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7 排土】场安全防《护
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7.1》 主动防护
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7.】1.1 》纵观排土场的治【理乃至边坡》工程:。的滑坡(已发生的和!潜在的不稳定区【)防治基《本思路或力学原理建!立在:减,小滑动力或增大【抗滑:力表现为《调控方法归一为“砍!头压:脚,。”,或消减推动》滑坡产生的物质【(减载);》或增加阻止滑坡产生!区的物质(反压【)和减缓坡》区坡度(削方减【载)配?套以:防,排水(地表截—。、,排水沟)或支挡【加固和?改良:(抗滑挡《墙、抗滑桩、锚固】、注浆改良)—等治理设计完—全借鉴土(岩)边坡!方法归类于被动防】护属事后控制不得】已而为之(面临经济!损失或生命安全【)由于没有找到一个!安全和经济的—平衡点往往遭遇【预案或对策措—施不被接纳或者措】施实:施后因?没有终止《滑坡的?继续和?根,。治潜在危害而被【矿山按自己的工【程经验修改得面【目全非?甚至宁可修改—排土线和《规划境?界来规?避调:。控方法的不确定性和!结果未知性
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: 研》究表明?排土场过《程及终了《状态:下的稳定性与—排土工艺(排弃方】式、堆置分》段、:排土顺序)和地形】(沟谷或坡地)及】地基承载力密切相关!采用事先动态—控制措施《遏制、终结变形与】破坏:的启动确保》全过程安全归类【于主动防《护,属,事前控制
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本】规范的?服务对?象主要是《排土场设计》同时亦具备》对生产管理》的指导和借鉴因此排!土场设计规范—编制中为保证措施】的适应性《和有效?性并考虑生产的可接!纳度将安全防护分】。为,主动防护和被—动防护?
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》主动防护是排土场规!划和施工图设计阶】段提出?的设计预案被动防护!则是生产阶段基于排!土场病害特》征,提出的治理对—策本:节主要讨论》的是主动防护归【。纳总结分析排土【场破坏?特征机理软》。弱地基、复杂地形】、陡:倾是滑?坡和滚石等灾害的主!要因素
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确】保建:(,构):筑,物变形(影响结构功!能性)和《应力(超《过极限强度后—的安全失稳)安全】是工程结构可靠性】设计的基本要—求这:。。对土场上部有建(构!)筑物?时是适用《的但冶金矿山排土场!工程安全《威胁的对象是土场】上部工程机械和【坡,。脚影响?范围内的村》庄、交通设》施及:建(构)筑物就排土!场而:言自身?散体结构及其功能上!应允许变形》和裂缝的出现没必】要,也不可能限制—毕竟:全过程变形历时【多年才能完成且沉】降系数高达》1.1~1.—2,并伴随裂缝》产生
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因此区!别于建筑《边坡基于对》周边:环境的影响》后,果(程度和》范围)从排土场边】坡与基?底的相互《作用机制出发采用】允,许,。变形的设计原则和】可终止破坏的—理念符?合,经济性与《安全性?兼顾的要《求稳定性调控应弱】。化功能?性、安全性、适应性!不强的?被动措施结合排【土过程采取》料源控制、推—进方式?等事先主动调控【疏导界面排水—合,理使用排《土,空间调整土场生成】过程的时空关系控制!排土速?度确保过程安—全和终了状态稳定】
【 排土》体荷载作用下—。。软弱地基由于压缩性!大、孔隙比》大,、渗透性小、强度】低宏:观上:表现为竖向》压缩变形水平向【挤出:变形:的,剪切破坏《设,计或:既有:规范要求《清除或改良加固软弱!地基:或减小排土高度(减!少容量)带来很【大,。投资和牺牲排—土空间难以为矿山所!接受
! 堆载预—压提高“地基承载力!”的机理一》是排出土体中—的孔隙水而固—结有效应力增加;】一,是密实土体减小孔隙!率土体?。颗粒重新排列和充】填而提高骨》架结构提高抗剪【强度因?此,控制:排土场第一台阶高度!预压地基提高“地】基承:。载力”并《将第一台阶作为【。后续台阶《的“基础《”
【 ? 堆载预压后强【度由太?沙基固结强度确定】
!
