专利名称：一种防治矿山固废堆场与山体结合部位水冲刷危害的方法
技术领域：
本发明涉及一种防治矿山固体废物堆场水冲刷失稳的方法，属于矿山安全工程领域，适用于各类堆排固体废弃物的矿山，利用该方法可以达到合理排水、防止冲刷、减少水土流失、防治滑坡、泥石流灾害的目的，保证矿山固体废弃物堆排时的安全运行。
背景技术：
矿山基建、采矿、选矿等流程产生大量的固体废弃物，主要包括剥离的废石土、选矿尾砂土及堆浸渣。我国是世界第一大采选固体废弃物排放大国，冶金露天矿每年排弃废石量约20亿吨，尾矿储量超过100亿吨，且每年新增尾矿8 10亿吨，且随着矿业开发规模增大和入选矿石品位的降低，这些数字还将逐年增大，累计堆存的废石、尾矿数量则更加巨大。大量固体废物排放不仅占用宝贵的土地资源，造成生态环境恶化，而且是发生滑坡、泥石流等地质灾害的危险源，危及生命财产安全。矿山固体废弃物是矿山生产活动中形成的一种巨型人工松散堆积体，为了减少占地面积，往往堆积在可利用的山谷中。堆积体的稳定性取决于其本身的结构参数、地基及其堆积物料的物理力学性质以及渗流场的分布、动力荷载的大小等多方面因素。在这些影响因素中，对松散体而言，水的作用尤为显著。随着安全意识的提高，矿山对人工松散堆积体大都采取防排水措施，如设置截水沟，修筑水平排水沟，在平台中部修筑水平排水沟等，这在一定程度上提高了堆积体的稳定性。如中国专利申请201210214485.5公开了一种露天矿山排土场边坡治理方法，将边坡坡度整理为1: 1.5-1: 3，粘性土取1: 1.5，沙砾石取I: 3，其它土类取中间值；修筑平台:垂直高度每上升6-12m修筑水平平台，宽度为5m;修筑水平排水沟:在平台中部修筑水平排水沟；修筑排泄沟:在坡面上水平方向每隔30m修筑一垂直于水平排水沟的排泄沟，坡度视所在地降水大小而定，北方α =2-3°，南方α =3-5° ;如果排土场顶部坡度 达不到前述要求，在顶部修筑沟渠网；植物护坡。对原有的排土场上通过有限的工程和生物措施改造，可根治露天采矿排土场的安全隐患，使水土流失大为减轻，改善生态环境，美化矿区及周边环境。然而，堆积体和山体的结合部位往往成为盲点，不受重视。当堆积体堆排到与山体结合处时，受到山体汇水影响，易受到不同程度的冲刷。冲刷轻的，会造成水土流失；冲刷重的，则造成堆积体滑坡，甚至会发生泥石流灾害等。为了防止水对结合部位的冲刷，防治滑坡、泥石流灾害的发生，提高堆积体的稳定性，提出一种防治矿山固体废物与山体结合部位水冲刷危害的方法尤有必要。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述问题而提供一种防治矿山固废堆场与山体结合部位水冲刷危害的方法，该方法可以减少水土流失，预防滑坡、泥石流灾害。为实现本发明的上述目的，本发明一种防治矿山固废堆场与山体结合部位水冲刷危害的方法采用以下技术方案:
在山体与固废堆场的结合部位修建截水沟，截水沟依据地形条件从固废堆场的最上台阶修到最下台阶；在各个台阶上建有台阶排水沟；台阶排水沟联通截水沟形成多阶段小区域排水系统；在山体与固废堆场结合部位两端的最下脚修建集水坑，集水坑与排水隧洞联通；台阶排水沟与截水沟形成的多阶段小区域排水系统将固废堆场、原始山体区域的汇水引到集水坑，经排水隧洞引出固废堆场。台阶排水沟、截水沟、排水隧洞、集水坑的设计须满足规范要求。所述的截水沟纵向沟底采用阶梯状，这种结构可以起到消能作用；集水坑兼具集水与消能功能。所述的台阶排水沟采用明渠形式、矩形断面，两面内壁用块石浆砌，沟底用水泥抹面；所述的截水沟采用明渠形式、梯形断面，沟两面内壁用块石浆砌，沟底用水泥抹面；排水隧洞、采用圆拱直墙型，混凝土衬砌；集水坑采用混凝土结构。所述排水沟的坡度为0.9% — 1.2%，排水隧洞的坡度为1.4% — 1.7%。所述排水隧洞的排水能力大于整个固废堆积区校核洪峰流量。本发明一种防治矿山固废堆场与山体结合部位水冲刷危害的方法采用以上技术方案后，有效地防止了水对山体与固废堆场结合部位的冲刷，减少了水土流失，保护了环境，对预防滑坡、泥石流灾害起到了关键作用。本发明为一种防治矿山固废堆场与山体结合部位水冲刷危害的方法，在山体与固废堆场的结合部位修建截水沟，并与各台阶排水沟相互连通，形成多阶段小区域排水系统，将汇水排到集水坑，经排水隧洞引离固废堆积体区域，在某露天矿得到大量应用。实践应用表明，该方法可以高效的防止水对结合部位的冲刷，确保了矿山固体废弃物堆排的安全运行。
