论文部分内容阅读
[摘要]：介绍了近北庄铁矿排土场的现状，根据矿山安全生产的要求，依据《金属非金属矿山排土场安全生产规则》，结合矿山实际情况，进行近北庄矿排土场稳定性分析，对安全措施及环境治理提出具体实施方案，确保安全生产正常进行。
从环保、经济节约角度都有很大推广价值
[关键词]：排土场 稳定性分析 安全性措施 环境治理
中图分类号：TD824.8 文献标识码：TD 文章编号：1009-914X（2012）32- 0617-01
1、概述
近北庄铁矿隶属于龙烟矿山分公司，位于张家口地区赤城县西南部的田家窑镇境内，属于露天铁矿。该矿从1979年开始建设，1980年投入生产。1990年秦皇岛设计院对近北庄矿进行扩建设计，采矿场内圈定的地质储量为B+C级3048万吨，D级286万吨，岩石加表土8577万吨，平均剥采比为2.91吨/吨。矿山投产初期，采、选矿规模较小，年采矿量为20万吨，此规模维持了约三年多的时间；1982年，矿山进行了扩建，生产能力达到年产原矿40万吨；1990年礦山再次进行扩建，生产能力设计为100-150万吨/年，现实际年开采量维持在120万吨左右。
开采至今，该铁矿已开采矿石1430万吨，剥离岩石10049万吨，岩石全部运至排土场堆放。以现生产量计算，预计再开采10年内此矿山露采结束。
根据矿山安全生产的要求，依据《金属非金属矿山排土场安全生产规则》，结合矿山实际情况，进行近北庄矿排土场稳定性分析。
2、排土场现状
Ⅰ、Ⅱ碴场已按设计要求基本排满，Ⅰ碴场已自然生长植被，Ⅱ碴场进行了人工复垦，植被良好，但由于农民翻碴拣矿，部分坡面植被又遭到破坏。
Ⅲ、Ⅳ碴场位于露天采矿场北西和北东两侧，距112国道200—1300m，设计顶面标高1270m，实际排岩高度，西端基本达到设计标高，中东部排岩标高为1250m和1200m，碴场长度2200m，因购地影响，近北庄矿不能按规划排岩，碴场未达到设计边界。
Ⅴ碴场位于采场西南侧，设计用于露天矿深部开采时排岩，目前为近北庄矿主要排岩场地；Ⅴ碴场设计顶面标高1260m，实际最高排放标高1230m。
3、排土场选址的安全可靠性分析
排土场位置的选择除了综合考虑排土工艺的经济效益外，还考虑以下因素：排土场应选择在山坡、山谷的荒地；要在开采的境界外，不压盖其他有用的矿体；从区域上选择在居民区、水源地等设施的下风向，排土场西北向为西水泉村，距离1000m，且有季节性河流相隔。
矿区地层除被第四系黄土覆盖外，主要出露有太古界谷咀子组，元古界长城系和少量中生界侏罗系白旗组地层。近北庄铁矿赋存于太古界谷咀子组上段地层中。
新生界第四系（Q）：在本区分布广泛，约占全区面积的2/5。主要为冲洪积的黄土、亚砂土、亚粘土、砾石及残坡积物等，分布在山坡、沟谷及山间盆地和凹地中，黄土层厚度几米至几十米。
排土场区域大部被第四系黄土覆盖，地形坡度为5-25度，表层大部为荒地，地表无扰动，耕地较少，排土场地基稳定性较好。
排土方式采用汽车推土机推排，并应采取了以下措施：排土场边缘保持2～5%的反坡；在卸车处的边缘用推土机推筑安全车垛；推土机工作时的推铲距离排土场的边缘大于1.0m，汽车作业时距离排土场的边缘大于2.0m；在夜间作业时有良好的照明设施和专人进行管理。
制定了排土场位移及沉降观测制度，设置了排土场观测系统，按规定进行观测并记录，观测结果见下表：
4、排土场安全性措施及环境治理
近几年，由于矿石市场的火爆，个别地方人员受利益驱动，对近北庄矿排土场实施挖碴拣矿，对排土场边坡造成破坏，严重威胁排土场安全生产，为此，龙烟矿山公司制定了近北庄矿碴场治理方案，自2007年开始实施。
