露天煤矿排土场地基处理方式分析

露天煤矿排土场地基处理方式分析

马卿

新疆宝明矿业有限公司  新疆昌吉州吉木萨尔县 831700

摘要：近年来，我国对煤矿资源的需求不断增加，露天煤矿建设越来越多。受地基处理水平、造价、工期等因素限制，深厚抛填土场地建造非重要建（构）筑物地基处理通常无法通过一次处理达到理想效果，多采用地基处理、结构措施、后期加固等综合方式；通过对大型露天煤矿排土场深厚抛填土特点的总结。本文首先分析了排土场深厚抛填土特点，其次探讨了排土场重构土壤理化性质评价指标，最后就露天煤矿排土场地基处理方式进行研究，以供参考。

关键词：排土场；深厚抛填土；变形特点；地基处理

引言

排土场是露天矿生产作业的重要场所，其安全稳定性会对露天矿安全生产造成严重的威胁，很多专家和学者对排土场稳定性进行了广泛而全面的研究，并且积累了丰富的工程经验和理论成果，关于大型排土场稳定性研究的成果也非常丰富。

1排土场深厚抛填土特点分析

露天煤矿排土场为通过汽车等方式将采掘场内煤层上覆土、岩运输至固定位置抛填而形成，多呈土石混合状态，其物理力学性质和变形特性与常规意义上的第四纪堆积物有着明显的区别，常具有如下特点：1）排土场多采用“由上向下、机械抛填、平整顶部、不断延伸”的排放方式，填土回填过程中没有经过人工分选，颗粒大小严重不均，颗粒间接触不规则，且剥离岩层易风化，浸水易软化；填土孔隙发育，钻机钻进过程泥浆无法形成循环，漏浆异常严重；回填过程未采取分层碾压等相关措施，导致密实度差异较大，土质严重不均匀。2）自卸堆积剥离岩物沿斜坡的滚落具有一定的分选性（粒度偏析现象），整体上来说大颗粒滚落到每一级边坡坡脚位置，中等粒度分布在该级边坡中部，较细颗粒留在顶部，但由于抛填土的性质不一，平面上及垂直方向上的地层性质变化很大。3）抛填土颗粒骨架大小不一、性质不同，相互之间接触不规则，临时稳定后，在外力及雨水侵入等作用下极易发生二次变形。4）在自身固结沉降以及雨水等的作用下，排土场形成后1～2年是沉降集中发生的阶段，随着时间的推移，沉降速率逐渐趋缓。5）汽车运输使得每一级边坡顶部一定深度范围内（汽车荷载影响深度）的抛填土体具有一定的压实作用，且只限于汽车经过区域，下部依靠自重固结，整体压实度差，如此形成1个排土分层。6）排土场分为多层进行“抛填”覆土，每层厚度在30～40m左右，整个排土深度范围内相当于多个排土分层，每个排土分层整体上由上而下颗粒逐渐变大，下部相对上部工程性质相对较差，但由于抛填土水平及垂直方向的严重不均匀性，并无严格的规律性。7）场地的沉降和差异沉降较大并长期存在，规律性差，难以准确计算；生产过程中，排土场平面及竖向经常产生变化，局部裂缝渗水、排水不畅汇集渗水等原因又加剧了排土场的差异沉降问题。

