1、9/21/20231采矿学采矿学(下下)Mining Science and Technology5 5 露天矿排土工作露天矿排土工作9/21/20232第5章 露天矿排土工作5.1 5.1 概述概述5.2 5.2 排土工艺排土工艺5.3 5.3 排土场的建设排土场的建设5.4 5.4 排土场的安全防护与复垦排土场的安全防护与复垦9/21/202335.1 5.1 概述概述露天矿排土工露天矿排土工作鸟瞰图作鸟瞰图总出入沟总出入沟排土场排土场1排土场排土场2排土场排土场39/21/20234第5章 排土工作山西省娄烦县马家庄乡寺沟村发生山体滑坡山西省娄烦县马家庄乡寺沟村发生山体滑坡 2008年8
2、月1日零时15分,山西省太原钢铁(集团)有限公司矿业分公司尖山铁矿南排土场1632平台外侧约30米处发生大面积下沉,之后排土场产生垮塌、滑坡。在排土场垮塌滑体的压力作用下,推挤了黄土山梁土体产生向下移动,从而推垮并掩埋了仅距寺沟旧村黄土山梁坡脚50米处的部分房屋,造成43人死亡、2人失踪,直接经济损失3080.23万元。5.1 5.1 概述概述9/21/20235 事故的直接原因：排土场地基土质松软、承载能力差；企业超排；排土场设计依据不充分，地质资料不全，而且没有施工图；排土场下游的民房和散居人员没有得到转移；有关部门对排土场没有实行安全监测，发现了裂隙，但没有采取有效措施。事故的间接原因：
3、企业对安全生产措施不落实，隐患整改不力；政府监管不力，采取措施不到位，没有从根本上解决问题，导致事故发生。9/21/20236 安全监管总局为深刻吸取山西娄烦“81”排土场特大垮塌事故教训，安全监管总局要求立即开展非煤矿山排土场专项整治行动：安全监管总局要求，设有排土场的非煤矿山企业要建立健全安全生产责任制，制定完备的安全生产规章制度和操作规程，同时要规范排土场的设计和运行，加大安全投入，整治安全隐患，防止发生排土场垮塌等事故。对地基不良影响安全的，应补做专门的地质勘探工作，采取相应防范措施，确保安全生产。此外，要进一步加大安全监管工作力度。各级安全监管部门要按照有关法律法规的要求，督促企业把
4、排土场安全评价工作纳入矿山安全评价工作中。切实加强排土场周边的安全管理，严禁在安全距离内有居民点或建设与排土场安全设施无关的其他建筑物，一旦发现应及时组织搬迁或拆除。企业要提高矿产资源的回收率，降低排弃废石中的矿石混入率，从源头上杜绝扒渣捡矿行为。同时，强化应急管理工作，要防止由自然灾害引发事故灾难。9/21/20237一、基本概念一、基本概念 排土场排土场 接受并存放露天开采过程中因剥离而被排弃的接受并存放露天开采过程中因剥离而被排弃的岩土的场地，也称作岩土的场地，也称作废石场废石场。排土工作排土工作 在排土场用一定的方式对剥离的岩土进行堆在排土场用一定的方式对剥离的岩土进行堆放的工作。放的
5、工作。金属矿露天开采的一个重要特点，就是要金属矿露天开采的一个重要特点，就是要剥离覆盖在矿剥离覆盖在矿床上部及其周围的表土和岩石，并将其运至专设的场地排床上部及其周围的表土和岩石，并将其运至专设的场地排弃。弃。9/21/20238注意：注意：为有效利用资源，有时将贫矿和难选矿物堆放到为有效利用资源，有时将贫矿和难选矿物堆放到专设的废石场专设的废石场贮存贮存便于以后利用。便于以后利用。金属露天矿岩土剥离量平均为矿石开采量的金属露天矿岩土剥离量平均为矿石开采量的1.51.54.54.5倍倍，废石场一，废石场一般占矿山总用地面积的般占矿山总用地面积的393955%55%，是露天采坑面积的是露天采坑面
6、积的2 23 3倍。倍。因此它不仅关系到矿山企业生产能力和效益（因此它不仅关系到矿山企业生产能力和效益（征地面积很大，费用征地面积很大，费用高，基本农田不允许征收高，基本农田不允许征收），还涉及到对农业生产的影响和环境保护问），还涉及到对农业生产的影响和环境保护问题。题。9/21/20239二、排土场的类型二、排土场的类型 按废石场与露天采场的相对位置，分为按废石场与露天采场的相对位置，分为内部排土场、外内部排土场、外部排土场部排土场 指设置在露天采场内部的排土场，岩土运指设置在露天采场内部的排土场，岩土运距短，最经济。距短，最经济。但内部排土场的使用条件有严格限制，适用于开采但内部排土场的使
