4.5.1 排土场位置的选择应遵循以下原则:
1 应根据矿山开采工艺流程,使剥离物运输顺畅、短捷。
2 不宜设在工程地质或水文地质条件不良地带;若因地基不良而影响安全,应采取有效措施。
3 应保证排土场不致因滚石、滑坡、塌方等威胁采矿场、工业场地、厂区、居民点、铁路、道路、输电网线、通讯干线、耕种区、水域、隧道涵洞、旅游景区、固定标志及永久性建筑等的安全。
4 应避免排土场成为矿山泥石流重大危险源,必要时,应采取有效控制措施。
5 应符合相应的环保要求,并应设在居民区和工业建筑常年最小频率风向的上风侧和生活水源的下游。含有污染物的废石要按照现行国家标准《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》GB 18599的要求进行堆放、处置。
本条中安全、环保要求参照现行国家标准《金属非金属矿山安全规程》GB 16423和《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》GB 18599中有关规定制定。
4.5.2 不具有形成矿山泥石流条件,排水及整体稳定性、工程地质及水文地质条件良好的排土场的设计最终坡底线与其他设施、场地和居住区等的安全防护距离为:当设置防护工程措施时,应根据所采取工程措施的要求确定。当不设置防护工程措施时,应按表4.5.2的规定确定,并应符合下列规定:
1 安全防护距离的计算,航道应由设计水位的水位线算起;建筑物、构筑物应由最近边缘算起;铁路、道路应由最外侧工程设施算起;工业场地应由厂(场)区边缘或围墙中心线算起。
2 对于规模较大(0.10万人以上)的矿山居住区、村镇及工业场地,安全防护距离应在表4.5.2中序号4规定的基础上适当加大。对于零星建筑物、构筑物及分散的个别农舍,安全防护距离可取表4.5.2中序号4规定的75%。
3 当排土场采取分层堆置,且各层间留有宽20m~30m的安全平台时,表4.5.2中序号1、2规定的安全防护距离可减少25%。
4 当排土场坡底线外地面坡度大于1∶2.5时,排土场设计最终坡底线与国家铁路和公路干线、航道、高压输电线路铁塔等重要设施之间应根据需要设置防滚石危害措施。
表4.5.2 排土场的设计最终坡底线与其他设施、场地和居住区等的安全防护距离(m)
注:1 对于序号1的取值范围,当排土场坡底线外地面坡度不大于1∶5时取下值;等于1∶2.5 时取上值;
2 表中H为排土场设计最终堆置高度。
排土场不具有形成矿山泥石流的条件,在不可能发生整体失稳的前提下,分析其产生危及其他设施及建筑物、构筑物和厂区安全的因素,主要有二:一是因排土场局部失去稳定之后引起的滑移;二是在排土场作业时,大块岩石沿边坡滚落或滑落。
1 关于排土场局部失稳,边坡局部失稳而产生的滑移。
1 )产生的主要原因有:排土场堆置高度超过岩土边坡稳定高度,岩、土混排后形成软弱面,边坡渗透水的动水压力的影响,地表雨水冲刷与浸泡破坏坡脚。
2 )根据《露天矿排土场技术调查总结报告》提供的实例:辽宁某铁矿黄泥岗排土场老龙沟地段,1979年发生一次滑坡,下滑体由坡脚算起,滑移几十米远(平均堆置高度为50m),滑移距离为最终堆置高度的1倍;辽宁某铁矿排土场,因原地面有几米厚的淤泥层,受排土场土体荷载堆积作用后产生底鼓,土体被推出40m远(排土场最终堆置高度为40m,平均堆置高度为30m),滑移距离为最终堆置高度的75%~100%,淤积隆起高达3.5m;辽宁某露天煤矿,1982年7月在排土场西南部边缘产生滑坡后,坡脚滑移最大距离近50m(每层段高12m~20m,最终堆置高度60m~80m),为最终堆置高度的60%~80%;1983年辽宁某铁矿二道沟排土场,由于地基下卧软弱层面受土体荷载后,基底压缩变形,产生底鼓滑移,使设计的最终坡底线滑移约200m(段高52m),滑移距离为最终堆置高度的4倍。
上述几例,除辽宁某铁矿(例4)系10多次累计滑移值大于最终堆置高度1倍以外,其他多数实例均在1倍范围之内。
2 关于大块滚石的滚动距离。
