排土場位移監(jiān)控系統(tǒng)在安全生產(chǎn)中的應(yīng)用

1、文檔供參考，可復(fù)制、編制，期待您的好評與關(guān)注！ 排土場位移監(jiān)控系統(tǒng)在安全生產(chǎn)中的應(yīng)用一、引言    2008年8月1日，山西省太原市婁煩縣尖山鐵礦排土場發(fā)生特別重大跨塌事件，造成45人遇難。十幾年前，梅州市某礦山廢石場也發(fā)生過滑坡事件，造成一定的人員傷亡和財產(chǎn)損失。如何防范礦山排土場的跨塌、滑坡災(zāi)害，保障人民生命財產(chǎn)安全，已經(jīng)成為非煤礦山企業(yè)經(jīng)營者的一個十分嚴峻的重大課題。    由于開采初期歷史的原因，梅州市某礦山廢石場地段長達近1000米，由于廢石場的高位勢能得不到釋放，加之特殊的地質(zhì)條件，因而埋下了滑坡隱患，成為礦山的一個重大危

2、險源，存在著隨時可能發(fā)生跨塌、滑坡的安全生產(chǎn)事故。而且排土場各地段發(fā)生跨塌、滑坡的風險概率具有隨機不確定的特征。    為了使制定排除重大安全隱患應(yīng)急預(yù)案有科學依據(jù)，防患于未然，有效地控制排土場避免發(fā)生跨塌、滑坡災(zāi)害。2005年，礦山建立了一套礦山排土場位移監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)投入運行以來，我們掌握了礦山排土場各地段動態(tài)位移的準確信息，使重大安全隱患優(yōu)先治理的事故處理原則有了科學的決策依據(jù)，并曾經(jīng)成功地預(yù)報并防范了一次排土場潛在的滑坡危機，收到了良好的效果。    二、排土場位移監(jiān)控理論機理簡介    排土場

3、發(fā)生位移是因為排土場內(nèi)的固體排棄物受外界因素的誘發(fā)而獲得的了產(chǎn)生位移的動能。根據(jù)能量平衡定律?；w得到的動能等于滑體損失的位能與克服滑體移動摩擦阻力所作的功之差。    摩擦系數(shù)f值決定了排土場滑體的抗下滑力。足夠大的摩擦系數(shù)是保障排土場隱定的前提條件。    摩擦系數(shù)f值是個變量。由于大氣降水下滲，加之地下水的作用，在排土場內(nèi)部形成滲水流，增加了排土場土巖中的靜水壓力和動水壓力，從而使排放的固體排棄物與土巖接觸面的f值逐漸減少，降低了土巖的抗剪強度；另外，有的排土場原始山坡植被發(fā)育，殘積土層厚，在排放過程中又不注意土、石分棄，因而增

4、強了排棄物親水性，在滲流水的作用下很容易軟化，而形成滑體的軟弱層。從而進一步加劇了f值的下降速度。當摩擦系數(shù)f值下降到其臨界點(即ftg)時，將產(chǎn)生滑體整體突發(fā)性跨塌并形成“雪崩式”的連鎖反應(yīng)，即泥石流跨塌災(zāi)害。    f值的變化不是瞬間完成的，它的變化有一個過渡過程，由此而引發(fā)的滑體位移亦有一個從“漸變”到“突發(fā)”的過程。在這個過渡過程中，人們完全可以通過對排土場動態(tài)位移的準確監(jiān)控達到對排土場跨塌、滑坡風險預(yù)報的目的，從而進行科學的風險評價，從不確定的風險場中確定出高風險段，在其滑坡“漸變”的過渡過程中爭取足夠的時間進行應(yīng)急處置，及時有效地防范和控制排土場出現(xiàn)的

5、險情，將跨塌、滑坡災(zāi)害消滅在事故萌芽狀態(tài)。    三、監(jiān)控系統(tǒng)在安全生產(chǎn)中的應(yīng)用    根據(jù)排土場滑坡產(chǎn)生機理，2005年，我們在礦山建立了一套排土場動態(tài)位移監(jiān)控系統(tǒng)，在礦山1#、2#、3#三個原歷史遺留下來的順坡排棄的廢石場敏感部位建立控制點，引進日本進口的電子全站儀，分別以三個固定點三維坐標為測量基點，測量控制點的三維坐標。專人操作，周期測量(每十日一次，暴雨后加密測量)，通過測量掌握其動態(tài)位移，成功地預(yù)報并防范了一次排土場潛在的滑坡危險，收到了良好的效果。    2005年12月至2001年2月間，