7、用条件有严格限制，适用于开采水平水平或倾角小于或倾角小于5 51010的缓倾斜矿体，而且一次采掘有用矿物的缓倾斜矿体，而且一次采掘有用矿物的全厚，的全厚，随着采剥工作线逐步向前推进将岩土排弃在采空区随着采剥工作线逐步向前推进将岩土排弃在采空区内内。（。（值得注意的是，矿山开采初期必须建立临时排土场，值得注意的是，矿山开采初期必须建立临时排土场，并不能做到完全零排放。）并不能做到完全零排放。）9/21/202310 外部排土场：外部排土场：指设置在露天采场外部的排土场。指设置在露天采场外部的排土场。金属矿床多为倾斜和急倾斜，且开采深度较大，因而多金属矿床多为倾斜和急倾斜，且开采深度较大，因而多采
8、用外部排土场。采用外部排土场。但是，但是，当采矿场内有两个以上开采深度不同的底平面时，当采矿场内有两个以上开采深度不同的底平面时，先结束的区段就可以作为采空区排岩。因此合理安排开采顺先结束的区段就可以作为采空区排岩。因此合理安排开采顺序或进行分区开采，可以使部分岩土实现内部排弃。序或进行分区开采，可以使部分岩土实现内部排弃。9/21/202311三、三、排土场的选址原则排土场的选址原则1 1）要尽量不占或少占农田，尽可能利用山谷、洼地、海滨；要尽量不占或少占农田，尽可能利用山谷、洼地、海滨；2 2）在山谷设置废石场时，要充分考虑到山洪的影响，避免滑坡、泥在山谷设置废石场时，要充分考虑到山洪的影
9、响，避免滑坡、泥石流等危险；石流等危险；下页见实例下页见实例3 3）尽可能靠近露天采场并在重点剥离区一侧以缩短岩土运距；）尽可能靠近露天采场并在重点剥离区一侧以缩短岩土运距；4 4）优先考虑内部废石场的可行性减少占地面积；）优先考虑内部废石场的可行性减少占地面积；5 5）一般不宜将废石场设在将要扩大的露天开采境界范围之内；）一般不宜将废石场设在将要扩大的露天开采境界范围之内；6 6）对可能利用的岩石）对可能利用的岩石,应考虑今后回收装运的可能性；应考虑今后回收装运的可能性；7 7）废石场应位于工业场地、居民区和水源的下游和下风侧，防止环废石场应位于工业场地、居民区和水源的下游和下风侧，防止环境
10、污染；境污染；8 8）设置废石场必须考虑复垦的可能性，制定复垦规划；设置废石场必须考虑复垦的可能性，制定复垦规划；9 9）排土场的总容量应与露天开采设计的总剥离量相适应。排土场的总容量应与露天开采设计的总剥离量相适应。9/21/202312某排土场标高1360米左右，五家河海拔标高在680米。山谷底部两岸泥石痕迹有十多米，中间夹杂折断的树木、泥石，两边树木被毁，部分田地被毁，7米高的公路桥护墩被摧毁，泥石流直接倾入五家河河道中部。突然响起山崩地裂隆隆的巨响，从排土场方向出现高度达十多米的泥石流，飞速而下，沿途摧毁了所有树木、田地，有的泥石直接飞过宽50米的河道对岸。排土场灾害实例9/21/20
11、2313 四、四、排土场的容量排土场的容量 按剥离量所需的排土场有效容量为按剥离量所需的排土场有效容量为:Vr排土场有效容量，排土场有效容量，m3Vsh剥离岩土排弃的实方量，剥离岩土排弃的实方量，m3Ks岩土松散系数，参考岩土松散系数，参考采矿学采矿学(王青主编王青主编)表表18-11取值。取值。Kc废石沉降率废石沉降率，参考，参考采矿学采矿学(王青主编王青主编)表表18-12取取值值。csshrKKVV19/21/202314排土场设计总容积排土场设计总容积:rVKV1V排土场的设计总容积，排土场的设计总容积，m3Vr排土场的有效容积排土场的有效容积，m3K1容积的富余系数，容积的富余系数，
12、1.021.05。9/21/202315五、五、排土工艺排土工艺 露天矿的排土工艺是按露天矿的排土工艺是按运输方式和排土设备运输方式和排土设备的不同而划分的，常用的不同而划分的，常用的排岩工艺可分为：的排岩工艺可分为：汽车运输汽车运输推土机排土；推土机排土；铁路运输铁路运输挖掘机排土挖掘机排土;铁路运输铁路运输排土犁排土排土犁排土;铁路运输铁路运输推土机排土推土机排土;铁路运输铁路运输前装机排土；前装机排土；胶带排土机排土胶带排土机排土。9/21/202316 一、汽车运输一、汽车运输推土机排土推土机排土(1)(1)汽车运输汽车运输推土机排土推土机排土作业作业作业内容包括：作业内容包括：汽车翻
13、卸岩土汽车翻卸岩土 推土机推排推土机推排 平整场地平整场地 整修废石场公路整修废石场公路左图中左图中A A为公路宽度为公路宽度 B B为调车宽度为调车宽度 C C为汽车翻卸后留在为汽车翻卸后留在平台上的岩堆宽度平台上的岩堆宽度 9/21/202317(2)(2)汽车运输汽车运输推土机排土过程推土机排土过程9/21/202318(3)(3)汽车运输汽车运输推土机排土注意事项推土机排土注意事项 汽车进入废石场后沿废石场公路到达卸岩段，然后调车，汽车进入废石场后沿废石场公路到达卸岩段，然后调车，其调车其调车场地宽度要大于汽车的最小转弯半径场地宽度要大于汽车的最小转弯半径，最后汽车后退靠近边坡翻卸岩，
