采坑治理與運(yùn)礦道路建設(shè)相結(jié)合的設(shè)計(jì)實(shí)踐.docx

1、2021年第6期摘要:a豳也嘛聊印n采耳球岫f雎瞬如岫珈翊幽it鉤融膜梢WGPIW也計(jì)思路，運(yùn)礦道路穿定闕'耐肉憎理幅湘ng徹瀕臉嘩郵釉酸b腳印Sie慵1嘶加ipg也典撕舛&郵y瑜鯉na他即嫩路建境Mjtute,ShijiazhuChina：2.TianjinCementIndustryDesign&ResearchInstituteCo.,Ltd.,Tianjin300400,China)SAbstract:Bycomparison,thedesignschemeofcombiningminingpitmanagementwithroadconstructionofm

2、iningtransportationbasedonfillingisdetermined.Whentheminingroadpassesthroughtheminingpit,itisahighfillsection.Thehighfillnotonlylowerstheheightoftheminingpitslope,butalsoincreasesthestabilityoftheminingpitslope.Inthecompletionofroadconstruction,itatthesametimecontrolsthepit,restorestheecologicalenvi

3、ronment,beautifiesthelandscape,andsavesthecostofpitmanagement.Keywords:highfill;pittreatment;roaddesign1前言某水泥集團(tuán)配套礦山采場(chǎng)內(nèi)西側(cè)有3處廢棄采坑，采坑均為坡到底的單坡面采坑，邊坡高約S090m,面積均約23萬(wàn)平方米，不僅對(duì)地貌景觀造成了破壞，而且嚴(yán)重浪費(fèi)土地資源。2017年，該礦山采場(chǎng)被國(guó)家環(huán)保部掛牌督辦整改。該礦山3處采坑均位于上山道路的必經(jīng)之處，經(jīng)對(duì)比分析，項(xiàng)目組提出了將3個(gè)采坑的治理與上山運(yùn)礦道路建設(shè)相結(jié)合的施工方案，道路基建與采坑治理同時(shí)進(jìn)行，確保礦山按時(shí)投產(chǎn)。通HU也址：1河

4、北省建筑材料工業(yè)設(shè)計(jì)研究院，河北石家莊050051:2天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，天津300400；收稿日期：2021-04-26；編乳孫娟2采坑現(xiàn)況分析3個(gè)采坑呈北西向不規(guī)則橢圓狀，相對(duì)高差最大90m,最大坡角70。采坑內(nèi)堆積物成分主要為石粉、碎石、少朝土，坡面完整，未見(jiàn)沖溝及垮塌，坡而及坑內(nèi)有少量植被覆蓋；采坑中上游地段覆蓋層厚度較薄，有基巖裸露，下游第四系覆蓋層在陡坡地段相對(duì)較薄，一般在0.3m左右，在緩坡地段相對(duì)較厚,但，2m,泥石流災(zāi)害發(fā)生的可能性較小。邊坡無(wú)防護(hù)，處于較不穩(wěn)定狀態(tài)，在強(qiáng)降雨或爆破震動(dòng)下，易發(fā)生楔形體掉塊，存在崩塌隱患，危險(xiǎn)性較大。采坑相圖1采坑相對(duì)位置圖3采坑治

5、理措施礦山采坑巖體裸露時(shí)間越長(zhǎng)，水上流失越嚴(yán)重，安全隱患就越多，因此我們決定按照礦山的環(huán)保要求，在礦山道路基建的同時(shí)，進(jìn)行采坑治理和礦山生態(tài)環(huán)境恢復(fù)建設(shè)，治理措施如卜：在采坑外圍設(shè)置刺絲圍欄+警示牌。刺絲圍欄設(shè)置于采場(chǎng)外圍，圍欄高2m,警示牌設(shè)置于圍欄外側(cè)及崩塌隱患處。0清除采坑邊坡坡面上的危巖、孤石，進(jìn)行錨桿支護(hù)并掛網(wǎng)。0在采坑上部5m處修筑截水溝，截水溝采用梯形斷面，頂寬0.6m,底寬0.3m,蜘.5m。©在采坑底部進(jìn)行覆上、播撒草籽作業(yè)，邊坡頂、底部種植爬山虎，使其與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，臺(tái)階坡頂線部位設(shè)置擋土墻，防止水土流失。綠色生態(tài)修復(fù)技術(shù)路線見(jiàn)圖2。0實(shí)施噴灌工程，噴灌主管路由

