潘 濤，羅亞軍

(貴州久聯(lián)民爆器材發(fā)展股份有限公司, 貴州 貴陽 550002)

從排土場的穩(wěn)定性考慮，排土場場址宜選擇在水文地質條件相對簡單，原地形坡度相對平緩的溝谷，但是，如果排土場上部匯水面積大、縱坡陡，則極易誘發(fā)泥石流。內蒙古自治區(qū)武川縣某礦區(qū)水泥用大理巖排土場選址位于一條溝谷中，有效容積1420萬方，滿足礦山10年排土需求。該溝谷位于礦區(qū)東北方向約500 m，地形平緩，水文地質簡單，平均自然坡度10°。根據(jù)當?shù)靥峁┑乃臍庀髨蟾?，區(qū)域地表無徑流，但暴雨后常有短期洪流。該溝谷西側另有一條山溝，可將短期洪流引入此山溝流出區(qū)外。排土場上部修筑截水溝，頂部平臺由中間向兩側留2%的逆坡，中間修筑排洪溝，將雨水引出場外，避免大量降水匯集，確保排水通暢，預防災害發(fā)生。

1 排土場堆置要素確定

排土場地表被第四系黃土覆蓋,當?shù)刭|不良時，基底承載力不足，排土場容易產生變形破壞而影響安全，所以采用推土機將原坡推成臺階狀，以增加基巖穩(wěn)定性。根據(jù)覆蓋層厚度和地形坡度，臺階高度以5 m為宜，保持山體原有坡度。

從采場至排土場運距較短，汽車機動靈活，基建投資少，投產快，且維護方便，因此排土場采用汽車運輸、推土機排土工藝。參照工程案例及《有色金屬礦山排土場設計規(guī)范》，排土場由低到高分層堆排，階段高15 m，臺階數(shù)9，總堆置高度135 m，第一臺階坡度20°，其余臺階坡面角30°，邊坡角18°。最終平臺寬度18 m。

根據(jù)《有色金屬礦山排土場設計規(guī)范(GB50421-2007)》，排土場安全防護距離為最大堆置高度的0.75倍，即排土場的安全防護距離為102 m。廢石最大滾落距離為14～16 m，現(xiàn)場設置安全防護距離為150 m，滿足安全要求。

2 坡腳防護及攔碴工程

為防止?jié)L石對山溝下方造成危害，在底部臺階坡腳處設置攔石堤(見圖1)。攔石堤采用當?shù)赝潦?，梯形結構，內外邊坡比均為1∶1.73，堤頂高出撞點安全高度1 m。初期攔石堤高8 m，堤頂寬4 m，基礎深1 m。

圖1 坡腳防護及攔碴工程

《規(guī)范》規(guī)定，土質邊坡和較大規(guī)模的碎裂結構巖質邊坡，宜采用瑞典圓弧滑動法驗算。采用土河海大學土石壩穩(wěn)定性分析軟件HH-SLOPE進行邊坡穩(wěn)定性分析(見圖2)，參數(shù)的選取見表1。邊坡穩(wěn)定性系數(shù)可按下式計算[4]：

式中：Fs—邊坡穩(wěn)定性系數(shù)；

Ri—第i計算條塊滑動面上的抗滑力，kN/m；

Ti—第i計算條塊滑體在滑動面切線上的反力，kN/m。

整個排土場安全系數(shù)Fs=1.2858>1.2，滿足要求。

表1 巖土體計算參數(shù)的選取

圖2 排土場結構及穩(wěn)定性分析

3 防排水系統(tǒng)布置

3.1 截水溝布置

排土場上部修筑截水溝，每個平臺由中間向兩側留2%的逆坡，中間修筑排洪溝，使雨水集中排泄。

3.2 截水溝斷面尺寸

排土場匯水面積由排土場上部地形較高處和山脊處起算，匯水面積約為4000 m2。礦區(qū)最大降雨量按照最大日降水量計算，根據(jù)地質報告取60.1 mm/d，暴雨持續(xù)時間按照3 h計算。

(1) 計算暴雨徑流量Q：

Q=FHpΨ

式中:F—匯水面積，m2；

Hp—設計區(qū)域日最大降雨量，m；

Ψ—地表徑流系數(shù)，本設計取0.8；

經計算，暴雨徑流量Q=192 m3/d。

(2) 流水橫斷面面積ω：

ω=Q/v

式中:Q—流量，m3/s；

v—平均流速，m/s，不應大于允許沖刷流速，查表《水利水電工程地質手冊》基坑沖刷土質渠道不沖刷流速，取v=1 m/s；

經計算，ω<0.01 m2。

(3) 截水溝斷面為梯形斷面，上下底寬分別為2.5 m和0.5 m，深1.0 m，斷面積為1.5 m，可滿足礦區(qū)排水要求(見圖3)。

(4) 截水溝采用C15混凝土砌筑，部分地段坡度較大，需要采取人工加粗或底流消能措施。

(5) 為避免水溝淤塞和沖刷，應定期對修建的截水溝進行修繕和清理，其最小允許半徑一般不應小于溝內水面寬度的5倍，有加固措施時，不應小于寬度的2.5倍。

(6) 本截水溝縱坡不應小于0.2%。

圖3 截水溝

4 監(jiān)測點布置

排土場生產后期，在排土場坡頂和臺階處設置位移觀測樁，在兩側山梁上設置壩體位移觀測基站，采用視準線法對壩體進行水平位移觀測；采用水準測量方法進行壩沉降觀測。初期每月進行一次，當壩的變形趨于穩(wěn)定時，可逐步減為每季一次，汛期增加觀測次數(shù)。

基準點的布設以便于測定工作基點和監(jiān)測點為原則，布置在監(jiān)測區(qū)范圍外穩(wěn)定地段?，F(xiàn)場可根據(jù)實際情況適當增減基準點。

工作基點高程盡可能接近監(jiān)測點的高程，且便于觀察監(jiān)測點。

5 結 論

(1) 對于土質山坡，用推土機將原坡推成臺階狀，以改善排土場基底狀況；

(2) 沿山谷堆置的排土場，當堆置高度達135 m時，總邊坡角18°，平臺寬度18 m，經HH-SLOPE軟件分析，排土場安全系數(shù)滿足要求。

(3) 采用適宜的坡腳防護及攔碴工程，可確保排土場安全可靠。

參考文獻：

[1]趙鳴展,馬萃林,楊寶慧.排土場邊坡穩(wěn)定性研究與安全分析[J].現(xiàn)代礦業(yè),2010(7):64-66.

[2]陳祖煜.土質邊坡穩(wěn)定分析[M].北京:中國水利水電出版社，2003..

[3]汪海濱,李小春,等.排土場空間效應及其穩(wěn)定性評價方法研究[J].巖石力學與工程學報,2011,30(10):2103-2111.

[4]郭 成,馬萃林.露天礦排土場堆置要素的優(yōu)化[J].金屬礦山,2011(1):42-44.

[5]王 君. 某露天煤礦排土場邊坡穩(wěn)定性研究[D]. 成都: 成都理工大學, 2012..