府谷某露天煤矿渣场堆置与水保措施探析_韩志忠.pdf
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1、2023.No.4收稿日期:20220425作者简介:韩志忠(1967),男,工程师,主要从事水利水保工作。摘要:露天煤矿渣场堆置对保持水土影响巨大。基于府谷县某露天煤矿情况,通过对煤矿排土场堆置方案及边坡稳定性探讨,提出透水石堤、排水沟、削坡、覆土、截排水沟等工程措施和兴建防风林等植物措施,以最大限度地减少排土场造成的水土流失,为同类型项目的渣场水保建设提供了借鉴。关键词:水土保持;渣场;边坡稳定;煤矿;府谷中图分类号:S157.2文献标识码:A文章编号:1004-7328(2023)04-0035-03DOI:10.3969/j.issn.1004-7328.2023.04.009府谷某露
2、天煤矿渣场堆置与水保措施探析韩志忠,赵春红(府谷县水利工作队,陕西榆林719000)1概况府谷县某露天煤矿面积 76.8 km2,设计规模11.0 Mt/a,初设剥采比12.0 m3/t,达产后年剥离量约4 125万 m3,设计服务年限80 a。首采区为一采区,位于采掘场中南部,可采储量17 804万t,服务年限18.4 a。工程占地面积共计480.64 hm2,其中永久占地 424.63 hm2、临时占地 56.01 hm2。本工程土石方开挖总量4 271.37万m3,其中表土 60.61万 m3、土石方 4 210.76万 m3;填方总量 171.37万 m3,其中表土60.61万 m3、
3、土石方110.76万 m3;93.72万 m3的剥离量区间内自平衡;剩余4 100万 m3的剥离量均弃于排土场;采掘场剥离的40.10万 m3表土临时堆存,将来用于植被恢复、附近区域绿化或复耕。2渣土场堆置方案分析本工程渣土场按照先挡后弃原则设立,弃土前应在坡脚外围位置先修建挡渣墙,然后弃土,弃土分层堆放并压实。由于沿线表土资源缺乏,弃渣场应尽可能剥离表土,采取临时拦挡措施,并在其周围设置适宜的截排水沟,防止径流对弃土场的冲刷1。排土场在施工过程中依据剥离物的强度调整排弃顺序,坚硬物料排在边坡下部有利于边坡的稳定,避免排土场局部区域强度较低造成滑坡;完善排土场周边防排水体系,在排弃时,基底尽量
4、排弃块大的、坚硬的、见水不易泥化的物料,尽量不要破坏原有的径流条件,保持基底排泄畅通。经过勘察,该露天矿排土场设在矿坑的东北部,毗邻矿坑,占地面积为 120.44 hm2,截至目前已累计排土 36.86万 m3,最终排弃总量 4 300万m3,排弃标高 180 m,最终排土高度 102 m,排土总容量为48.38万 m3。排土场堆置采用分层排弃法,每 15 m布设1处平台,排土台阶 7个(地表标高78180 m),当排土每达到一个设计标高后及时进行平台及边坡覆土,在平台植被种植前要使用推土机对平台进行分块平整。排土场技术指标,详见表1。位置(中心点坐标)E1323508.3N461652.6弃
5、渣场类型平地型占地面积/hm2120.44占地类型耕地草地设计高程/m180排土场容量/万m348.38最终堆渣量/万m34 300基建期堆渣量/万m336.86最终堆高/m102基建期堆高/m42台阶高度/m15各级平台宽度/m2.7表1排土场技术指标根据主体设计和项目建设实施情况,该矿剥离物排弃方式均采用汽车-推土机排土工艺,即采用汽车将剥离物运至排土场倾倒,由推土机辅助推平。3排土场稳定性评价3.1安全稳定要求本工程排土场最终堆渣量4300万m32000万m3,对照 水土保持工程设计规范(GB51015-2014)2,堆渣高度 102 m100 m。按堆渣量、堆渣最大高度、弃渣场失事对主
6、体工程或环境造成的危害程度,确定本弃渣场级别为 1级,工程抗滑稳定安全系数正常应用不应低于 1.25,非常应用不应低于 1.103。防洪标准采用5a一遇设计,即以10 min短历时暴雨量进行设防。3.2边坡稳定性分析经过勘察,该排土场基底为第四系,第四系由松散粗砂、中砂、细砂、粉砂、黏土组成。排土场选择在首采区开采界内拉沟位置的东北侧,紧邻首采区拉沟位置,首采区开采界内拉沟位置与排土场的安全距离为 70 m。此处距采掘场较近,运距短,地势平坦,能满足外排总量的要求。排土场周边无村镇及其他设施,不会对附近村镇、设施造成环境污染。海河水利352023年4月排土场岩性由基底原岩及排弃物料组成,物料排
7、弃的不同顺序会导致排土场稳定性的不一致,坚硬物料排在边坡的下部有利于边坡的稳定。在排土场中部,对边坡稳定要求不高的地区可适当排弃一些强度低的物料,而周边对边坡稳定要求较高的地区则必须排弃一些强度较高的物料。在排弃时,基底尽量排弃大块的、坚硬的、见水不易泥化的物料,尽量不要破坏原有的泄水通道,保持基底畅通。为了掌握排土场外边坡的稳定情况,采用自动化程度较高的边坡雷达对边坡面进行监测,辅以GPS 进行点、面补充监测4。通过对露天矿边坡开展地质调查勘察和数值模拟等,得出以下结论。(1)采掘场边坡。其潜在的破坏模式如下:一是第四系台阶的片帮及垮落;二是沿煤层顶底板的顺层剪切破坏。其滑坡模式主要为“坐落
8、滑移式”滑动,具体表现为沿地面或第四系台阶圆弧形切入、沿煤底板顺层滑移、沿坡脚薄弱区域圆弧形剪出。(2)排土场边坡。其潜在的破坏模式为沿排土场内部圆弧形滑动,现状条件下沿排土场基底及基底以下滑动的可能性较小。(3)排土场-东端帮复合边坡。其潜在的破坏模式为排土场及东端帮小范围独立破坏,现状条件下复合边坡整体出现滑动的可能性较小。(4)采用极限平衡法,按照 露天煤矿工程设计规范(GB50197-2015)有关规定5,现状条件下排土场稳定系数可以满足安全储备要求,排土场稳定条件较好。排土场周边无村镇、河流、铁道及其他建筑设施,不会对周边造成安全隐患。露天矿采用边坡雷达及 GPS 监测预警系统对边坡
9、稳定性进行实时监控预警,排土场安全具有一定保障。3.3稳定性评价排土场边坡稳定性受各种各样因素影响,根据地质报告和相关矿山经验,确定排弃物凝聚力 C=0.03MPa,=25,v=1.8t/m3;基底天然强度C=0.03MPa,=24,v=1.8 t/m3;基底饱和强度 C=0.005 MPa,=15,v=1.8 t/m3。排土场滑坡模式为圆弧滑坡。排土场边坡在排高 102 m、边坡角度 18的情况下,在有水的影响下稳定系数为 1.145、没有水的影响下稳定系数为 1.78。弃渣场抗滑稳定安全系数对照详见表2,满足规范要求。排土场排弃前,清除底部腐质土,以保证基底的强度及排土场的稳定。4排土场水
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