2排土场重构土壤理化性质评价指标

1）重构土壤物理性质是衡量改良效果的重要指标，通常衡量物理性质的核心指标为密度、孔隙度，这是由于露天矿的排土场重构土壤主要成分为泥岩及生土，其自身密度较大，且其经过重型设备压实，孔隙度明显降低，导致不利于生态修复，因此该2项指标为核心指标。为了更全面对土壤进行评价，可选用的土壤物理性质评价指标还包括土壤机械组成、土壤中位粒径、土壤各类团聚体含量、土壤田间持水量和土壤凋萎系数等。衡量土壤抗侵蚀能力的评价指标主要包括土壤内摩擦角、土壤剪切力等指标。2）土壤化学性质评价主要根据评价目的选择恰当的评价指标，一般的综合评价主要包括土壤的pH、速效态氮磷钾、全态氮磷钾以及有机质等养分指标，而单独针对氮元素可以挑选碱解氮、铵态氮、硝态氮和亚硝态氮等指标。指标选取应具有良好的代表性和区别性，而筛选评价指标主要依据专业知识，即根据有关的专业理论和实践，来分析各评价指标对结果的影响，挑选有代表性、确定性好、有一定区别能力又互相独立的指标组成评价指标体系。某些数学方法需要根据评价目的，确定各评价指标在对土壤养分评价中的相对重要性（权重），例如模糊综合评价、综合评分法、综合指数法等方法，这些方法需要合理确定各单个指标的评价等级及其隶属度，分级标准与隶属度确定的越准确，评价结果越贴近于真实情况。

3露天煤矿排土场地基处理方式

3.1施工准备

在施工工作开展之前，首先需要将前期的准备工作进行全面落实，具体主要体现在了以下几个方面：第一，在施工之前需要完成对施工组织设计以及施工方案的编制工作，然后由监理单位对施工方案中的内容进行严格审批，从而才能为后期施工工作开展奠定良好的基础条件；第二，做好施工现场清理工作，保证施工现场场地满足一定的平整性与整洁性，对施工现场存在的杂物以及障碍物等进行全面清除；第三，做好施工现场测量放线工作，严格按照设计图纸中的相关要求，完成对桩位的设置工作，对平整之后的地面标高进行准确测量；第四，做好前期各项材料准备工作，严格按照工程设计方案中的相关要求，当对碎石进行选择时，宜采用级配良好、质地坚硬的碎石土，应该保证粒径在30mm左右，其中含泥量应该控制在5%以内，最后对碎石质量进行全面检测；第五，该碎石桩施工的具体地点，与料源之间的位置比较近，在施工工作开展之前，需要做好各项材料的准备工作，规划好料场的位置及堆置、进料计划，保证材料供应充足性；第六，完成对安全以及质量管理措施的编制工作，在经过相关部门审批之后，完成对方案的交底工作。

3.2物理力学指标选取

研究对组成边坡的主要土层进行了室内土工试验、现场原位试验，对边坡稳定性影响较大的人工填土进行现场原位大剪试验。填土与第四系粘性土、基岩的接触面的参数选取，主要以现场直接剪切试验为依据，考虑到试验环境与现实环境的差别，对现场直接剪切试验进行一定的折减后确定。变形区由于已发生蠕动变形，勘察根据反演结果、土工试验、原位测试和现场大剪试验对滑动区综合确定滑动区的计算参数。

3.3树立全过程管理的理念

对深厚抛填土场地，地基处理无法一次到位，只能通过相关措施来减缓沉降及差异沉降对建（构）筑物的影响，并且由于沉降的发展是长期的，进行地基加固可能要经过多次才能趋于稳定。即在通过以上措施满足地基承载力及稳定性要求的前提下，通过工程的全过程管理实现变形的全过程管控，以满足使用功能要求。因此在编制项目设计文件时，应同时编制使用期间出现不同程度沉降和差异沉降时的应急加固预案，明确使用期间周边平面变化、人员巡查巡视重点内容等要求，使管理人员熟悉了解可能出现的问题，尤其重视局部裂缝渗水、排水不畅汇集渗水等造成的差异沉降问题，以便使用过程中做到遇见问题及时处理，避免影响建（构）筑物功能的正常使用。

结语

综上所述，排土场深厚抛填土的性质决定了场地的沉降和差异沉降长期存在，规律性差，难以准确计算。深厚抛填土场地建造非重要建（构）筑物，进行一次性彻底治理难度大、造价高，采用合理的平面布置、采取适当地基处理措施并结合基础、上部结构及后续使用期间的维护加固措施，可使地基承载力及稳定性满足建（构）筑物使用要求。

参考文献

［1］宋仁忠，韩兴，杨日，等．基于岩土重塑特性的排土场分层和稳定性评价方法［J］．煤矿安全，2020，51（12）：283－287．

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