6、水源井沿公路修至各采坑，采用旋轉(zhuǎn)噴頭進(jìn)行噴灌。4道路施工方案為滿足采礦T：藝及周圍地形展線要求，卸料平臺(tái)至采準(zhǔn)而道路運(yùn)輸設(shè)計(jì)采用公路開拓運(yùn)輸方式。運(yùn)輸?shù)缆钒炊?jí)運(yùn)礦道路、五類車寬（計(jì)算車寬4m,載重70t）、雙車道進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)礦界外道路進(jìn)行硬化，礦界內(nèi)道路不硬化。分別設(shè)計(jì)了兩套道路施工方案用于比較，方案一中的運(yùn)礦道路建設(shè)以挖方為主，方案二中的運(yùn)礦道路建設(shè)以填方為主。具體設(shè)計(jì)方案如下：4.1方案-運(yùn)礦道路全長(zhǎng)2.7km,路面寬12m,路基寬14m；計(jì)算行車速度30km/h；最大合成縱坡坡度，5.6%,最大縱坡7%,最大縱坡限制長(zhǎng)度400m,緩和坡段最小長(zhǎng)度6080m；豎曲線最小半徑400m,最小

7、長(zhǎng)度25m；平曲線最小半徑25m；停車視距30m,會(huì)車視距60m。運(yùn)礦道路平面圖見(jiàn)圖3。削坡治理凌土工程噴灌工程綠化工程后期維護(hù)平整平臺(tái)邊坡，覆土噴灌主管路由水源井沿公路修在建立修發(fā)碳匯模型的基礎(chǔ)上，研究O&n,針對(duì)礦山不同區(qū)域的至各平臺(tái)，采用旋轉(zhuǎn)噴頭進(jìn)行殖植被品種、性狀、密度優(yōu)化技術(shù)，根據(jù)侍土壤條件、氣候類型，研究適宜的綠化方式和灌,并發(fā)揮生態(tài)多孔纖維棉的保蓄水性、保溫隔熱性、土壤可代修復(fù)礦山的山體、地質(zhì)、坡面形態(tài)特征,進(jìn)一步研究生態(tài)多孔纖維棉在礦山生邊坡角度：40。52°植物品種。普性、環(huán)境友好性等特點(diǎn)。態(tài)修復(fù)中的技術(shù)應(yīng)用。平臺(tái)高度：15m安全平臺(tái)寬度：1040m公路：坡

8、度8%、寬隔m圖2綠色生態(tài)修復(fù)技術(shù)路線2021年第6期圖4方案二運(yùn)礦道路平面圖道路建設(shè)全程以挖方施工為主，穿過(guò)2采坑、3采坑、4采坑時(shí)亦以挖方施工為主，道路施工不影響采坑邊坡治理。此方案邊坡治理工程量大，施工難度高，且因邊坡坡面較陡，重墾難度較大。4.2方案二4.2.1基本設(shè)計(jì)思路運(yùn)礦道路全長(zhǎng)2.1km,路面寬12m,路基寬14m；計(jì)算行車速度30km/h,最大合成縱坡坡度a6%,最大縱坡，8%,最大縱坡限制長(zhǎng)度150m,緩和坡段最小長(zhǎng)度6080m；豎曲線最小半徑400m,最小長(zhǎng)度25m；平曲線最小半徑25m；停車視距30m,會(huì)車視距60m。運(yùn)礦道路平面圖見(jiàn)圖4。運(yùn)礦道路穿過(guò)2采坑、3采坑、4

9、采坑時(shí)為高填方路段，填方高度最高約30m,高填方施工降低了采I亢邊坡的高度，增加了采坑邊坡的穩(wěn)定性。道路填方邊坡與采坑邊坡相交，遇大雨匯水將形成“堰塞湖”式集水坑，道路施工時(shí)應(yīng)與采坑治理工程相結(jié)合，將靠近采坑一側(cè)的邊坡同填至與路面齊平，并及時(shí)綠化。4.2.2道路排水方案。運(yùn)礦道路全路段縱坡方向一致，利于排水。Q在道路靠山一側(cè)挖排水溝，防止雨季雨水沖壞公路。排水溝為矩形斷面，寬0.5m,深O.Sm,斷面面積0.25m2,最大排水能力1.8m3/s,可滿足道路排水要求。0道路穿過(guò)2采坑、3采坑、4采坑時(shí)，與采坑治理工程相結(jié)合，將靠近采坑一側(cè)的邊坡回填至與路面齊平，采坑匯水可從路面排出。4.2.3高