方案首先要对到界碴场做坡脚防护工程，为抵御水流冲刷，增强抗洪水冲击能力，需在碴场坡脚修筑挡碴墙，挡碴墙采用浆砌片石结构，墙体内设导水孔，以使雨后排土场坡脚内雨水及时排出，防止积水降低排土场地基强度。
为便于生态恢复方案的实施，按照核实后的碴场设计进行一次性购地，然后在碴场内按设计分层进行排岩，碴场到界后，进行覆土绿化。
为防止雨水冲刷坡面，在碴场顶面设截洪沟、坡面设排洪沟。
根据各个碴场的设计位置、碴场对环境的影响程度以及恢复工程的实施条件，制定了恢复工程的实施顺序。
按碴场规划使用顺序以及现场状况，Ⅱ、Ⅲ号碴场处于矿区最高处，对景观环境影响最大，且基本到碴场设计边界，部分区域具备恢复工程实施条件。
从Ⅱ碴场开始，工程分段实施，推进方向由西向东，先Ⅱ后Ⅲ，直至Ⅳ碴场。
该施工顺序的实施，要求近北庄矿对碴场的使用必须按照碴场生态工程施工图设计要求，2007年集中对Ⅱ碴场和Ⅲ碴场进行了排碴，并进行了坡面覆土植被。另外完成了Ⅱ、Ⅲ碴场的拦碴墙工程。
由于非法人员对排土场的翻碴拣矿，排土场坡面形成大坡，无安全平台，坡面局部发生坍塌现象，影响排土场安全生产。因此，于2008年，对排土场坡面进行削坡分段，分段高度为20m，安全平台宽度20m，并对坡面及平台进行了覆土绿化。
至2009年止，用于近北庄矿排土场治理的费用达1080万元。
排土场最大堆置高度主要取决于地形、水文条件、岩石的物理力学性质以及堆排设备和运输方式；在多台阶布置时上下台阶留有20m的超前平台。当排土场高度小于120m，地面坡度小于24°时，排土场稳定性较好；当地面坡度在24°～45°时需在坡角处采取防护工程。为保证设计的排土场边坡稳定、安全，设计还对排土场进行了稳定计算。近北庄矿排土场最大排土高度为80（1260-1180）m，地基坡度小于25度。
5、排土场的最终坡底线的安全距离
当排土场排土标高为H时，对主要建构筑物的安全距离如下：
国家铁路（公路）高压线铁塔等重要设施为 1～1.5H
近北庄矿排土场距高压线300m（4H），距112国道400m（8H）；
居民区、村庄、工业场地等为 ≧2H
近北庄矿排土场距西水泉村1000m（12.5H）。
露天采场附近的民采坑口，需采取措施进行封堵，位于Ⅳ号排土场内的小选矿厂和Ⅴ号排土场内的小尾矿库需搬迁，确保生产安全。
6、排土场可能发生危害的预防措施
6.1 排土场的排水措施
对排土场上游形成径流的雨水采取了有组织的排放措施：依据近北庄矿具体情况，在排土场上游与露天采场一起设置了截洪沟，上游雨水不能进入采矿场及排土场内。
6.2 排土场的土地复垦
排土场使用完毕之后，为减少裸露排土场对环境的影响，并防止雨水渗漏，影响排土场稳定，及时对排土场及其安全平台进行复土，复土厚度200mm，满足植物生长的需要。
7、稳定性分析
近北庄矿排土场完全按设计施工，矿山制定了完善的排土场管理制度，并在生产中严格执行，各项指标符合《金属非金属矿山排土场安全生产规则》之规定。
设计边坡自然安息角34度，实际34度，排土场碴石粒度自上而下逐步增大，坡体抗滑力强。雨季坡底无积水现象。
近北庄矿区属大陆性干旱地区，常年多风少雨，近几年年降水量500mm以下，不具备坡体液化及产生泥石流的基本条件。
通过对排土场位移观测结果分析，其水平位移及沉降量均属正常范围之内。通过用圆弧法对坡体进行抗滑计算，其抗滑力远大于滑动力。
近北庄矿对坡体进行了安全防范及加固措施，使坡体更趋于稳定。
8、结论及建议
8.1 近北庄矿排土场运行正常，边坡及坡体处于稳定状态，可继续安全使用。
8.2 加强排土场管理，制定有效措施，对排土场乱翻现象坚决予以制止；加强排土场四周选矿厂矿源调查，其为排土场乱翻之根源，尤其四号排土场下小选厂，对排土场构成较大威胁，令其或由政府予以依法取缔。