图1为本发明一种防治矿山固废堆场与山体结合部位水冲刷危害的方法采用的集水、排水系统布置 图2为本发明采用的台阶排水沟断面 图3为本发明采用的截水沟断面 图4为本发明采用的截水沟纵向沟底示意 图5为本发明采用的排水隧洞断面 图6为本发明采用的集水坑横断面图。附图标记为:1 一台阶排水沟；2—截水沟；3—排水隧洞；4一集水坑；5—原始山坡体区域；6—固废堆场。
具体实施例方式为进一步描述本发明，下面结合附图和实施例对本发明一种防治矿山固废堆场与山体结合部位水冲刷危害的方法作进一步详细描述。由图1所示的本发明一种防治矿山固废堆场与山体结合部位水冲刷危害的方法采用的集水、排水系统布置图并结合图2、图3、图4、图5、图6看出，在山体与固废堆场6的结合部位修建截水沟2，截水沟2依据地形条件从固废堆场6的最上台阶修到最下台阶，截水沟2采用明渠形式，梯形断面，沟两面内壁用块石浆砌，纵向沟底采用阶梯状，沟底用水泥抹面；在各个台阶上建有台阶排水沟1，台阶排水沟I采用明渠形式，采用矩形断面，坡度1%，沟两面内壁用块石浆砌，沟底用水泥抹面；台阶排水沟I联通截水沟2形成多阶段小区域排水系统；在山体与固废堆场6结合部位两端的最下脚修建集水坑4，集水坑4与排水隧洞3联通。排水隧洞3采用圆拱直墙型，混凝土衬砌，纵坡取1.5%，其排水能力大于整个固废堆积区校核洪峰流量；集水坑4采用混凝土结构，兼具集水与消能功能。本发明一种防治矿山固废堆场与山体结合部位水冲刷危害的方法，通过台阶排水沟I收集固废堆场2汇集的水、通过山体与固废堆场6结合部位修建的截水沟2收集原始山坡体区域5汇集的水，两汇水引到集水坑4，通过排水隧洞3引到污水处理系统处理后排放。由图2所示的本发明采用的台阶排水沟断面图看出，台阶排水沟I采用明渠形式，采用矩形断面，沟两面内壁用块石浆砌，沟底用水泥抹面。由图3所示的本发明采用的截水沟断面图、图4所示的本发明采用的截水沟纵向沟底示意图看出，截水沟2采用明渠形式，梯形断面，沟两面内壁用块石浆砌，纵向沟底采用阶梯状，沟底用水泥抹面。由图5所示的本发明采用的排水隧洞断面图看出，排水隧洞3采用圆拱直墙型，混凝土衬砌。 由图6所示的本发明采用的集水坑横断面图看出，集水坑4采用混凝土结构，横断面为梯形。
权利要求
1.一种防治矿山固废堆场与山体结合部位水冲刷危害的方法，其特征在于:在山体与固废堆场(6)的结合部位修建截水沟(2)，截水沟(2)依据地形条件从固废堆场(6)的最上台阶修到最下台阶；在各个台阶上建有台阶排水沟(I);台阶排水沟(I)联通截水沟(2)形成多阶段小区域排水系统；在山体与固废堆场(6)结合部位两端的最下脚修建集水坑(4)，集水坑(4)与排水隧洞(3)联通。
2.如权利要求1所述的一种防治矿山固废堆场与山体结合部位水冲刷危害的方法，其特征在于:所述的截水沟(2)纵向沟底采用阶梯状。
3.如权利要求1或2所述的一种防治矿山固废堆场与山体结合部位水冲刷危害的方法，其特征在于:所述的台阶排水沟(I)采用明渠形式、矩形断面，两面内壁用块石浆砌，沟底用水泥抹面；所述的截水沟(2)采用明渠形式，梯形断面，沟两面内壁用块石浆砌，沟底用水泥抹面；排水隧洞(3)采用圆拱直墙型，混凝土衬砌；集水坑(4)采用混凝土结构。
4.如权利要求3所述的一种防治矿山固废堆场与山体结合部位水冲刷危害的方法，其特征在于:排水沟(I)的坡度为0.9% — 1.2%，排水隧洞(3)的坡度为1.4% — 1.7%。
5.如权利要求1或2所述的一种防治矿山固废堆场与山体结合部位水冲刷危害的方法，其特征在于:所述排 水隧洞(3)的排水能力大于整个固废堆积区校核洪峰流量。
全文摘要
本发明公开了一种防治矿山固废堆场与山体结合部位水冲刷危害的方法，在山体与固废堆场(6)的结合部位修建截水沟(2)，截水沟(2)依据地形条件从固废堆场(6)的最上台阶修到最下台阶；在各个台阶上建有台阶排水沟(1)；台阶排水沟(1)联通截水沟(2)；在山体与固废堆场(6)结合部位两端的最下脚修建集水坑(4)，集水坑(4)与排水隧洞(3)联通；截水沟(2)纵向沟底采用阶梯状。本发明建截水沟(2)与各台阶排水沟(1)相互连通形成多阶段小区域排水系统，将汇水排到集水坑(4)，经排水隧洞(3)引离固废堆积体区域。本发明可以有效防止水对山体与固废堆场结合部位的冲刷，减少水土流失，保护了环境，预防滑坡、泥石流灾害的发生。
文档编号E03F5/00GK103243799SQ20131017070
公开日2013年8月14日 申请日期2013年5月10日 优先权日2013年5月10日
发明者赵武鹍, 代永新, 刁虎, 卢敬标, 周敏, 赵蒙生, 徐启明, 张春 申请人:中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司