露天矿高台阶排土工艺及安全管理

摘要:

露天矿开采是把在矿体表面及周围的附着物剥离出去，把附着物(围岩和浮土等)运到排土场，从出来的矿体上直接采掘矿石。高台阶排土是露天矿开采生产中的重要环节。本文以大型露天矿———江西省德兴市银山矿为例，通过分析银山矿高台阶排土场的占地面积及变形特征，在此基础上，测算了银山矿排土场的合理台阶高度，阐述了合适的高台阶排土工艺技术，总结了进行高台阶排土工程应采取的安全管理措施。

关键词:

露天矿；高台阶排土；排土工艺；安全措施

1．矿区的地质气候特征及排土场的变形特征

1．1矿区的地质及气候特征。

银山矿位于江西省德兴市银城镇，属于江南隆起带南部东缘，赣东北深层断裂带的西北侧，属沟谷发育地带，加之处在亚热带湿润气候区，植被茂盛，常年4－6月为雨季，雨量充沛，年降雨量为1400－2300mm，且分布不均匀，历年平均相对湿度80%。矿区常年主导风为东南风，风力2－3级。矿区基底中富含大量的凝灰质绢云母千枚岩，其上覆盖着火山岩和沉积岩。在进行大型露天矿高台阶排土工艺设计中，了解矿区的地质及气候条件，对于分析排土场的变形特征、优化设计排土工艺为重要。

1．2大型露天矿高台阶排土场的变形特征。

进行高台阶排土工艺设计，首先要了解该排土场易变形特征。银山矿剥离物料主要为绢云母千枚岩，岩体呈深灰色，结构细粒，岩质软弱，质量较差，有黏土类矿物的特点。根据千枚岩的岩性特征，可知银山矿排土场具备以下变形特征:①排土场有大量的岩土等堆置，其上层颗粒细致、雨季储水多、千枚岩岩性、下部空隙多，排土场在这种情况下产生变形。排土场自然产生的升降压缩，颗粒细压缩小，颗粒粗压缩大，一般其沉降过程要若干年，沉降率为10%－15%。②排土场呈山坡形变形。山坡形变形是由松散的废石自身的重力形成的，在山坡地堆置形成。其坡形排土场场地容量大，堆置效率高，但要做好滑坡和泥石流的预警措施。③地基过软使得排土场易产生变形。银山矿排土场内部岩土柔软，使得空隙水压力过大，承载力低时，使得排土场地变形，易导致滑坡。

2．高台阶排土工艺

2．1露天矿排土场合理台阶高度的确定。

所谓高台阶排土工艺，就是为了达到减少排土场占地、降低移道和筑路的工作量，采用增加排土场高度来扩容堆置、提高排土效率的排土工艺。高台阶排土并没有明确是高于某个数量级，一般超过正常的排土场参数(台阶高度15－20米)，即为高台阶排土场。同属江西省德兴市的银山矿与德兴铜矿在构造背景、矿区岩性、成因等方面都是一致的，基于此，参考德兴铜矿的排土场情况，可知，确定银山矿排土场的高度，需考虑排土场堆置的不同岩性，分别计算全部堆置软弱的千枚岩的极限高度、全部堆置坚硬的千枚岩的极限高度以及软硬混合堆置的散体岩石的台阶极限高度。因此，全部堆置软弱前煤层时的台阶高度需小于42．5米，堆置一般应岩石的台阶高度需小于124米。

2．2高台阶排土工艺。

银山铜矿属于大型露天矿，废石规模大，能够最大化的利用排土场地，并且安全、经济、环保，高效率的排土工程至关重要。①可以采用强风分化岩土及分散排弃浮土的方法，扎实高台阶排土场岩土的稳定性，在雨季汛期需控制排土场岩土物料中表土的含量小于30%－40%，避免排土场岩土堆置中形成地下水阻隔层及软弱岩土层，减少产生滑坡的隐患。②排土场地底部及边缘易受污水库或尾矿库的影响，产生地基过软或变形的情况，可以在排土场边缘放置大块的坚硬的千枚岩，防止排土场大面积的收到侵蚀。③为防止雨季汛期对排水场地的影响，减少雨水对排土场的冲刷与侵蚀，按3%逆坡向在排土台阶上修建排洪沟，更好的控制地表水流对坡面的冲刷。④加强排土场堆置物的抗压强度。控制排土场边界的外推线向外宽展，采用交替式排土和多处排土，从而加固排土堆场的堆置物，以便增加排土堆场的抗压强度，增加排土场的容量，从而最大化的利用排土场地。⑤排土场的安全平台应尽可能的拓宽(40米以上)，从而增加了排土场边缘岩土坡的稳定性，确保能够使多台电动轮平行卸载，增加其作业过程的安全性。⑦制定严密、科学的管理方案，在排土场的重要部位应设置监测点，并派专管人员进行监控，加强对排土场地动态的检测与管控。⑧对已经停止使用的排土场地进行维护，可以种植树木等进行植被绿化。

3．排土场的安全管理措施

3．1排土场的安全措施

①加强对排土场的监测与检查。当排土场的堆置高度达到60米以上，要对排土场的边缘土坡进行稳定性检测，防止排土场发生不必要的灾害。②维护安全平台，定时进行平台的清理。在边缘设置一定宽度的安全平台，以防止石头坠落或滑坡，生产过程中要及时清理平台及边缘的碎石。③在边坡进行排水、填充颗粒物(如废弃岩石)、局部阻挡等措施，防止边坡扩大或变软弱，影响整体稳定性。

3．2排土场内的安全管控

①排土场安全专员、生产员等负责安全技术措施，并对管区内的排土场地负责，对排土场进行安全管理，及时对生产及安全状况作记录。②排土机操作过程中，排土场内的安全专员不得离岗。③进入工程作业区的操作机械或车辆，必须听从排土场安全专员的指挥。④雨天、雪天、大雾等天气，必须有排土场的安全专员现场指挥排土车岩土的卸载。⑤应制定重大事故应急救援预案，并定期进行演练。针对生产中随时可能突发的重大事故灾害，能够保证在第一时间内迅速组织人力、物力投入应急救援中。

4．结束语

江西银山矿采用高台阶排土工艺是可行的。高台阶排土工艺不但增加了排土场地的容量，而且提高了排土效率、节约了运输费用。高台阶排土与矿山安全相互制约，受气候条件、边坡环境、岩土层的堆置等综合因素影响，排土场地易发生变形，影响排土场的稳定性，严重的可能发生滑坡或泥石流，所以应需采取合理的安全管理措施，防止排土场发生不必要的灾害，保护矿区及周边环境完整性和可持续发展。

作者：史翔辉 单位：江西铜业集团银山矿业有限公司

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