6、檢測數(shù)據(jù)表明1#原廢石場位移較為明顯。該廢石場高程在+285m至+163m之間，其前后緣相對高差122m，軸向長約220m，橫向?qū)捈s120m。人工堆積的廢石分布于原始坡度比較陡峭的山坡上，礦山開采早期廢石任意排放，順坡堆積，形成了人工石錐群約20萬立方米，其巨大的荷重對山坡前緣及下部殘積土產(chǎn)生巨大的水平及垂直推力，致使近20萬m?；w產(chǎn)生位移變形。監(jiān)測數(shù)據(jù)如下表所示(其中N，點處于前緣位置，N4、N5點處于后緣位置)。    準確的監(jiān)測數(shù)據(jù)表明滑體目前正處于一種平衡與不平衡的極限狀態(tài)中。從監(jiān)控數(shù)據(jù)表可以看出，從1月23日至2月4日不足半個月的時間段內(nèi)，滑體前緣向正

7、北方向移動了0.4米，而滑體后緣向正北方向移動了1.2米。前后緣均有移動說明了位移不是局部的崩塌，而是滑體在整體下滑。而且如此大范圍的位移說明了滑體正承受著巨大的水平推力，滑體有可能處于全面跨塌的“臨界”狀態(tài)。如果不及時啟動排除重大事故隱患應(yīng)急措施，滑體的“漸變”過程將有可能在強降雨或持續(xù)降雨的作用下產(chǎn)生突發(fā)性下滑。科學的風險評價機制的建立給我們贏得了處置重大安全隱患的寶貴時間，同時也給我們提供了制定排除這種重大安全隱患的方案的科學決策依據(jù)。在啟動處理應(yīng)急預(yù)案的過程中，一方面我們采取了及時匯報、公布險情、封鎖道路、嚴密觀測的應(yīng)急措施。同時尋求技術(shù)支持，委托富有地災(zāi)處理經(jīng)驗的地質(zhì)工程勘察院進行以

8、下勘察分析：(1)因時間緊迫，在不采用物探手段的條件下根據(jù)目前場地情況最大限度地查明廢石場的地質(zhì)條件。(2)綜合分析近段時間位移監(jiān)控數(shù)據(jù)，對廢石場進行穩(wěn)定性分析及推力計算。(3)對卸荷減載可行性具體方案提出具體的可操作的咨詢意見。在地勘院有關(guān)專家的指導下，對廢石場滑坡特征進行分析，進而對位移變形的成因進行探討，最后形成了如下結(jié)論：(1)滑體由礦碴和殘坡積土組成，滑坡面位于殘坡積土中；(2)滑坡面積約3 7萬m2，涉及方量約37萬m3，屬推移式大型滑坡；(3)滑體目前正處于平衡與不平衡的極限狀態(tài)中，在誘發(fā)因素的作用下，將可能產(chǎn)生整體下滑并形成泥石流。根據(jù)對險情分析的結(jié)果，立即采取卸荷減載壓腳的緊

9、急治理措施，用數(shù)月時間徹底排除了滑坡隱患。    四、結(jié)束語    排土場是露天開采礦山的重大危險源之一。在礦山建立起排土場動態(tài)位移監(jiān)控系統(tǒng)，利用觀測得到的排土場碴、土的位移量和位移速率，并進行推力計算和穩(wěn)定性分析，根據(jù)分析的結(jié)果可以判定排土場的碴、土是否存在跨塌、滑坡的危險，制定采取相應(yīng)的技術(shù)措施，是有效防范排土場發(fā)生跨塌、滑坡事故的方法手段之一。內(nèi)排土場的變形破壞及防治來源：考試大   2008年11月6日   【考試大：中國教育考試第一門戶】   模擬考場   視頻課程 