8.3 加强排土场四周矿口调查，以防碴场下爆破作业，造成排土场坡体失稳。
从环保、经济节约角度都有很大推广价值
[关键词]：排土场 稳定性分析 安全性措施 环境治理
中图分类号：TD824.8 文献标识码：TD 文章编号：1009-914X（2012）32- 0617-01
1、概述
近北庄铁矿隶属于龙烟矿山分公司，位于张家口地区赤城县西南部的田家窑镇境内，属于露天铁矿。该矿从1979年开始建设，1980年投入生产。1990年秦皇岛设计院对近北庄矿进行扩建设计，采矿场内圈定的地质储量为B+C级3048万吨，D级286万吨，岩石加表土8577万吨，平均剥采比为2.91吨/吨。矿山投产初期，采、选矿规模较小，年采矿量为20万吨，此规模维持了约三年多的时间；1982年，矿山进行了扩建，生产能力达到年产原矿40万吨；1990年礦山再次进行扩建，生产能力设计为100-150万吨/年，现实际年开采量维持在120万吨左右。
开采至今，该铁矿已开采矿石1430万吨，剥离岩石10049万吨，岩石全部运至排土场堆放。以现生产量计算，预计再开采10年内此矿山露采结束。
根据矿山安全生产的要求，依据《金属非金属矿山排土场安全生产规则》，结合矿山实际情况，进行近北庄矿排土场稳定性分析。
2、排土场现状
Ⅰ、Ⅱ碴场已按设计要求基本排满，Ⅰ碴场已自然生长植被，Ⅱ碴场进行了人工复垦，植被良好，但由于农民翻碴拣矿，部分坡面植被又遭到破坏。
Ⅲ、Ⅳ碴场位于露天采矿场北西和北东两侧，距112国道200—1300m，设计顶面标高1270m，实际排岩高度，西端基本达到设计标高，中东部排岩标高为1250m和1200m，碴场长度2200m，因购地影响，近北庄矿不能按规划排岩，碴场未达到设计边界。
Ⅴ碴场位于采场西南侧，设计用于露天矿深部开采时排岩，目前为近北庄矿主要排岩场地；Ⅴ碴场设计顶面标高1260m，实际最高排放标高1230m。
3、排土场选址的安全可靠性分析
排土场位置的选择除了综合考虑排土工艺的经济效益外，还考虑以下因素：排土场应选择在山坡、山谷的荒地；要在开采的境界外，不压盖其他有用的矿体；从区域上选择在居民区、水源地等设施的下风向，排土场西北向为西水泉村，距离1000m，且有季节性河流相隔。
矿区地层除被第四系黄土覆盖外，主要出露有太古界谷咀子组，元古界长城系和少量中生界侏罗系白旗组地层。近北庄铁矿赋存于太古界谷咀子组上段地层中。
新生界第四系（Q）：在本区分布广泛，约占全区面积的2/5。主要为冲洪积的黄土、亚砂土、亚粘土、砾石及残坡积物等，分布在山坡、沟谷及山间盆地和凹地中，黄土层厚度几米至几十米。
排土场区域大部被第四系黄土覆盖，地形坡度为5-25度，表层大部为荒地，地表无扰动，耕地较少，排土场地基稳定性较好。
排土方式采用汽车推土机推排，并应采取了以下措施：排土场边缘保持2～5%的反坡；在卸车处的边缘用推土机推筑安全车垛；推土机工作时的推铲距离排土场的边缘大于1.0m，汽车作业时距离排土场的边缘大于2.0m；在夜间作业时有良好的照明设施和专人进行管理。
制定了排土场位移及沉降观测制度，设置了排土场观测系统，按规定进行观测并记录，观测结果见下表：
4、排土场安全性措施及环境治理
近几年，由于矿石市场的火爆，个别地方人员受利益驱动，对近北庄矿排土场实施挖碴拣矿，对排土场边坡造成破坏，严重威胁排土场安全生产，为此，龙烟矿山公司制定了近北庄矿碴场治理方案，自2007年开始实施。
方案首先要对到界碴场做坡脚防护工程，为抵御水流冲刷，增强抗洪水冲击能力，需在碴场坡脚修筑挡碴墙，挡碴墙采用浆砌片石结构，墙体内设导水孔，以使雨后排土场坡脚内雨水及时排出，防止积水降低排土场地基强度。
