5 排土场
5.1 一般规定
5.1.1 排土场应首先选择内部排土场,当选择外部排土场时应符合下列规定:
1 宜位于无可采煤层及其他可采矿产资源的区域;
2 当必须压煤或位于露天开采境界内时应经技术经济比较确定;
3 应与露天煤矿地面设施统一规划;
4 应根据地形条件合理确定排土场地高度,并应缩短运输距离;
5 应不占或少占耕地、经济山林、草地和村庄;
6 排土场基底应稳定;
7 应符合环境保护要求。
内部排土场可少占地、缩短运距、降低成本,故应首先选择。
外排土场选在露天开采境界范围之内时,应进行境界外部与境界内部排土场的技术经济比较,确认二次剥离有利,方可选择在境界之内。其位置应注意与地面设施相协调以及二次剥离时的运输通路和生产安全。
当排土场设在矿井开采区时应避免煤层顶板压力过大而无法开采。同时,还需要兼顾矿井规划井口及其工业场地的布置,注意前后期的衔接,不应造成总体布置的不合理。
《中华人民共和国土地管理法》要求合理利用每一块国土资源,在排土场位置选择时,尤其应注意珍惜土地,保护耕地,节约用地。条件可能时,宜就近选择排土场位置,以降低运输费用。
《中华人民共和国环境保护法》规定,开采矿藏资源要防止恶化环境和破坏资源。排土场场址应选择在城镇、矿山工业场地以及居住区最小风频的下风侧。
排土场排矸和杂煤引起的发火,对大气污染严重,设计时要考虑避免发火或灭火的措施。以某露天煤矿为例,排弃的页岩长期发火,造成烟尘污染,尤其在冬、春干燥季节更为突出。对附近村庄和本矿居住区危害严重,究其原因,一是排土场位置不合理,二是页岩发火没有得到妥善处理。
5.1.2 排土场位置的确定,应具备下列勘察资料:
1 排土场工程地质及水文地质勘探资料;
2 排土场地下煤及其他有用矿物勘探资料;
3 环境评价报告。
排土场基底是否稳定是选择排土场位置首先要考虑的问题,因此,排土场的工程地质及水文地质的勘探资料是排土场设计所必需的基础资料。
对排土场进行资源勘探是为避免将有开采价值的煤及其他有用矿物压在排土场下,造成后期开采的困难。
对排土场范围内的土地利用、生态、农田水利规划、建(构)筑物设施及道路交通、供电通信线路等的改移搬迁等可能的情况进行调查,以供设计时综合考虑、统筹安排。
5.1.3 在剥离物排弃程序中应符合下列规定:
1 剥离的表土、次生表土应分运、分排堆放;
2 暂时不能利用的低品位矿物、建筑材料应单独存放;
3 含有酸性、酚类以及微量放射性物质的剥离物应采取特殊的排弃、处理措施;
4 电厂灰渣向露天矿排土场排弃时应采取剥离物与灰渣混排方式,并应排放在排土场的中部。
随着国家对环境保护、人居安全和谐政策的加强,应当重视和加强对露天煤矿剥离物的管理和研究利用,用一种新的理念进行排土场的设计。本条所列内容基本是按政策性的要求提出的。根据《中华人民共和国矿产资源法》要求,对暂不利用的低品位矿物、建筑材料应单独存放。
5.1.4 排土场的总容量应保证容纳采掘场的全部剥离量,当选煤厂选后矸石需排入排土场时,排土场总容量还应包括该排弃量。排土场总容量应留有10%的备用量。
排土场留有10%的容量备用系数,主要是考虑给生产留有余地,其中包括地质及设计计算误差以及排土场可能的失稳滑坡时对容积的影响。
5.1.5 排土场的排弃总高度、排土帮坡角等技术参数,应结合工程地质及水文地质、地形坡度、排弃物料性质、排弃方式、设备类型以及降雨等条件确定。必要时可采取确保排土场整体稳定的措施。
排土场设计必须将稳定与安全放在首位。对基底承载力不足,可能形成泥石流、大量的汇水冲刷台阶坡脚等,均应采取必要的稳定和安全措施。
当排土场基底为软弱层时,由于地基承载力低,基底软弱层被挤出,而使排土场整体失稳。
排土场无论是整体不稳定,还是台阶滑坡,往往是由于排水不良,大气降水或积水渗入排弃物料与基底之间,使其强度指标急剧下降所致。我国排土场滑坡约有50%是浸水所引起的。
采取在排土场上方坡地设截水设施、排土场内设排水坡(沟)、在坡脚修筑反坡工程,清除地表弱层,底层排弃大块坚硬岩石,在沟底设反滤层排水设施等措施,一般都起到了稳固排土场的作用。
当遇到有池塘或洼地时,应根据具体情况,采取排水疏干,挖除淤泥,排弃石块等措施,以保证基底的稳固。
5.1.6 当排土场地面顺向坡度大于10%或基底有弱层滑动时,应采取防止滑坡的措施。
排土场地面坡度是影响稳定的主要因素之一,而基底弱层则是引起坡体下滑的直接原因,当地面顺向坡度大于10%时,排土场可能发生失稳现象。设计应采取防止滑坡的措施。
5.1.7 排土场最终坡底线与建(构)筑物或设施的距离,应根据排土场地基的稳定性及相邻建(构)筑物或设施的性质综合确定。
排土场最终坡底线与其他建(构)筑物及设施的安全距离,应在排土场整体稳定前提下,考虑大块岩石滚动,可能产生泥石流及生产事故等因素,综合分析确定。
5.1.8 非倒堆开采工艺,最下部台阶有采掘运输设备作业时,内排土场最下一个排土台阶的坡底线与最下部采煤台阶坡底线的安全距离,不应小于50m。
非倒堆开采工艺,内部排土场最下一个排土台阶的坡底线与最下部采煤台阶坡底线的安全距离,在保证底板稳定的前提下,应包括大块岩石滚动距离及运输通道宽度。根据国内露天煤矿的内排经验,卡车运输时,按30m排土台阶高度,大块滚动距离为17m,运输通道宽度为25m~30m,通道边缘距坡底线距离为3m,计算距离为45m~50m,带式输送机运输时,一般最下一个台阶不设运输通道,仅有辅助设备作业,其宽度可与卡车运输相同,当底板倾角较大时,可设挡土堆防止大块岩石滚到运输通道上。
5.1.9 排土场最终边坡,在边坡验算稳定的前提下,应按水土保持和土地复垦工程的需要进行修正。
排土场最终边坡是按稳定条件确定的,而水土保持工程和土地复垦工程是在排土场平盘和边坡上实施的,所以排土场最终边坡,应根据这两项工程技术要求进行修正。