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1、南美热带雨林地区露天金属矿山排土场施LL工措施及方法LL摘 要 南美洲热带雨林地区有着多雨的气候和复杂的地质条件，在露天金属矿山 开采施工过程中，既要保证排土场的稳定性，又要满足当地严格的环保要求，排 土场施工在生产过程中已成为整个露天矿山建设的重中之重。以厄瓜多尔米拉多 铜矿首期排土场建设及使用为例，分别从排土场的排水、筑坝、排土方式、分层 碾压、排土场维护等几个方面，详细阐述了多雨少石条件下露天金属矿山排土场 建设的施工措施及方法，这些施工措施和方法在该矿山施工生产过程中已经得到 了广泛的应用及推广，对同类型的矿山施工也将起到一定的指导作用。 关键词排土场 分层排土 稳定性 排土方式在大型
2、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
3、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1100 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
4、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
5、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
6、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。
7、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1）阀门计算书中相关数据。阀杆所受的总力矩MZ=19 042.19 N-m ;活塞直径DH=0.42 m ;阀杆直径dF=0.12 m ;油缸容积VH=0.01 m3 ；主管内径d1=0.02 m ;支管内径d2=0.01 m ;油站出油口压力p1=12 MPa ;工艺要求 的阀门开关时间tR=10 s。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，30m内
8、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。冲曲卸七平台(a)平面图旬土平台转运平台揑空进行转运 阶段 台阶H、推土副吨塔土挑珈乐、 -一台阶阶段2(b )断面團图i沟壑区排土方式示意Fi真* 1 The diagram nf dumping ways st ravine area2.2 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
9、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35 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（M ）卸料点平面图圏2卸料点排土作业示童Fig. 2 Ihe diagram of waste dumping at discharging port临时土鬥u /T时跡她怖|fl._.L.,卅上椎址加勺N啖-5加堆、介卜汕也帼统）卸
10、料点纵断血图tt*彗:心fJ.5m 乂半世金屈渡汶佯排土 JK向L 1L * LL L L LL L L h L , L h L “ L L L L I.L L 11 ILL .1m /药离土阪“區賊堆磴启-5%操墟 Jffi址排E冰洼方后，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
11、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，呆证碾压设备数量并严格控制碾压次数，呆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。3.2 边坡防护措施（1）考虑到雨水频繁，临时排土过
12、程中，非弃土区域用塑料薄膜及时覆盖 边坡，防止降雨冲刷造成水体污染。已经形成的永久边坡进行喷播种草，呆证边 坡稳定。（2）在已经形成的永久边坡的平台上建立若干观测桩，测量人员及时进行 位移及沉降变形监测，由于该地区气候及地质条件特殊，可适当缩短观测周期。（3）为了减少雨水对边坡的冲刷，排土形成的永久平台需设平台截水沟， 为了防止雨水侵蚀沟体，平台沟可采用混凝土或浆砌石等结构。图3分层碾压效果图Fig. 3 The effect of layered rolliog4 结论1）在排土场投入使用之前，必须做好排水、坡脚坝、清表等基础设施建设。在保证排土场基础稳定的同时，要保证排土不受水体影响，在引水过程中不 仅要考虑上游来水，还要处理好内部出水点和土体渗水。（2）在排土方式选择上，采用顺排与逆排相结合的混合排土方式，在保证 排土场稳定的同时多创造排土作业点。采取分区排土、多点排土、变换排土方向 等行之有效的方法，来保证排土场稳定性。（3）与常规排土作业反坡排土不同，在多雨条件下防止排土地表面积水采 用顺坡排土的排土工艺。（4）为了保证土体稳定，要着重做好分层碾压施工。（5）排土完成后，做好边坡防冲刷措施，做好排土场变形监测，保证排土 场的安全和稳定。