14、最后汽车后退靠近边坡翻卸岩土。土。翻卸后留在平台上的岩堆宽度的大小对推土机的推排工作量影响翻卸后留在平台上的岩堆宽度的大小对推土机的推排工作量影响很大。据统计，很大。据统计，当汽车后桥中心线距坡顶线当汽车后桥中心线距坡顶线1.51.53m3m，岩土可大部分，岩土可大部分卸到边坡下面。卸到边坡下面。为了保证汽车卸载安全，为了保证汽车卸载安全，台阶坡顶需用推土机推出车台阶坡顶需用推土机推出车档档，车档高度根据车型及岩土性质不同，一般不低于，车档高度根据车型及岩土性质不同，一般不低于0.60.60.8m0.8m。为了保证安全卸载和充分利用废石场的容积，堆弃岩土时应考虑为了保证安全卸载和充分利用废石场
15、的容积，堆弃岩土时应考虑下沉系数，下沉系数，台阶顶面应保持台阶顶面应保持2%2%的反向坡。的反向坡。9/21/202319(4)(4)推土机的推土工作量推土机的推土工作量 推土机的工作量包括：堆排汽车卸载时残留在平台上的土岩，为推土机的工作量包括：堆排汽车卸载时残留在平台上的土岩，为克服下沉塌落进行整平工作。克服下沉塌落进行整平工作。推土工作量占排土量的比例的确定，推土工作量占排土量的比例的确定，与卸载汽车结构、卸载时汽与卸载汽车结构、卸载时汽车后轮距坡顶线距离以及排弃物性质和排弃时季节等有关。一般来讲：车后轮距坡顶线距离以及排弃物性质和排弃时季节等有关。一般来讲：9/21/202320(5)
16、(5)推土机的数量推土机的数量所需推土机的数量可按下式计算所需推土机的数量可按下式计算式中：式中：N NT T推土机数量，台；推土机数量，台；V Vs s需要推土机推送的岩土实方体积，需要推土机推送的岩土实方体积，m m3 3/班；班；K Ks s岩土松散系数，岩土松散系数，K Ks s=1.3=1.31.51.5；K Kj j设备检修系数，设备检修系数，K Kj j=1.2=1.21.251.25；Q Qr r推土机生产能力推土机生产能力(松方松方)，m m3 3/班。班。jrssTKQKVN9/21/202321(6)(6)排土线长度排土线长度 汽车运输汽车运输推土机排岩的排土线长度应按同
17、时翻卸的汽车数量推土机排岩的排土线长度应按同时翻卸的汽车数量确定，即确定，即 L Lp p=n=n0 0b b式中：式中：L Lp p排土线长度，排土线长度，m m；n n0 0同时翻卸的汽车数；同时翻卸的汽车数；bb相邻汽车正常作业的间距，一般取相邻汽车正常作业的间距，一般取252530m30m。考虑到备用和维护，排土线的总长应为考虑到备用和维护，排土线的总长应为 L=3LL=3LP P9/21/202322 由于汽车运输由于汽车运输推土机排岩机动灵活，其排岩台阶高度远比铁推土机排岩机动灵活，其排岩台阶高度远比铁路运输时大。路运输时大。即使在岩性较差的情况下，台阶高度也比铁路运输排岩时大。即
18、使在岩性较差的情况下，台阶高度也比铁路运输排岩时大。因此，国内外金属露天矿广泛采用汽车运输，并且向大型方向发展，因此，国内外金属露天矿广泛采用汽车运输，并且向大型方向发展，与之相配合的推土机也随之不断向大功率发展。与之相配合的推土机也随之不断向大功率发展。（7 7）汽车运输）汽车运输推土机排岩评价推土机排岩评价 9/21/202323采用铁路运输的排土方法有：采用铁路运输的排土方法有：挖掘机排土挖掘机排土 排土犁排土排土犁排土 推土机排土推土机排土 前装机排土前装机排土 挖掘机排土挖掘机排土能满足大量排土的需要，因此，在使用铁路运输的能满足大量排土的需要，因此，在使用铁路运输的大型露天矿应用较
19、广。大型露天矿应用较广。排土犁排土犁是一种行走在轨道上的排岩设备，排土方式不灵活，目是一种行走在轨道上的排岩设备，排土方式不灵活，目前已经很少使用。前已经很少使用。前装机排土前装机排土机动灵活，排岩带宽度大，使排岩台阶有较长的稳机动灵活，排岩带宽度大，使排岩台阶有较长的稳定时期，可增加台阶的稳定性。定时期，可增加台阶的稳定性。9/21/202324 采用挖掘机排土的工序采用挖掘机排土的工序为：为：列车翻卸岩土列车翻卸岩土 挖掘机堆垒挖掘机堆垒 线路移设线路移设 （1 1）铁路运输）铁路运输挖掘机排土方法挖掘机排土方法9/21/2023251 1）列车翻卸岩土）列车翻卸岩土 列车进入排土线后逐辆