1 )现行国家标准《煤炭工业露天矿设计规范》GB 50197—2005中关于大块岩石滚动距离的实测记录见表1。
表1 大块岩石滚动距离(m)
辽宁省某露天煤矿张家沟采矿场245m平台进行实测的结果,大块(0.3m~1.5m)滚石的滚动距离见表2。
表2 大块(0.3m~1.5m)滚石的滚动距离
2 )两个实测结果的分析:
煤炭系统实测资料结果表明:排土场堆置高度H≤20m时,大块岩石的滚动距离L 滚 =(1~1.5)H(m);当20m<H≤40m时,L 滚 =(1~0.7)H(m);当堆置高度H值超过20m,坡脚处地面平台坡度小(一般 α ≤20°)时,大块岩石滚动距离与堆置高度呈线性变化规律,滚动距离呈逐渐减小的趋势。
张家沟采矿场实测资料结果表明:大块滚石从高度55m~100m处沿坡面滚落,落在10m以内的约占95.4%,在14m以内的约占98.4%,在16m以内的约占99.1%,在16m~20m范围内仅为0.9%。可见大部分滚石在14m~16m范围内均可以停止滚动(测定时坡脚外系采矿场自然状态下的开采平台)。
以上虽是在采矿场边坡上进行实际测定的结果,但同样可以反映排土场边坡滚石运动的一般规律,即滚石的滚动距离与边坡高度(即堆置高度)呈线性变化规律,随堆高的加大,滚石距离值呈减小的趋势。
从两矿实测结果可以看出,排土场边坡的滚石距离与堆置高度之比均未超出0.75。
考虑到边坡失稳、大块滚石的运动与变化规律远非人们观察、测定、计算所能完全概括的,为安全起见,本条规定根据防护对象的重要性,考虑了K=1倍~3倍的安全系数,规定安全防护距离值为最终堆置高度的0.75倍~2.00倍。
3 关于表4.5.2中序号2的规定。
矿山铁路干线(露天采矿场内部线路除外)的重要性较国家交通干线小,可适当减小其安全防护距离,故本条规定不宜小于0.75倍的最终堆置高度。
人口相当于城市居住组团级(1000人~3000人、300户~700户)的矿山居住区、村镇及工业场地等,因有大量人群从事经常性生产及生活,安全防护距离应适当加大。
4 关于分层堆置的排土场。
分层堆置的排土场在排土作业过程中各台阶间均按有关操作规程留有20m~30m的安全平台,一般可以认为大块滚石不再越过各自台阶滚下危及下面设施的安全,安全防护距离可根据最下层台阶高度计算即可。但考虑到多层排土场最终形成的安全平台经多年变化,大都变成一个综合坡面角的坡面,故安全防护距离仍以最终堆置高度为基础进行计算,但对表4.5.2中序号1、2中的设施,可取表列规定值的75%。
考虑到排土场坡脚外地面坡度值对滚石滚动距离的影响,当地面坡度不大于1∶5时,取下限值;坡度等于1∶2.5时,取上限值。
调查资料及计算结果显示,当坡度线外地面坡度大于1∶2.5时,滚动距离值明显加大,为了安全起见,此时应根据需要设置防滚石危害的措施。
4.5.3 尾矿库宜选择在靠近选矿厂及建坝条件好,对农田影响较小的荒山沟谷中,应合理利用地形,尽可能实现尾矿自流输送;当无自流条件时,应力求扬程最小。
4.5.4 尾矿库宜位于居住区和村镇常年最小频率风向的上风侧,并宜设置卫生防护地带或防护林带。
尾矿库的尾矿经沉淀后,最终裸露部分是一层没有任何粘结力的极细砂粒,大风一刮粉尘弥漫,随风扩散到数千米以外,造成对大气的污染,影响人身健康及农林等植物的正常生长,牲畜也深受其害。1982年7月2日,某单位在辽宁省某铁矿前峪(东鞍山)尾矿库北100m~300m处对空气的含尘浓度进行了实测,前峪尾矿库北空气含尘浓度测定结果(见表3)为刮南风时的测定结果。测得的空气含尘浓度表明:风速越大,扬起的粉尘量越大。
表3 前峪尾矿库北空气含尘浓度测定结果
该矿后来采用植被法治理尾矿库已取得明显效果。山东某金矿采取了在尾矿库细砂层上覆盖0.3m~0.4m厚表土的措施以防止扬尘。
有条件的矿山如果结合表土排弃工艺边排弃边进行尾矿场的复垦,经济效果将更为明显。
4.5.5 尾矿库应采取植被或其他覆盖措施防止扬尘。条件允许的尾矿库应结合表土排弃进行尾矿库的复垦。