10、填方路段施工要點(diǎn)高填方路段設(shè)計(jì)主要依據(jù)JTGD30-2015公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范，施工必須滿足JTGF10-2006公路路基施工技術(shù)規(guī)范，施工說(shuō)明如下：0）填方高度3m時(shí)，路基必須填筑在巖石地基上。0由于填石路堤的填料比較堅(jiān)硬，壓實(shí)難度大且透水性強(qiáng)，水容易從路面邊坡等部位進(jìn)入基底，造成路基濕軟，以致發(fā)生不均勻沉降，為防止地基沉降失穩(wěn)，地基必須壓實(shí)。0填石路堤的填筑方式為逐層填筑壓實(shí)，分層高度3mo邊坡部位使用中等強(qiáng)度石料碼砌，碼砌采用干砌的形式，厚度2mc.3路基壓實(shí)度要求：路槽底面以下。80cm,壓實(shí)度95%；路槽底面以下80150cm,壓實(shí)度93%；路槽底面以下150cm,壓曲6高填方邊坡分臺(tái)

11、階設(shè)置，臺(tái)階高度15m,平臺(tái)寬度4m。高填方路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面見(jiàn)圖5。4.2.4高填方路堤穩(wěn)定性分析根據(jù)JTGD30-2004«公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范，3.6章節(jié)"高路堤與陡坡路堤”中，3.6.r高路堤與陡坡路堤設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行路基穩(wěn)定性計(jì)算分析”，考慮到本次道路施工為新建路堤、二級(jí)道路，路基建在基巖上，在正常工況條件下，路堤的堤身穩(wěn)定性、路堤和地基的整體穩(wěn)定性安全系數(shù)取值145°高填方路堤采用簡(jiǎn)化的Bishop法驗(yàn)算，采用Slide軟件進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析。簡(jiǎn)化的Bishop法適用于土質(zhì)邊坡和呈破碎散體結(jié)構(gòu)的巖質(zhì)邊坡的驗(yàn)算。該方法基于圓弧滑動(dòng)面分析，對(duì)下滑力與抗滑力的關(guān)系進(jìn)行

12、比較，以庫(kù)侖強(qiáng)度理論為基礎(chǔ)，其分支包括剛體力的極限平衡和力矩的平衡比較，是我國(guó)公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范推薦采用的驗(yàn)算方法。Slide軟件是一款適用于土質(zhì)邊坡和巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析的軟件，建模過(guò)程方便，計(jì)算結(jié)果可靠，在邊坡穩(wěn)定性計(jì)算中應(yīng)用廣泛。高填方路堤的堤身穩(wěn)定性分析見(jiàn)圖6,巖土體計(jì)算參數(shù)的選取見(jiàn)表1。由上述分析可知，此路段安全系數(shù)1.472>1.45,表明在正常工況下，此高填方路堤是相定的。5采坑治理及道路施工方案投資對(duì)比兩種方案的采坑治理及運(yùn)礦道路建設(shè)工程量及投資對(duì)比見(jiàn)表2。由表2可知，方案二比方案一節(jié)省投資約400萬(wàn)元。主要原因?yàn)椋海?）運(yùn)礦道路坡度增加，長(zhǎng)度相對(duì)減少，挖方量及路面硬化費(fèi)用降

13、低。（2）2采坑、3采坑、4采坑邊坡高度降低，采坑治理面積減少，治理費(fèi)用及環(huán)境恢復(fù)費(fèi)用也相應(yīng)減少。（3）挖方礦石可綜合利用。本礦山為水泥生產(chǎn)線的后備礦山，基建期產(chǎn)生的礦石直接運(yùn)往破碎系統(tǒng)破碎后，作為原料進(jìn)入水泥生產(chǎn)線；基建期產(chǎn)生表1巖土體計(jì)算參數(shù)的選取名稱天然容.虱kN/nP粘聚力，kPa內(nèi)摩擦角，。路堤2370.535圖6高填方路堤的堤身稅定性分析項(xiàng)目名稱工程量方案一方案二單價(jià)預(yù)算，萬(wàn)元方案一方案二挖方（石方）31.6xl0+m319.4xl04m322元/m3695.2426.8挖方（土方）9.6xl0m34x10«m310元/nV9640填方0.68x1(Hm358.6xl0，