20、对位将岩土翻卸到受土坑内。列车进入排土线后逐辆对位将岩土翻卸到受土坑内。受土坑的长度不应小于一辆自翻车的长度；受土坑的长度不应小于一辆自翻车的长度；为了防止大块岩石滚落直接冲撞挖掘机，为了防止大块岩石滚落直接冲撞挖掘机，坑底标高比挖掘机作业坑底标高比挖掘机作业平台要低平台要低1 11.5m1.5m；为保证安全，为保证安全，台阶坡顶线距线路枕木端部不小于台阶坡顶线距线路枕木端部不小于0.3m0.3m。2 2）挖掘机堆垒）挖掘机堆垒 挖掘机从受土坑内铲取岩土，分上、下两个分台阶堆排。上分挖掘机从受土坑内铲取岩土，分上、下两个分台阶堆排。上分台阶的高度取决于挖掘机最大卸载高度。下分台阶的高度根据岩土
21、台阶的高度取决于挖掘机最大卸载高度。下分台阶的高度根据岩土的粒度、软硬和稳定性而定，一般为的粒度、软硬和稳定性而定，一般为101030m30m。上、下分台阶高度之。上、下分台阶高度之和为排岩台阶的总高度。和为排岩台阶的总高度。挖掘机站在上分台阶的底部平台将岩土向前方、旁侧及后方排挖掘机站在上分台阶的底部平台将岩土向前方、旁侧及后方排弃和堆垒，直到排满规定的排岩台阶总高度。弃和堆垒，直到排满规定的排岩台阶总高度。9/21/202326pamaxmaxxwpRRfamaxwRmaxxRfmaxwR9/21/2023273 3）线路移设）线路移设挖掘机排土时，因移道步距大，故采用吊车移设线路。其移道
22、步距挖掘机排土时，因移道步距大，故采用吊车移设线路。其移道步距 a a等于排土带宽度。等于排土带宽度。a9/21/202328 排土犁是一种行走在轨道上的排岩设备，它自身没有行走动力，由机车牵引，工作时利用汽缸压气将犁板张开一定的角度，并将堆置在排岩线外侧的岩土向下推排。1 1一前部保护板一前部保护板;2;2一大犁板一大犁板;3;3一小犁板一小犁板;4;4一司机室一司机室;5;5一汽缸一汽缸;6;6一轨道一轨道 9/21/2023299/21/202330排土犁排岩具有如下优点：每台排土犁的价格仅为挖掘每台排土犁的价格仅为挖掘机价格的机价格的1/31/3左右，而排岩效率约为挖掘机的两倍左右，而
23、排岩效率约为挖掘机的两倍;适用于准轨运输的各种地质条件、适用于准轨运输的各种地质条件、各种岩石硬度的内外废石场各种岩石硬度的内外废石场;排土犁排岩具有如下缺点：一般为一般为101025m;25m;两次移道间的容土量少，因而需设两次移道间的容土量少，因而需设较多的排岩线。较多的排岩线。9/21/202331 推土机排岩的工艺程序是:列车将剥离下的废石运至废石场翻卸，推土机将废石推排至排岩工作台阶以下，并平整场地及运输线路。国内采用推土机排岩工艺的不多。采用这种方式推排，免除了人工作业繁重的体力劳动。当排弃湿度较大的岩石时，由于推土机履带的来回碾压，加强了路基的稳定性，使排土场的堆置高度增大，但排
24、弃成本高于其他方式。9/21/202332 前装机转排如图所示，它具有机动灵活、排岩宽度大、运距长、安全可靠等优点。这种排岩方式的排岩台阶有较长的稳定期。但当运距大时，排岩效率较低。当排岩平台较宽时，前装机可就地做180转向运行;当排岩平台较窄时，可就地做90 转向运行，以进行加长排岩工作平台的作业。9/21/202333 当露天矿采用胶带运输机运输时，为充分发挥运输机当露天矿采用胶带运输机运输时，为充分发挥运输机的效率，通常采用带式排土机排岩，以实现连续化作业。的效率，通常采用带式排土机排岩，以实现连续化作业。工艺过程为：由运输机提供岩土，经转载机进入排土工艺过程为：由运输机提供岩土，经转载
25、机进入排土机的接收运输机，再输送到卸载运输机进行排岩（上排或机的接收运输机，再输送到卸载运输机进行排岩（上排或下排）；推土机平整工作面并完成其他辅助作业；带式运下排）；推土机平整工作面并完成其他辅助作业；带式运输机移位并开始下一排岩循环。输机移位并开始下一排岩循环。三、胶带运输机排土三、胶带运输机排土9/21/202334胶带排土机排土胶带排土机排土9/21/202335优点：优点：（1）带式排土机排岩一次排弃宽度大，辅助作业时间）带式排土机排岩一次排弃宽度大，辅助作业时间少，作业效率高；少，作业效率高；（2）近水平矿床可实现横向内排，减少运输距离；）近水平矿床可实现横向内排，减少运输距离；（
