某露天開(kāi)采水泥砂巖礦排土場(chǎng)設(shè)計(jì)

李志軍

（安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院勘測(cè)分院 蚌埠 233000）

某露天開(kāi)采水泥砂巖礦排土場(chǎng)設(shè)計(jì)

李志軍

（安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院勘測(cè)分院 蚌埠 233000）

根據(jù)某露天開(kāi)采水泥砂巖礦排土場(chǎng)設(shè)置要求，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件和水土保持要求，計(jì)算設(shè)計(jì)排土場(chǎng)擋土墻和排水措施，并配置植物環(huán)保美化措施。實(shí)踐證明，防控由于施工建設(shè)而產(chǎn)生的水土流失影響及危害的效果明顯。

排土場(chǎng) 選址 設(shè)計(jì) 工程措施 植物措施

1 工程概況

繁昌縣某水泥用砂巖礦50萬(wàn)t/a建設(shè)工程位于安徽省繁昌縣城265°方向約11.5km處，行政區(qū)劃隸屬繁昌縣孫村鎮(zhèn)。礦床中心地理坐標(biāo)：東經(jīng)：118°04′40″，北緯：31°04′48″。該工程為新建露天開(kāi)采礦，主要建設(shè)內(nèi)容包括露天采場(chǎng)、運(yùn)輸公路、破碎站及維修車間、辦公室等。工程總占地12.79hm2，其中礦山開(kāi)采區(qū) 7.52hm2（其中礦權(quán)面積7.34hm2），外部運(yùn)輸?shù)缆穮^(qū) 1.82hm2，排土場(chǎng)區(qū) 2.25hm2，工業(yè)場(chǎng)地區(qū)1.20hm2，主要占地類型為林地?；ㄆ趦?nèi)總挖方3.85萬(wàn)m3，總填方2.31hm2，總棄方1.57萬(wàn)m2。整個(gè)生產(chǎn)期總棄土石渣約11萬(wàn)m3。

2 排土場(chǎng)設(shè)計(jì)

該工程基建和運(yùn)行期間排土總量大，設(shè)計(jì)不僅要考慮經(jīng)濟(jì)實(shí)用滿足工程建設(shè)堆放土渣的要求，又要從水土保持角度提出防治措施，并做相應(yīng)設(shè)計(jì)。

2.1 選址

該工程排土場(chǎng)設(shè)在礦山開(kāi)采區(qū)南側(cè)的山坳內(nèi)，“肚大口小”，既有較大的容積，又便于山坳口布設(shè)攔擋設(shè)施且工程量較小。上游匯水面積小，不會(huì)產(chǎn)生大徑流沖刷堆土坡面，進(jìn)而造成嚴(yán)重水土流失。項(xiàng)目區(qū)的鉗口水庫(kù)與該排土場(chǎng)在山兩側(cè)分布，排土場(chǎng)不在鉗口水庫(kù)的管理范圍，不會(huì)對(duì)鉗口水庫(kù)和周邊水系造成影響。與平原區(qū)排土場(chǎng)相比，本排土場(chǎng)具有占地小、容納棄土大的優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足礦山開(kāi)采過(guò)程中的堆土需要，選址符合水土保持相關(guān)規(guī)定。

2.2 工程措施設(shè)計(jì)

排土場(chǎng)在山坳出口處設(shè)重力式漿砌石擋土墻，M10砂漿砌筑。為了避免上游來(lái)水沖刷排土場(chǎng)，沿排土場(chǎng)西邊設(shè)漿砌石截排水溝，并連接礦山開(kāi)采區(qū)及外部運(yùn)輸?shù)缆穮^(qū)的截排水溝。為了緩流、沉沙，在截排水溝上設(shè)兩個(gè)漿砌石沉砂池。排土場(chǎng)內(nèi)堆土結(jié)構(gòu)松散，植被恢復(fù)尚需時(shí)間，堆土坡面易受降雨的沖刷，雨水滲流路徑對(duì)新建擋土墻穩(wěn)定有重要影響，因此在墻背側(cè)縱向設(shè)一道臨時(shí)土質(zhì)截水溝（溝底、溝壁覆塑料布），并與排土場(chǎng)外截水溝順接，土質(zhì)截水溝兩端各設(shè)漿砌磚沉砂池一座。