10、0;  露天礦內(nèi)排土場是排棄露天采場內(nèi)剝離物的場地。包括排棄物本身及其基底兩部分。排|考試|大|棄物分為土、巖石或土和巖石的混合物料，基底可為土層或巖層。     內(nèi)排土方案及排土參數(shù)的選擇、合理排土工藝的確定等均影響排土場的穩(wěn)定性與排土場占地的大小。排土場的失穩(wěn)可影響到露天采場和排土場的正常生產(chǎn)及人員、設(shè)備的安全。     排土場穩(wěn)定性的研究內(nèi)容主要包括分析影響排土場穩(wěn)定性的各種因素，確定排土場的合理邊坡角與高度，排土場的變形機理與防治等。     1&

11、#160;內(nèi)排土場的變形破壞類型     內(nèi)排土場的變形破壞類型按其發(fā)生的形態(tài)可分為以下幾種。     （1）滑動、即滑坡，是指有明顯滑動面的排土場邊坡變形破壞。按滑動面位置，排土場滑坡又可分為：排棄物內(nèi)部滑動，即滑動面全部產(chǎn)生在排棄物中的滑動；排棄物沿基底面滑動，即滑動面通過排棄物和基底二者接觸面的滑動；排土場基底滑動，即滑動面通過基底內(nèi)巖層中的軟弱夾層滑動。     （2）流動，即泥石流，是指排棄物經(jīng)暴雨沖刷浸透，混合成粘稠流體，迅速沿坡面向下的移動。  

12、60;  （3）沉降，是指新堆筑的松散排棄物在自重作用下壓密下沉，這種變形沒有明顯的滑動，變形速度初期較大，以后逐漸減小。     2 影響內(nèi)排土場穩(wěn)定性的因素      （1）自然地理、基底巖層埋藏特征。自然地理因素包括排土場基底地形、地表水流特征、大氣降水強度、邊坡凍結(jié)和融化等因素?；讕r層埋藏特征主要指層狀基底內(nèi)的層面、軟弱夾層等大型結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀及它們離基底面的遠近等。     （2）水文地質(zhì)因素。考慮排土場的含水情況時

13、，不但要考慮原剝離土巖的含水情況、內(nèi)排土場地形、大氣降水情況，而且要考慮內(nèi)排土場基底含水條件。     （3）開采工藝因素。影響內(nèi)排土場穩(wěn)定性的開采工藝因素有多種，主要有不同巖種剝離臺階的開采程序與排土程序，排棄巖石的塊度，排土方法，排土帶寬度與排土工作線的推進強度，排土臺階與排土場的高度等。     （4）排棄物及基底的物理力學性質(zhì)。采場內(nèi)巖體的種類不同，又因開采程序、爆破、采掘、運輸方法、排土程序、排土方法、排土段高、水的|考試|大|作用等不同，因而排棄物的混合成份、粒度組成、結(jié)構(gòu)、含水等也不同，其物理力學性質(zhì)

14、比較復(fù)雜，主要包括排棄物容重、排棄物的抗剪強度指標。     排土場基底的物理力學性質(zhì)，應(yīng)結(jié)合內(nèi)排土場的特點，通過一定的工作之后來確定。     3 內(nèi)排土場的穩(wěn)定性分析     根據(jù)目前掌握的資料來看，排土臺階坡面角一般都是自然形成的，基本上為35°，排土臺階段高、多臺階排土場穩(wěn)定系數(shù)和邊坡角大都由經(jīng)驗確定的，有些排土場的高度和邊坡角則是由排土工藝條件確定的。     根據(jù)上述分析，內(nèi)排土場的穩(wěn)定分析的工

15、作重點，應(yīng)放在對滑動變形的研究上，并結(jié)合內(nèi)排土場的具體特點給出排土臺階或排土場的穩(wěn)定性的定量概念，即穩(wěn)定系數(shù)，以便確定排土臺階或排土場的穩(wěn)定段高和邊坡角。     （1）穩(wěn)定基底排土場。指基底的巖層相對排棄物來說比較堅硬，因而滑動面全部發(fā)生在排棄物內(nèi)，或部分在排棄物內(nèi)，部分沿基底面，在排棄物內(nèi)的滑動面通常為圓弧形。     （2）軟弱基底排土場。如果基底的土巖強度較低且較厚，則基底中可產(chǎn)生完整的圓弧形滑動面；如果基底中軟弱層較薄，則滑動面的底部可能沿堅硬層表面；如果堅硬基底中有軟弱夾層，則滑動面可能沿此面。

