶。該帶未壓密，孔隙為水充填所致，滑動面即易沿該帶形成。透水良好的排棄物當補給水較多時可在其內部形成滲流水,產生滲流引起的孔隙水壓力。含水或排土后吸水的土或軟巖基底，當排棄物堆筑至一定高度后也會產生孔隙水壓力，從而減少土巖抗剪強度。如果基底內含水層和排棄物之間被弱透水的粘土質巖層隔開，則含水層的承壓孔隙水壓力也會降低含水層的抗剪強度。因此，考慮排土場的含水情況時,不但要考慮原剝離土巖的含水情況、排土場的地形、大氣降水情況，而且要考慮排土場基底含水條件。

1.2 開采工藝因素

影響排土場穩定性的開采工藝因素有多種，主要有不同巖種剝離臺階的開采程序與排土程序、排棄巖石的塊度、排土方法、排土帶寬度與排土工作線的推進速度、排土臺階與排土場的高度等。采場內不同開采程序和推土程序可以使排土場中形成不同的排棄物分層，其抗剪強度不同，排土場的穩定性也不同。通過合理的設計開采、排土程序，如使排土場底層排棄較高強度透水巖石，則可增加整體排土場的穩定性。剝離物在排棄過程中，其塊度常沿排土臺階呈自然分布,大塊滾落于臺階下部，中小塊分布在臺階中部及上部。砂土與粘土混合排棄時，含水的粘土塊度大，滾至邊坡下部，而砂土則易粉碎成細塊，留在邊坡上部，使排土場底部形成透水性差的軟弱層，易形成滾動面。如用挖掘機排土且卸載高度大時，則大塊也可能落在上部松散的小塊土巖中。上述排土臺階中塊度的不同分布，使臺階上下部分的物理力學性質不同。排土帶寬度和排土工作線推進速度可影響基底含水土層的固結程度，從而影響排土場的穩定性。

2 對策

2.1 疏干排水

排土場設計應結合排土場范圍的水文地質條件、陣雨情況.采取有效的措施進行疏干排水，以保證基底及排棄物料的強度不因浸水而降低。

1）地下水為浸水水源時,應采取疏干導流措施。同時挖筑匯水溝并以較堅硬的大塊巖充填，把地下水引向排土場外。

2）以地表水為浸水水源時，主要是雨水逕流沖毀坡腳或坡腳物料浸水后強度急劇下降而導致滑坡。當地形較為平坦時，在排土場境界外圍設置截水溝，匯集地表水及排土場沖刷雨水。

2.2 清除基底弱層，底層排棄大塊巖

當基底為腐植土、淤泥或其它弱層時，在排土場建設時必須清除。同時要避免遇水后強度急劇下降的剝離表土和軟巖排棄在下層。在排棄計劃平衡表中，應將較堅硬的大塊巖石排棄在底層，這樣能增大排棄物料與基底之間的摩擦系數，對穩定排土場有良好的作用。

2.3 確定合理的排土臺階高度

當排土臺階高度超越穩定值時，則隨時可能發生失穩現象，不僅影響排棄計劃的實施，而且對人身和設備的安全也造成威脅。因此，排土臺階高度的確定，既要考慮穩定與安全，又要兼顧排土線的技術經濟效果。

2.4 以排土場穩定為前提.編制排棄計劃

當剝離中土巖能分開時,應下部排棄巖石，上部排土，進行覆蓋式排棄，由于剝離初期多為表土或其他地表風化物料,為保證排土場的整體穩定性，宜采用壓坡腳覆蓋式排棄順序。

2.5 重視生產管理

1）加強排土場堆置過程的監視。根據排土場失穩基本規律，結合巖土特性、排棄方式、設備類型、降雨多少等具體情況和特點,實行科學生產管理。對整個排土場和各個排土臺階,隨時注視不穩定動向，隨時調整排土線路（鐵路運輸）和作業區（卡車運輸）。為此礦山應配備排土場的專職監視人員，進行專職管理，并配備必要的監測手段。

2）排土場堆置終了時重視復墾。排土場的土地復墾,可以使被占用和破壞的土地資源的恢復和再利用，不僅有利于保護礦區生態環境，而且可以避免雨水沖刷、水土流失和泥石流的發生。

3 結語

排土場的失穩可影響到露天采場和排土場的正常生產及人員設備的安全。對排土場穩定性的治理必須建立在對影響露天礦邊坡穩定性因素的基礎上。今后在這方面還應該加大研究和分析力度，并加強設計及管理人員對排土場重要性的認識。

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