26、3）排土机的生产能力大，自动化程度高，管理简便。）排土机的生产能力大，自动化程度高，管理简便。缺点：缺点：（1）采、运、排生产作业各环节间制约大，机动性较）采、运、排生产作业各环节间制约大，机动性较差；差；（2）选择废石场位置时，在地形、工程地质和水文地质）选择废石场位置时，在地形、工程地质和水文地质条件方面要求较高；条件方面要求较高；（3）一般不宜采用分散的废石场。）一般不宜采用分散的废石场。9/21/202336该工艺的适用条件是：该工艺的适用条件是：（1 1）剥离物为普氏坚固性系数剥离物为普氏坚固性系数33的软岩，中硬以上岩石的软岩，中硬以上岩石（不不适合胶带输送的大块，需经爆破法破碎后
27、方可考虑采用适合胶带输送的大块，需经爆破法破碎后方可考虑采用）。）。（2 2）水平或近水平矿层，在覆盖层厚度或夹层厚度小于设备水平或近水平矿层，在覆盖层厚度或夹层厚度小于设备作业规格时，可实现横向直接内排。作业规格时，可实现横向直接内排。（3 3）气温低于）气温低于-25-25应有防寒措施，实行季节性剥离作业；应有防寒措施，实行季节性剥离作业；风速大于风速大于7 78 8级时，带式排土机应停止作业。级时，带式排土机应停止作业。（4 4）设备作业及行走时坡度限制一般为：纵向坡度作业时为）设备作业及行走时坡度限制一般为：纵向坡度作业时为1/201/201/301/30，行走时，行走时1/101/1
28、01/201/20，横向坡度为，横向坡度为1/201/20。9/21/202337 排岩设备的选择取决于剥离工程中采运工艺环节所采用的排岩设备的选择取决于剥离工程中采运工艺环节所采用的设备类型，设备类型，特别是运输设备的类型特别是运输设备的类型。当采用联合运输工艺时，排岩设备的选择取决于当采用联合运输工艺时，排岩设备的选择取决于最后一环最后一环的运输设备类型。的运输设备类型。在一些工艺系统中，同样的运输设备可以与不同的排岩设在一些工艺系统中，同样的运输设备可以与不同的排岩设备相配合，它们的选择取决于备相配合，它们的选择取决于排弃岩土的性质、气候条件、废排弃岩土的性质、气候条件、废石场位置、要求
29、的排岩能力以及排岩设备来源石场位置、要求的排岩能力以及排岩设备来源等因素。所选择等因素。所选择的排岩工艺应能满足安全、高效、经济等要求。的排岩工艺应能满足安全、高效、经济等要求。见PPT39 采运设备与排土设备的配合见下表 四、排岩工艺选择四、排岩工艺选择9/21/202338序号序号采掘采掘运输和主要排岩设备运输和主要排岩设备辅助排岩设备辅助排岩设备1 12 2轮斗或链斗挖掘机轮斗或链斗挖掘机运输排土机、悬臂排土机运输排土机、悬臂排土机带式运输机、带式排土机带式运输机、带式排土机推土机推土机推土机、移设设备推土机、移设设备3 34 4机械铲或吊斗铲直接倒堆机械铲或吊斗铲直接倒堆机械铲或吊斗铲
30、再倒堆机械铲或吊斗铲再倒堆推土机推土机再倒堆用吊斗铲、推土机再倒堆用吊斗铲、推土机5 5机械铲机械铲准轨铁道、机械铲准轨铁道、机械铲准轨铁道准轨铁道准轨铁道、吊斗铲准轨铁道、吊斗铲准轨铁道、铲运机准轨铁道、铲运机准轨铁道、前装机准轨铁道、前装机准轨铁道、推土机准轨铁道、推土机推土机、吊车推土机、吊车吊车、修筑用挖掘机、推土吊车、修筑用挖掘机、推土机机推土机、吊车推土机、吊车推土机、吊车推土机、吊车吊车吊车吊车吊车汽车汽车汽车汽车汽车汽车推土机推土机吊斗铲吊斗铲推土机推土机推土机推土机6 6铲运机铲运机推土机推土机7 7前装机前装机前装机前装机汽车、推土机汽车、推土机8 8水枪水枪管道运输、水力
31、排土管道运输、水力排土推土机推土机(复田用复田用)9/21/202339排弃岩土的性质对排岩设备的选择有重大影响：排弃岩土的性质对排岩设备的选择有重大影响：在铁路运输条件下，铲运机仅适于排弃松软且不含块石的岩土；当在高台阶条件下排弃中硬以下且含水岩土时，台阶的稳定成为突出矛盾，从增加排岩宽度、减少移道次数和使铁道路基稳定等出发，较灵活的和排岩宽度较大的前装机、推土机以及吊斗铲等排岩设备优于机械铲。气候条件也对排岩设备的选择有重大影响：气候条件也对排岩设备的选择有重大影响：雨水较多的地区，通常不宜采用高排岩台阶作业；冰冻期长，大风频繁的地区不宜采用带式排土机作业。在气候条件不利的地区，应选择可靠