根據(jù)該工程的地質(zhì)報(bào)告資料，排土場(chǎng)所要攔擋的為采礦而剝離的第四紀(jì)殘坡積土。上部為夾石的亞粘土，稍濕，可塑，中壓縮性，碎石直徑大小不一，最大50cm，一般1～10cm，成份為灰?guī)r，承載力特征值為100～150kPa；下部為夾土的碎石，稍濕，承載力特征值為400～450kPa；亞粘土的物理力學(xué)性指標(biāo)：γ=18.5kN/m3，с=23kPa，φ=30°，填土表面傾角β=15°。現(xiàn)試算重力擋土墻斷面輪廓尺寸：墻體構(gòu)造為漿砌塊石，俯斜墻背，坡率1∶0.35，即α=19°17',取外摩擦角δ=φ/2=15°；塊石重度取26kN/m3，考慮到地基為夾土碎石取f=0.45。為簡(jiǎn)化計(jì)算，忽略墻的前襟邊上的土重，僅計(jì)算墻背和后襟邊上的土重。計(jì)算過(guò)程如下。

抗滑計(jì)算：Kc=f∑V/∑H

式中：∑V——作用在墻上的豎直力代數(shù)和；

∑H——作用在墻上的水平力代數(shù)和。

Kc=0.45×662.02/198.31=1.50＞1.3（滿足）

抗傾覆計(jì)算：Ko=∑Mv/∑MH

式中：∑Mv——對(duì)擋土墻基底前趾的抗傾覆力矩（kN·m）；

∑MH——對(duì)擋土墻基底前趾的傾覆力矩（kN·m）。

Ko=1479.71/479.3=3.08＞1.5（滿足）

基底應(yīng)力驗(yàn)算：e=B/2-eb=B/2-（∑Mv-∑MH）/∑V；

e=2-（1479.71-479.3）/662.02=0.5＜B/6=0.67（滿足）；

Pmax=（1+6e/B） ∑V/B=1.75×662.02/4=289.6kN/m2＜400kPa（滿足）；

Pmin=（1-6e/B） ∑V/B=0.25×662.02/4=41.4kN/m2＞0（滿足）。

經(jīng)計(jì)算可知，上述重力擋土墻斷面尺寸能滿足擋土安全要求。故排土場(chǎng)擋土墻典型設(shè)計(jì)采用該斷面尺寸。

漿砌石擋墻采用俯斜式，墻總高6.8m，墻身高6m，基礎(chǔ)高0.8m，寬4m，墻頂寬0.8m，墻背坡比為1∶0.35，前襟寬0.6m，后襟寬0.5m。墻背鋪設(shè)土工布加碎石土反濾層，墻體埋設(shè)PVC排水盲管。擋墻施工根據(jù)基礎(chǔ)開(kāi)挖情況進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)地勢(shì)基礎(chǔ)可設(shè)成臺(tái)階狀，墻頂高程應(yīng)統(tǒng)一，兩端與山體順接。擋土墻共計(jì)24m，土方開(kāi)挖76.8m3，共需M10漿砌石343.2m3，土工布164.4m2，PVC排水管46.56m。

截排水溝設(shè)計(jì)按10年一遇洪水設(shè)計(jì)，15年一遇洪水校核。漿砌石截排水溝上口寬1.35m，下口寬0.75，溝深0.6m，溝壁、溝底厚0.3m，溝底有0.1m碎石墊層。漿砌石截排水溝共計(jì)220m，截排水溝土方開(kāi)挖320.10m3，M10漿砌石158.40m3，碎石墊層23.10m3。漿砌石沉沙池長(zhǎng)×寬×深為2m×1.5m×1m，池壁、池底厚0.5m，池底下設(shè)0.1m碎石墊層。沉沙池共計(jì)2座，土方開(kāi)挖24m3，M10漿砌石13.59m3，碎石墊層1.5m3。土質(zhì)排水溝長(zhǎng)24m，上口寬0.9m，下口寬0.3，溝深0.3m。開(kāi)挖土方4.32m3，塑料布27.6m2。漿砌磚沉砂池長(zhǎng)×寬×深為1.8m×1.5m×1m，池壁、池底厚0.3m，池底下設(shè)0.1m碎石墊層。漿砌磚沉砂池共計(jì)2座，土方開(kāi)挖 14.11m3，漿砌磚 6.97m3，碎石墊層 1.15m3。

2.3 植物措施設(shè)計(jì)

為減少降雨徑流侵蝕，基建期渣土堆放結(jié)束后，在堆土表面撒播狗牙根草籽。

3 結(jié)語(yǔ)

該工程自2011年開(kāi)工建設(shè)后，排土場(chǎng)已投入使用，運(yùn)行正常，有效地防控了由于施工建設(shè)而產(chǎn)生的水土流失影響及危害。由于所處地區(qū)的差異，地質(zhì)條件、水文氣象各異，排土場(chǎng)的設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際有針對(duì)性地合理確定擋土墻的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，正確采用土壓力計(jì)算和結(jié)構(gòu)計(jì)算公式，確保工程安全。同時(shí)，考慮水土保持的相關(guān)法律法規(guī)、技術(shù)規(guī)范要求，同步布設(shè)合理適用的水保措施，預(yù)防和降低工程建設(shè)新增的水土流失影響和危害