16、60;   （3）傾斜基底排土場。若排棄物的基底是傾斜的，排棄物可能沿基底面滑動，可按滑動面的傾角將滑落體分條塊進行穩(wěn)定分析。     4 內(nèi)排土場變形破壞的防治      （1）土巖按性質(zhì)要求安排剝離工程計劃，實現(xiàn)不同土巖的合理運輸及排棄程序?？拷?，應(yīng)排棄滲透性好的巖石，如大塊、大顆粒砂質(zhì)土巖，其上排棄細粒和粘土質(zhì)土巖，這樣不僅能增加排土場的透水性，而且也能提高排棄物下部的抗剪能力。     （2）疏干排水。排

17、土場防止地面水的措施大致有：在排土場上部修建水溝，攔截流向排土場的大氣降水和地表水；用推土機整平排土場表面，防止雨水積聚和滲入；內(nèi)排前在基底修建橫向排水溝或建永久性暗渠。     （3）基底工程處理。內(nèi)排前將表面的松軟巖石、巖土用推土機清理后再內(nèi)排，以提高排棄物基底的抗剪能力，或者在局部地段先打鋼軌抗滑樁加固基底，然后再進行內(nèi)排。     （4）排土工藝。應(yīng)采用自下而上的逆序排土，待下部排土留出足夠?qū)挼钠奖P后，再由|考試|大|上一個排土臺階進行內(nèi)排。以保證人員、設(shè)備等的安全和排土工作的順利進行。  

18、60;  （5）根據(jù)實際情況，適當調(diào)整排土高度與邊坡角，用減緩排土場總邊坡角的方法來增加每個排土臺階的平盤寬度。     （6）在內(nèi)排土場初具規(guī)模之后，就應(yīng)加強內(nèi)排土場的地面和地下變形的觀測，研究掌握排土場所變形的規(guī)律。例如：新排棄物的排土臺階一般都有壓實沉降，但有其規(guī)律性，即初期沉降幅度大，后期沉降幅度小。若發(fā)現(xiàn)有加速沉降，臺階上出現(xiàn)走向裂縫，則可能是滑坡的先兆。因而研究內(nèi)排土場的變形規(guī)律，加強觀測、監(jiān)控，有利于防止事故發(fā)生。     （7）支擋工程。內(nèi)排土場形成后，若發(fā)現(xiàn)有局部滑坡的可能，可

19、采用抗滑樁、抗滑擋壩、擋墻等工程措施，來保證排土場的穩(wěn)定。     撫順西露天礦西區(qū)西端的內(nèi)排，是我礦執(zhí)行“分區(qū)開采，聯(lián)合運輸，內(nèi)部排土”方案的最后一個環(huán)節(jié)，標志著我礦已進入一個新的時期，西區(qū)的內(nèi)排開始，將為我礦的內(nèi)部排土拉開序幕，對我礦今后的生產(chǎn)具有重要意義。內(nèi)排土場能否保證穩(wěn)定，將直接影響到露天采場和內(nèi)排土場的正常生產(chǎn)及人員、設(shè)備的安全。隨著|考試|大|內(nèi)排土場的逐步形成，應(yīng)對內(nèi)排土場的變形類型、影響內(nèi)排土場穩(wěn)定的因素、內(nèi)排土場的穩(wěn)定性研究以及內(nèi)排土場的變形破壞和整治工程措施進行深入細致的研究，提出符合實際的對策和措施。來源:考試大-二級建造師考試歪