为便于生态恢复方案的实施，按照核实后的碴场设计进行一次性购地，然后在碴场内按设计分层进行排岩，碴场到界后，进行覆土绿化。
为防止雨水冲刷坡面，在碴场顶面设截洪沟、坡面设排洪沟。
根据各个碴场的设计位置、碴场对环境的影响程度以及恢复工程的实施条件，制定了恢复工程的实施顺序。
按碴场规划使用顺序以及现场状况，Ⅱ、Ⅲ号碴场处于矿区最高处，对景观环境影响最大，且基本到碴场设计边界，部分区域具备恢复工程实施条件。
从Ⅱ碴场开始，工程分段实施，推进方向由西向东，先Ⅱ后Ⅲ，直至Ⅳ碴场。
该施工顺序的实施，要求近北庄矿对碴场的使用必须按照碴场生态工程施工图设计要求，2007年集中对Ⅱ碴场和Ⅲ碴场进行了排碴，并进行了坡面覆土植被。另外完成了Ⅱ、Ⅲ碴场的拦碴墙工程。
由于非法人员对排土场的翻碴拣矿，排土场坡面形成大坡，无安全平台，坡面局部发生坍塌现象，影响排土场安全生产。因此，于2008年，对排土场坡面进行削坡分段，分段高度为20m，安全平台宽度20m，并对坡面及平台进行了覆土绿化。
至2009年止，用于近北庄矿排土场治理的费用达1080万元。
排土场最大堆置高度主要取决于地形、水文条件、岩石的物理力学性质以及堆排设备和运输方式；在多台阶布置时上下台阶留有20m的超前平台。当排土场高度小于120m，地面坡度小于24°时，排土场稳定性较好；当地面坡度在24°～45°时需在坡角处采取防护工程。为保证设计的排土场边坡稳定、安全，设计还对排土场进行了稳定计算。近北庄矿排土场最大排土高度为80（1260-1180）m，地基坡度小于25度。
5、排土场的最终坡底线的安全距离
当排土场排土标高为H时，对主要建构筑物的安全距离如下：
国家铁路（公路）高压线铁塔等重要设施为 1～1.5H
近北庄矿排土场距高压线300m（4H），距112国道400m（8H）；
居民区、村庄、工业场地等为 ≧2H
近北庄矿排土场距西水泉村1000m（12.5H）。
露天采场附近的民采坑口，需采取措施进行封堵，位于Ⅳ号排土场内的小选矿厂和Ⅴ号排土场内的小尾矿库需搬迁，确保生产安全。
6、排土场可能发生危害的预防措施
6.1 排土场的排水措施
对排土场上游形成径流的雨水采取了有组织的排放措施：依据近北庄矿具体情况，在排土场上游与露天采场一起设置了截洪沟，上游雨水不能进入采矿场及排土场内。
6.2 排土场的土地复垦
排土场使用完毕之后，为减少裸露排土场对环境的影响，并防止雨水渗漏，影响排土场稳定，及时对排土场及其安全平台进行复土，复土厚度200mm，满足植物生长的需要。
7、稳定性分析
近北庄矿排土场完全按设计施工，矿山制定了完善的排土场管理制度，并在生产中严格执行，各项指标符合《金属非金属矿山排土场安全生产规则》之规定。
设计边坡自然安息角34度，实际34度，排土场碴石粒度自上而下逐步增大，坡体抗滑力强。雨季坡底无积水现象。
近北庄矿区属大陆性干旱地区，常年多风少雨，近几年年降水量500mm以下，不具备坡体液化及产生泥石流的基本条件。
通过对排土场位移观测结果分析，其水平位移及沉降量均属正常范围之内。通过用圆弧法对坡体进行抗滑计算，其抗滑力远大于滑动力。
近北庄矿对坡体进行了安全防范及加固措施，使坡体更趋于稳定。
8、结论及建议
8.1 近北庄矿排土场运行正常，边坡及坡体处于稳定状态，可继续安全使用。
8.2 加强排土场管理，制定有效措施，对排土场乱翻现象坚决予以制止；加强排土场四周选矿厂矿源调查，其为排土场乱翻之根源，尤其四号排土场下小选厂，对排土场构成较大威胁，令其或由政府予以依法取缔。
8.3 加强排土场四周矿口调查，以防碴场下爆破作业，造成排土场坡体失稳。