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: 式中△σ1在!外压力P作》用下:。。土层中某点》的最大?主应力增量(kPa!);
《
【 : ? U土的固结度】;
:
】 【M有效摩《擦,角,函数;
《
! 》 H剪力作用下土强!度衰减系数;
!。
:
! τ0《即为Cu《;
》
《。 C!v土的?固结系数;
【
】 h地】基土:厚度
! ?尖山铁矿南排土场】。地基湿陷性黄土下伏!粉质黏土、粉土等确!定的第一台阶堆【。高为H2=》10-4C》cotφγ》-1[tan2(4!5+φ/2)eπt!anφ1]=9【.25(m)
【
《
: ?在分析滑坡》特征后?改变排土工艺以9m!高废石作为预压荷】载堆放在黄土—地基上以密实土体】改善黄土《骨架结构达到提高】抗剪强?度,的目的进《一步依次按》19m2《6m分层预压其显著!的变化是原来单台阶!50:m[:<9+19+26】=54(m》)]就发生地基整】体剪切破坏》牵引上部土场坐落滑!移,。的现象基本消—失成功的《关键在于在这种软弱!地基上控制》第一台阶高度—作为地基预压荷【载可提?高地基强度》。并将第一《台阶:作为后续台》阶的:。“基础”依次—。类推
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— 基于经验数—据总结为保证—。。第一台阶的稳—。定性避免其变—形和破坏《可能引起整个土场的!松动和破坏现行国】家标准有《色金属矿山排土【场设计规范G—B, 50421-20!07:规定:“软土地基上第一台!阶不超过20m~2!5m:当基底为倾》斜的砂质黏土不应】大于15m”是符】合工程实《。际的
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? 控制第一台阶!高度:以,其预压地《基提:高强度的调》控机:制是空间效》应和太?沙基193》6年就?提出:的有效应《。力原:理的完美《结合这也是“—岩土力学来源—于实践服务于—工程”所应走—的技术?路线
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7.1】.2 《排,土场利用沟谷—或坡地上形成工程】。实践往往追求路【线最短和就近原【则由近及远》。。推进形成了排—土场的单台阶—式、:多台阶覆盖式和【多台阶?压,坡脚:式也造?就了随处可见—的潜在危害》如黄土梁侧壁—凌空坡脚底鼓环境】土无约束牵引—上部土场坐》落滑:移;:或侧向挤《压,基础坡趾导致滑移】底鼓其?结果是排土作业终止!采取被动措施(削方!减载)来调控—安全得?不偿失排土场形【成过程?中就合理使用—排土空间完全—可,以实现“无为而【治”
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合理使!用排土?空间:表现在三个方面【一是针?。对同一排弃点—不同:高差关系《自下而?上形成?多台阶覆盖式—;二是针对同一【排,弃点不同平》面位置关《系,由远及近这两—者利用岩土固结理】论前者?是固结压力后—者是固结时差目【标是形成稳定—。坡脚三是针对—。多个平面排弃点对称!。、均匀推进对称加载!避免偏压
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7—.,1.3 排土空间!合理使用包括控制排!弃顺序调整自—身组构分级》、分层避《免因排土强度的【不均衡性和排弃岩】性的:差异而形成水平或】倾斜的软弱结构层】水平分?。层导致竖向渗—透性改?变出现暂时饱和特征!导,致,上层滞水兼之湿化和!破碎协同作》。用后孔?隙率和?渗透性降低诱发弱层!形成:这一点在安太堡【排土:场,滑坡得?以,充分证实;》受岩:性和密度、形状和尺!寸的影响废石沿【坡,面滑、滚及分选【导致的倾斜分层是】其自组织过》。。程导致?顺层的岩、土交【错面倾角大》致等于自然》安息角局部滑坡【明显的?顺层擦痕倾》角可充?分证实?。这种倾斜分层的【危害因此宜对不同岩!。性废石料采取分区跳!跃点排法防》止贯通的弱面形【成
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7.1.4 由!于排土方《式和地形限制实际】的,排土过程往往—曲线推进在》追,求最大?容量时其坡》面以平面《凸形体?现;在排土》速度过快时垂—。直面往往突破—常,规的平直坡面而在中!上,部突凸?其结果是导致平台】沉降过快的局部坍】塌随:时发生如峨口铁矿】1,816m排土台阶其!关键原因除了空【间凸:形的分?散作用也与》作业:面狭小(排土线长度!过,短)导致《。排土速度(强度)】。过,快相关因排弃强度】过大造成平台沉【降,过大或?直线:形,土场局部坍塌因此】控制:排土线的推进速【度(单位时间、【。。单位排土线长度【的,废石流量)则是保】证平:台作业安全的关键
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【 推进速度—根据单位时》间、单位排土—线长:度的废石流量确定】确保排?土料固结度能满足】平台稳定单段排【土速度?可通过现场》监测:统,计分析或由》式(:7)估算
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!。
? , 式中H》排土段高(》m,);
! !α,单段土场坡面角(°!);:
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】 ,。 t固结】时间
《
:
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》其他符号《同前
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7.1.5 !沟谷型及地形坡度】较大的排土》场容易发生》滑坡与滚石灾害且】具有沿?接触面滑坡的潜在危!害一般需要考—虑设:置堆石坝堆石坝【坝基及坝体》下部宜采用刚性设】计,防止发生《接,触面滑坡《危害:上部可采用》钢筋笼护坡
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