20、頭山鐵礦上盤排土場穩(wěn)定性研究信息類別： 黑色金屬>>鐵    發(fā)布時間： 2008-01-28  瀏覽次數(shù)： 232  l 歪頭山鐵礦區(qū)自然條件和排土場現(xiàn)狀本鋼歪頭山鐵礦位于本溪市溪湖區(qū)歪頭山鎮(zhèn)。礦區(qū)屬長白山系，東南高西北低，海拔標高一般在300400m。歪頭山礦區(qū)現(xiàn)有上盤和下盤兩個排土場，上盤排土場位于露天采場的西南部，排棄標高230、255、275和290m 4個水平。其中230m水平已排至最終界。自然地形為南部高，北部低。地形地貌為溝谷、坡地，自然坡度50100，上陡下緩，地面植被發(fā)育，屬于高臺階多段覆蓋式排土場。最危險的剖面

21、應(yīng)為縱向溝谷方向，該排土場下部正對下部農(nóng)田和村莊，并且在排土場的平臺布設(shè)有多條生產(chǎn)鐵路和公路，排土場的穩(wěn)定性直接關(guān)系到人身、財產(chǎn)以及礦山生產(chǎn)的安全。2影響排土場穩(wěn)定性的因素 歪頭山鐵礦上盤排土場位于一自然坡地，已使用多年，也曾發(fā)生過局部滑坡。隨著排土場的進一步加高直至終了狀態(tài)時，其穩(wěn)定性是至關(guān)重要的。因此，根據(jù)對歪頭山鐵礦上盤排土場的調(diào)查分析，影響穩(wěn)定性的因素主要有： 地基土性質(zhì)及其坡度。地基土的性質(zhì)是影響排土場穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素，軟弱的地基土通常導致排土場整體及大面積的滑動，同時地基土的坡度也是導致排土場滑坡的主導因素。 排棄物料的力學性質(zhì)。排土場滑坡的3種形式中，內(nèi)部滑坡主要受排棄物料的力學

22、性質(zhì)的影響，其影響排土場自身穩(wěn)定性，主要表現(xiàn)為巖石對水的敏感程度。易水解、易風化的巖石容易引起排土場的破壞，排棄物料的力學參數(shù)見表1。 排土工藝。采用不同的排土方式和設(shè)備，使排土場堆置的高度不一，廢石壓密的程度不同，設(shè)備的大小、重量不同排土場所受的外載也不同。不同的排土工藝，使不同巖性的巖石的土場空間分布也不一樣。 大氣及水文地質(zhì)條件。水對排土場邊坡穩(wěn)定性的影響主要表現(xiàn)在水對巖石的作用，使巖石強度降低；邊坡中高含水層構(gòu)成滑坡體的潛在滑面。地震與露天采場爆破。在不同區(qū)域內(nèi)發(fā)生地震的概率不同，震級也不同，對排土場廢石形成的自然坡面的穩(wěn)定性影響也不同；采場爆破引起附近巖石震動，是影響排土場穩(wěn)定性的因

23、素之一。3排土場穩(wěn)定性計算分析31計算剖面選取歪頭山鐵礦上盤排土場最大的潛在破壞威脅主要來自整體失穩(wěn)和最底部邊坡的失穩(wěn)破壞，因此在綜合分析了其特征后選取排土場北側(cè)溝谷作為主計算剖面。有關(guān)研究表明，金屬礦山生產(chǎn)狀態(tài)下排土場的最大邊坡角可達400以上，一般穩(wěn)定邊坡角在360380，設(shè)計時較安全地按1：15(34。)選取排土場邊坡角。32排土場邊坡破壞模式及安全系數(shù)限值選取321排土場的變形破壞形式 排土場主要用于排棄露天采場破碎圍巖，圍巖巖性較為單一、均勻。其排土場邊坡的滑動破壞模式主要為： 沉降壓縮變形。由于巖石自重的作用，排土場逐漸壓實和沉降的過程，即沉降壓縮變形，這一沉降過程要連續(xù)多年，其沉