32、性较高的机械铲、吊斗铲、推土机或前装机等排岩设备。9/21/202340选择的排岩设备应满足排岩能力的要求：选择的排岩设备应满足排岩能力的要求：在铁路运输条件下，机械铲和吊斗铲的排岩能力最高，推土机、前装机等次之。在相同的运输方式下，当两种排岩工艺均能满足要求时，若选择投资大的排岩设备应做好充分的技术经济论证。采用前装机作为采、运、排设备时，视前装机规格不同，其合理运距一般为1001000m。铲运机作为采、运、排设备使用时，其合理运距不大于1.5km。9/21/202341 排土场的建设排土场的建设,主要研究主要研究排土场初始排土线的修筑排土场初始排土线的修筑和和排土线的扩展。排土线的扩展。根
33、据地形条件的不同，分为根据地形条件的不同，分为山坡山坡和和平地平地两种修筑方法。两种修筑方法。(1)(1)山坡山坡排土场初始排土线的修筑排土场初始排土线的修筑(3)(3)平地平地用用挖掘机挖掘机修筑初始排土线修筑初始排土线(4)(4)平地平地用用推土机推土机修筑初始排土线修筑初始排土线(5)(5)平地平地用用胶带机胶带机修筑初始排土线修筑初始排土线(1)(1)铁路运输单线废石铁路运输单线废石场的扩展方式场的扩展方式(2)(2)铁路运输多线排土铁路运输多线排土场扩展方式场扩展方式(3)(3)多层排岩多层排岩9/21/202342一、初始排土线的修筑一、初始排土线的修筑（1 1）山坡排土场初始排土
34、线的修筑）山坡排土场初始排土线的修筑 铁路运输排土：铁路运输排土：先在山坡挖一单壁路堑，整平后铺上铁路线，形成先在山坡挖一单壁路堑，整平后铺上铁路线，形成铁路运输的初始排土线。铁路运输的初始排土线。公路运输排土：公路运输排土：根据调车方式来确定初始排土线的路堑宽度，在山根据调车方式来确定初始排土线的路堑宽度，在山坡挖一单壁路堑，形成公路运输排土线。坡挖一单壁路堑，形成公路运输排土线。铁路运输排土线的修筑铁路运输排土线的修筑9/21/202343(2)(2)平地用排土犁修筑排土场初始排土线平地用排土犁修筑排土场初始排土线 平地初始排土线的修筑需要平地初始排土线的修筑需要分层堆垒分层堆垒和和逐渐涨
35、道逐渐涨道。采取交错堆垒的方。采取交错堆垒的方式，每次涨道的高度可达式，每次涨道的高度可达0.40.40.5m0.5m。9/21/202344(3)(3)平地用挖掘机修筑排土场初始排土线平地用挖掘机修筑排土场初始排土线 采用挖掘机修筑时，首先是从原地取土，并在旁侧堆筑第一分层。采用挖掘机修筑时，首先是从原地取土，并在旁侧堆筑第一分层。为了加大第一分层堆垒高度，也可以在两侧取土，取土的地段形成了为了加大第一分层堆垒高度，也可以在两侧取土，取土的地段形成了取土坑。第一分层经平整后铺上线路，就可由列车运送岩土并翻卸在取土坑。第一分层经平整后铺上线路，就可由列车运送岩土并翻卸在路堤旁，再由挖掘机堆垒第
36、二分层、第三分层，直达到所要求的台阶路堤旁，再由挖掘机堆垒第二分层、第三分层，直达到所要求的台阶高度，便形成初始排土线。高度，便形成初始排土线。9/21/202345(4)(4)平地用推土机修筑排土场初始排土线平地用推土机修筑排土场初始排土线 采用推土机修筑时，一般用两台推土机对推。此法可修筑高度在采用推土机修筑时，一般用两台推土机对推。此法可修筑高度在5m5m以内的排土线初始路堤。以内的排土线初始路堤。9/21/202346(5)(5)平地用胶带机修筑排土场初始排土线平地用胶带机修筑排土场初始排土线 在平地或较缓的山坡上设置外部废石场，其初始排岩台阶也可以用在平地或较缓的山坡上设置外部废石场
37、，其初始排岩台阶也可以用带式排土机堆筑。首先形成台阶带式排土机堆筑。首先形成台阶1 1，后形成台阶，后形成台阶2 2，然后将排土机移到台，然后将排土机移到台阶阶l l和和2 2的上面排弃，直至排岩台阶达到要求的高度时，初始排岩台阶便的上面排弃，直至排岩台阶达到要求的高度时，初始排岩台阶便形成。形成。9/21/202347二、排土场的扩展二、排土场的扩展(1)(1)铁路运输铁路运输单线排土场的扩展方式单线排土场的扩展方式 单线排土线的扩展方式有单线排土线的扩展方式有平行平行(a a)、扇形、扇形(b b)、曲线、曲线(c c)和环形和环形(d d)四种。四种。9/21/202348 平行扩展，平
38、行扩展，随着排土线的扩展，线路不断缩短，废石场得不到充分随着排土线的扩展，线路不断缩短，废石场得不到充分利用。但这种方式移道步距是固定的，移道工作简单。利用。但这种方式移道步距是固定的，移道工作简单。扇形扩展，扇形扩展，移道步距是变化的，它以道岔转换曲线为移道中心点呈移道步距是变化的，它以道岔转换曲线为移道中心点呈扇形扩展，其排土线终端仍然存在缩短问题。扇形扩展，其排土线终端仍然存在缩短问题。曲线扩展，曲线扩展，可以避免上述排土线缩短的问题，排土线每移道一次都可以避免上述排土线缩短的问题，排土线每移道一次都要接轨加长。它广泛地应用在排土犁废石场和挖掘机废石场内。要接轨加长。它广泛地应用在排土犁