14、m38元/nP5.44468.8運(yùn)礦道路硬化10263m36137m3700元/nP667.1429.6采坑治理及環(huán)境恢復(fù)8xl04m23x10560元/m2480180小計(jì)1943.741545.2表2采坑治理及道珞施工建設(shè)工程量和投資對(duì)比2021年第6期的挖方廢石和土方作為道路建設(shè)填方材料和采坑治理覆土被加以利用。6附屬設(shè)施設(shè)計(jì)6.1降溫池運(yùn)礦道路卸料平臺(tái)標(biāo)高985m,采準(zhǔn)面1110m,落差125m,重載車長(zhǎng)距離行駛下坡勢(shì)必會(huì)使輪胎和剎車處于超負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)。因此，在道路進(jìn)入卸料平臺(tái)處設(shè)計(jì)一個(gè)降溫池，從采面行駛下來(lái)的重載車先經(jīng)過(guò)降溫池后，再駛?cè)胄读掀脚_(tái)。降溫池起點(diǎn)、終點(diǎn)標(biāo)高與主線路面一致，

15、路基、路面結(jié)構(gòu)與主線路面相同。降溫池寬8m,®0m,兩端分別是20m漸變段，池深0.5mo池內(nèi)四壁涂瀝青防水層（或防水涂料），外側(cè)設(shè)置一個(gè)與降溫池相連接的清淤、補(bǔ)水井，比降溫池深20cm“降溫池平面圖見(jiàn)圖7。6.2避險(xiǎn)車道你避險(xiǎn)車道類型及位置的選擇由于運(yùn)礦道路全長(zhǎng)2.1km,且全程重載車行駛下坡，本次設(shè)計(jì)結(jié)合實(shí)際地形，在連續(xù)960m下坡、平均縱坡坡度6.2%的重載車長(zhǎng)下坡段尾端緩坡彎道較急處，利用地勢(shì)布置一條避險(xiǎn)車道。設(shè)計(jì)采用分離式避險(xiǎn)車道，失控車輛偏離主線，從正面進(jìn)入制動(dòng)車道，保證失控車輛進(jìn)入避險(xiǎn)車道前的視野開闊。一旦司機(jī)離開主線，在直線上行駛能較容易對(duì)準(zhǔn)避險(xiǎn)車道，車輛前輪可以同時(shí)

16、進(jìn)入制駛?cè)霕?biāo)高1051.0m避險(xiǎn)車道，計(jì)算車速43.6km/h,考慮未知因素影響，車輛行駛速度按照70km/h進(jìn)行計(jì)算。0車道長(zhǎng)度、寬度引道長(zhǎng)度24m,引道坡度與運(yùn)礦道路路面坡度相同。制動(dòng)坡道長(zhǎng)度76m,制動(dòng)坡道縱坡坡度10.5%。避險(xiǎn)車道寬度16.3m。其他設(shè)i十：路肩（1.0mx2）+服務(wù)車道（45m）+制動(dòng)坡床（8.0m）+排水溝（0.4mx2）+接落石平臺(tái)（0.5mx2）o7實(shí)施效果經(jīng)分析對(duì)比工程量及技術(shù)經(jīng)濟(jì)情況，最終選擇了更具優(yōu)勢(shì)的設(shè)計(jì)方案二。經(jīng)過(guò)六個(gè)月的施工建設(shè)，目前礦山通過(guò)基建驗(yàn)收，己取得建設(shè)項(xiàng)目安全設(shè)施設(shè)計(jì)的驗(yàn)收批復(fù)，試運(yùn)行效果良好。項(xiàng)目總結(jié)如下：0采用運(yùn)礦道路建設(shè)與采坑治理相結(jié)合的方案，為企業(yè)節(jié)省了400萬(wàn)元投資。0采用優(yōu)化后的道路建設(shè)設(shè)計(jì)方案二，道路長(zhǎng)度縮短0.6km，按噸公里運(yùn)輸成本0.4元計(jì)，每年可以為企業(yè)節(jié)約運(yùn)輸費(fèi)用264萬(wàn)元。0道路建設(shè)設(shè)計(jì)方案二的優(yōu)化實(shí)施，增加了填方量，減少了因礦山基建產(chǎn)生的巖石臨時(shí)堆放占地的面積。動(dòng)坡床。玲運(yùn)礦道路在采坑中部，起到了降低坡度作0駛?cè)胨俣扔?，同時(shí)，道路兩側(cè)的綠化對(duì)邊坡治理也起到了明根據(jù)能量守恒定律，失控車輛從標(biāo)高