24、降壓縮率波動于1020的范圍內(nèi)。沉降系數(shù)和壓縮率是反映廢石沉降程度的物理量。這種變形速度慢、幅度不大、破壞性小，對生產(chǎn)沒有太大的影響。 滑坡：1)排土場內(nèi)部滑坡。地基巖層穩(wěn)固，由于物料的巖石力學性質(zhì)、排土工藝及外界條件如外載荷、雨水等導致的排土場失穩(wěn)現(xiàn)象，其滑動面出露在排土場的不同高度處，詳見圖1；2)沿地基接觸面的滑坡?；卵刂鼗恋能浫踅佑|帶產(chǎn)生，雖然水平地基也會出現(xiàn)這類滑坡，但多數(shù)在傾斜地基條件下發(fā)生，特別當廢石堆置在傾角較陡的山坡上時很容易滑坡，詳見圖2；3)軟弱地基底鼓引起的滑坡。由于地基中軟弱巖層受排土場壓力的作用面發(fā)生破壞，地基中出現(xiàn)巖層滑移和底鼓等現(xiàn)象，從而導致排土場滑坡，詳

25、見圖3。泥石流?？偘l(fā)生在溝谷中或地面上的一種飽含大量泥砂、石塊和巨礫的固-液兩相流體，它是各種自然應(yīng)力和人為因素綜合作用的結(jié)果，給自然環(huán)境和人們生產(chǎn)活動帶來巨大的破壞和災(zāi)害。322排土場的變形破壞特征 根據(jù)對歪頭山上盤排土場勘察、物料粒度的測量、現(xiàn)場調(diào)查分析，可以看出： 排土場在形成過程中，所用的物料和排土工藝都受設(shè)計控制，所以在排土場內(nèi)部不會產(chǎn)生人為的軟弱面； 通過對歪頭山上盤排土場的自然地形特征和物料的分析，本區(qū)不具備產(chǎn)生泥石流的條件； 根據(jù)巖土工程勘察和對排土場的實際調(diào)查，歪頭山上盤排土場破壞方式主要是終了狀態(tài)時的局部高度范圍內(nèi)的內(nèi)部滑坡和沿地基接觸面的滑坡；其次是最下部臺階的表層松散滑

26、落和沿地基接觸面的滑坡； 最危險滑面集中在兩條溝谷及附近區(qū)域。另外，排土場的沉降變形和以排土場堆積物料內(nèi)部滑坡在堆積過程中和堆積完畢的一定時期內(nèi)，也將存在但危害較小。323排土場計算安全系數(shù)限值的選取按照邊坡工程地質(zhì)勘察規(guī)范規(guī)定及邊坡穩(wěn)定性分析安全系數(shù)的限值，確定露天采場一般取1113，未明確排土場邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)限值。安全系數(shù)限值的確定應(yīng)考慮邊坡的重要性、危害程度、可靠性、經(jīng)濟條件等方面因素，并借鑒類似礦山的經(jīng)驗。本次分析經(jīng)綜合論證，確定在不計地震力的條件下選取125作為排土場邊坡穩(wěn)定性計算分析的安全系數(shù)；計地震力的條件下選取120。4排土場邊坡穩(wěn)定性計算分析41 計算方法及計算原理排土場

27、邊坡的破壞模式通常為圓弧形和近圓弧形破壞為主，本次選擇計算圓弧型破壞最常用的 Bishop法和Janbu法。各方法的計算特點見表2。42排土場計算邊坡的幾何形態(tài) 按照設(shè)計，歪頭山上盤排土場頂部標高300m，最低溝谷處標高約160m，到最終狀態(tài)時排土場最大排土高約140m，屬于多層覆蓋式排土方式。由于受運輸線路的影響，排土場的幾何形態(tài)不單一，階段高度和平臺寬度變化較大，除最下部臺階受地形影響外，一般提出的高度2030m，平臺寬30m。階段坡面角按1：15考慮。43計算方案 根據(jù)巖土工程勘察、物料粒度測量和現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果，本次在自然堆積條件下，考慮重力作用、地下水影響和地震影響的歪頭山上盤排土場計算主要選擇如下方案：1)總體穩(wěn)定性計算分析；2)總體穩(wěn)定性局部破壞計算分析；3)最下部臺階穩(wěn)定性計算分析(散體內(nèi)部滑坡)；4)最下部臺階穩(wěn)定性整體破壞計算分析。根據(jù)以上方案進行排土場穩(wěn)定性計算，結(jié)果見表3。44計算結(jié)果分析 歪頭山上盤排土場在最終狀態(tài)時穩(wěn)定性良好，考慮各種荷載