39、废石场和挖掘机废石场内。环形扩展，环形扩展，排土线向四周移动排土线向四周移动,排土线长度增加较快。但是，当一段排土线长度增加较快。但是，当一段线路或某一列车发生故障时，会影响其他列车的翻卸工作。线路或某一列车发生故障时，会影响其他列车的翻卸工作。9/21/202349(2)(2)铁路运输多线排土场扩展方式铁路运输多线排土场扩展方式 多线排土是指在一个排岩台阶上，布置若干条排土线同时排岩。它多线排土是指在一个排岩台阶上，布置若干条排土线同时排岩。它们之间在空间上和时间上保持一定的发展关系，其突出的优点是收容能们之间在空间上和时间上保持一定的发展关系，其突出的优点是收容能力大。力大。建立在山坡上的
40、多线建立在山坡上的多线废石场，通常都采用废石场，通常都采用单侧单侧扩展扩展(a a)。建立在缓坡或建立在缓坡或平地上的多线废石场，多平地上的多线废石场，多采用采用环形扩展环形扩展(b b)。9/21/202350 当用挖掘机排岩时，各排土线可采用并列的配线方式。其特点是：当用挖掘机排岩时，各排土线可采用并列的配线方式。其特点是：各排土线保持一定距离，以避免相互干扰和提高排岩效率。各排土线保持一定距离，以避免相互干扰和提高排岩效率。9/21/202351(3)(3)多层排岩多层排岩 为了在有限的面积内增加废石场的受岩容积，可采用多层排岩。多为了在有限的面积内增加废石场的受岩容积，可采用多层排岩。
41、多层排岩就是在几个不同水平上同时进行排岩，并向同一方向发展。为此层排岩就是在几个不同水平上同时进行排岩，并向同一方向发展。为此可采用直进式或折返式线路，建立各分层之间的运输联系，各层排土线可采用直进式或折返式线路，建立各分层之间的运输联系，各层排土线的发展在空间与时间关系上要合理配合。为保证安全和正常作业，上、的发展在空间与时间关系上要合理配合。为保证安全和正常作业，上、下两台阶之间应保持一定的超前距离，并使之均衡发展。下两台阶之间应保持一定的超前距离，并使之均衡发展。9/21/202352一、一、排土场的稳定性与防护排土场的稳定性与防护 废石场的稳定性影响因素较多，主要取决于：废石场的稳定性
42、影响因素较多，主要取决于：废石场的地形坡度、废石场的地形坡度、排弃高度、基底岩层构造及其承压能力、岩土性质和堆排顺序。排弃高度、基底岩层构造及其承压能力、岩土性质和堆排顺序。常见的常见的失稳现象是失稳现象是滑坡滑坡和和泥石流泥石流。9/21/202353（1 1）滑坡滑坡 排土场滑坡类型：排土场滑坡类型：(a a)排土场内部的滑坡；排土场内部的滑坡；(b b)沿基底面的滑坡；沿基底面的滑坡；(c)(c)基底软弱层的滑动基底软弱层的滑动9/21/202354 排土场的自然沉降压实属于正常现象，其沉降率都很小。排土场的自然沉降压实属于正常现象，其沉降率都很小。但如果基岩为软弱岩层，其承压能力较低时
43、，则废石场将发生大幅但如果基岩为软弱岩层，其承压能力较低时，则废石场将发生大幅度沉降并随基底的地形坡度而滑动。此种滑动的先兆是比自然压实沉降度沉降并随基底的地形坡度而滑动。此种滑动的先兆是比自然压实沉降的速率快，是自然沉降与基底沉降速度的叠加。的速率快，是自然沉降与基底沉降速度的叠加。提高废石场基底的稳定性是预防滑坡的先决条件。为此首先应根据提高废石场基底的稳定性是预防滑坡的先决条件。为此首先应根据基底的岩层构造、水文地质和工程条件等进行稳定性分析，控制基底的岩层构造、水文地质和工程条件等进行稳定性分析，控制排弃高排弃高度不超过基底的极限承压能力度不超过基底的极限承压能力。9/21/20235
44、5 提高基底抗滑能力的措施：提高基底抗滑能力的措施：对倾斜基底，要先清除表土及软岩层，然后对倾斜基底，要先清除表土及软岩层，然后开挖成阶梯开挖成阶梯，以增，以增强基底表面的坑滑力；强基底表面的坑滑力；对含水的潮湿基底，应将不易风化的剥离物堆排在基底之上，对含水的潮湿基底，应将不易风化的剥离物堆排在基底之上，并并设置排水工程设置排水工程将地下水引出废石场；将地下水引出废石场；对倾斜度较大且光滑的岩石基底，可采用交叉式布点爆破，以对倾斜度较大且光滑的岩石基底，可采用交叉式布点爆破，以增加其表面粗糙度；增加其表面粗糙度；筑堤或其它疏导工程，筑堤或其它疏导工程，拦截或疏引外部地表水拦截或疏引外部地表水
45、不使其进入废石不使其进入废石场，防止在基底表面形成大量潜流产生较大的动水压力冲刷基底。场，防止在基底表面形成大量潜流产生较大的动水压力冲刷基底。9/21/202356 废石场内部滑坡的主要防护措施：废石场内部滑坡的主要防护措施：对于地形上陡下缓的废石场，宜对于地形上陡下缓的废石场，宜先从底部堆排或采取水平分段先从底部堆排或采取水平分段排弃，排弃，以保护废石场坡角的稳定性；以保护废石场坡角的稳定性；将不易风化的岩石堆放在底部，清除基底的腐殖土，避免在基将不易风化的岩石堆放在底部，清除基底的腐殖土，避免在基底表面形成弱面；底表面形成弱面；易风化的岩土在旱季排弃，及时将不易风化的大块硬岩排弃在易风化
46、的岩土在旱季排弃，及时将不易风化的大块硬岩排弃在边坡外侧，覆盖边脚，或按一定比例混合排弃，以提高剥离物内部的整边坡外侧，覆盖边脚，或按一定比例混合排弃，以提高剥离物内部的整体稳定性；体稳定性；设置可靠的排水设施，避免废石场被地表水浸泡冲刷，掏挖坡设置可靠的排水设施，避免废石场被地表水浸泡冲刷，掏挖坡脚。脚。9/21/202357（2 2）泥石流泥石流 泥石流的发生基本条件：泥石流的发生基本条件：泥石流区含有丰富的松散的岩土来源；泥石流区含有丰富的松散的岩土来源；山坡地形陡峻并有较大的沟谷河床纵坡；山坡地形陡峻并有较大的沟谷河床纵坡；泥石流区中上游有较大的汇水面积和充沛的水源。泥石流区中上游有较
47、大的汇水面积和充沛的水源。排土场泥石流多与滑坡相伴而生。有降雨和地面沟谷流水时，排排土场泥石流多与滑坡相伴而生。有降雨和地面沟谷流水时，排土场坡面受到冲刷，使滑坡迅速转化为泥石流而漫延。所以从排土场土场坡面受到冲刷，使滑坡迅速转化为泥石流而漫延。所以从排土场的选址开始，就应避免泥石流的隐患。的选址开始，就应避免泥石流的隐患。泥石流发生的地点、规模和滑延方向危害区域是可以事先预见的，泥石流发生的地点、规模和滑延方向危害区域是可以事先预见的，因此可以预先采取防护措施，减小甚至消除泥石流发生后所造成的危因此可以预先采取防护措施，减小甚至消除泥石流发生后所造成的危害。害。9/21/202358 泥石流
48、的预防措施：泥石流的预防措施：在排土场坡脚处修筑拦挡构筑物，以稳住坡脚，防止剥离物滑在排土场坡脚处修筑拦挡构筑物，以稳住坡脚，防止剥离物滑坡与山沟洪水汇合；坡与山沟洪水汇合；在排岩下游的山沟内或沟口设拦淤坝，拦截并蓄存泥石流；在排岩下游的山沟内或沟口设拦淤坝，拦截并蓄存泥石流；当排土场下游地势不具备筑坝拦淤条件时，可在其下游较开阔当排土场下游地势不具备筑坝拦淤条件时，可在其下游较开阔的场地修建停淤场，通过导流使泥石流流向预定地点而淤积。的场地修建停淤场，通过导流使泥石流流向预定地点而淤积。9/21/202359二、二、排土场对水质的污染与处理排土场对水质的污染与处理（1 1）废石场对水质的污染
49、）废石场对水质的污染 当剥离物中含有害元素和硫化矿物时，由于大气降水和地表水的冲当剥离物中含有害元素和硫化矿物时，由于大气降水和地表水的冲刷淋漓，有可能使废石场成为水质污染源。污染因性质不同可分为刷淋漓，有可能使废石场成为水质污染源。污染因性质不同可分为物理物理污染和化学污染。污染和化学污染。物理污染是由于化学性质不活泼的岩土颗粒或有机物被水携带进入物理污染是由于化学性质不活泼的岩土颗粒或有机物被水携带进入河流、蓄水池或农田之中，如果含有放射性元素则污染危害更为严重。河流、蓄水池或农田之中，如果含有放射性元素则污染危害更为严重。必须采取妥善的控制措施，切断外流污染渠道。必须采取妥善的控制措施，
50、切断外流污染渠道。化学污染的结果大多产生酸性污水，其中硫化矿物是酸水的重要来化学污染的结果大多产生酸性污水，其中硫化矿物是酸水的重要来源。源。9/21/202360（2 2）对化学污染进行水质处理的方法对化学污染进行水质处理的方法 中和法：中和法：用石灰来中和酸性水；用石灰来中和酸性水；蒸馏法：蒸馏法：将酸性水加热到沸点，使生成饮用水和浓缩盐水；将酸性水加热到沸点，使生成饮用水和浓缩盐水；逆渗透法：逆渗透法：酸性水通过一个半薄膜渗滤，过滤出和浓缩成离子盐类；酸性水通过一个半薄膜渗滤，过滤出和浓缩成离子盐类；离子交换法：离子交换法：采用特殊的树脂，选择性地交换矿水中的盐类和酸类采用特殊的树脂，选
