顧曉君

（中鐵十九局集團(tuán)第一工程有限公司，遼寧 遼陽(yáng) 111000）

露天煤礦開(kāi)采施工過(guò)程中需按照各項(xiàng)政策、環(huán)保要求及其他要求進(jìn)行籌劃布局，采取各種技術(shù)手段、先進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新及設(shè)備等，以此保障施工安全和質(zhì)量。露天煤礦剝離工程涉及到采裝、運(yùn)輸、排棄及道路設(shè)計(jì)維保、排水設(shè)置、特殊地層處理等各項(xiàng)工序工作，工序繁多、風(fēng)險(xiǎn)較多，采取科學(xué)有效的施工方案、信息化科技手段及成套的安全管控制度，嚴(yán)防各類安全事故發(fā)生。

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

內(nèi)蒙古白音華蒙東露天剝離工程，項(xiàng)目總剝離工程量共計(jì)3 250 萬(wàn)m3，包括剝離物（矸石）的采裝、運(yùn)輸、排棄。附屬工程包括道路養(yǎng)護(hù)、排土場(chǎng)整形、排土場(chǎng)到界邊坡削坡（25°以下）、排土場(chǎng)覆土、表土單堆單放、凍層凍頂處理、工作面及排土場(chǎng)整理、工作面及排土場(chǎng)排水、運(yùn)輸?shù)缆沸拗S護(hù)、灑落剝離物料清理及灑水降塵、安全設(shè)施構(gòu)筑、安全及道路標(biāo)識(shí)設(shè)立、采場(chǎng)作業(yè)面防滅火、冬雨季及特殊條件下施工、黏土粘車廂處理、駐地檢修區(qū)建設(shè)、環(huán)保設(shè)施工程的施工準(zhǔn)備、施工及維護(hù)和撬式加油站點(diǎn)建設(shè)等工程工作。

1.2 地質(zhì)水文

1.2.1 工程地質(zhì)

根據(jù)本露天區(qū)煤層賦存的實(shí)際條件，將區(qū)內(nèi)巖層按巖組及開(kāi)采深度劃分為3 段：新近系以上、新近系底板至3 煤組底板及3 煤組底板以下50 m。

1）新近系底板至3 煤組底板巖性組合及物理力學(xué)性質(zhì)。本層段地層主要由泥巖（碳質(zhì)泥巖）、砂巖（粗、中、細(xì)、粉）和煤層組成。該層段巖性組合見(jiàn)表1。

表1 新近系底板至3 煤組底板巖性組合統(tǒng)計(jì)表 m

2）硬巖的分布與巖性特征。本區(qū)硬巖（R＞15 MPa）層一般多出現(xiàn)在3 煤組-1#煤底板與3 煤組-2#煤頂板之間，其表現(xiàn)特征是致密、堅(jiān)硬、捶擊聲響，且多以細(xì)粒為主，抗壓強(qiáng)度15～45.1 MPa。

3）煤層的強(qiáng)度。煤層約占地層厚度的15%～20%，煤層的抗壓強(qiáng)度值在2.81～40.86 MPa，其中強(qiáng)度值應(yīng)屬中硬巖類。

1.2.2 水文地質(zhì)

本區(qū)地下水的形成，主要受地層、地貌、水文地質(zhì)及氣候條件等因素控制和影響，不同類型地下水的形成條件、富水性及水化學(xué)特征不盡相同?？辈轱@示：區(qū)內(nèi)主要分布有第四系松散巖類孔隙潛水，基巖裂隙水和煤系孔隙裂隙水，其中基巖裂隙水和煤系孔隙裂隙水富水性較差。

1.3 工程特點(diǎn)及難點(diǎn)

地表第四系含水且松軟，給施工作業(yè)帶來(lái)相應(yīng)困難；采場(chǎng)和排土場(chǎng)出現(xiàn)裂痕有滑坡跡象；環(huán)保要求質(zhì)量較高。黏土層：開(kāi)挖容易造成邊坡失穩(wěn)，雨季造成車輛運(yùn)輸?shù)缆窛窕菀壮霈F(xiàn)行車安全事故，卸載時(shí)容易車廂粘土。

2 剝離工程施工方法及施工技術(shù)

2.1 剝離工程施工方法

配置能力匹配的大斗容挖掘機(jī)（7 m3）采裝及大噸位自卸汽車運(yùn)排，輔助大功率推土機(jī)平整地表土、裂較硬軟巖、集土、場(chǎng)地整平碾壓。同時(shí)配備專業(yè)人員進(jìn)行機(jī)械設(shè)備維修、道路養(yǎng)護(hù)。排土場(chǎng)采用大功率推土機(jī)平整壓實(shí)，排土平盤(pán)邊幫、平整度、標(biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)要求。挖掘機(jī)和裝載機(jī)協(xié)同作業(yè)修建田字格及安全擋墻；推土機(jī)、裝載機(jī)協(xié)同作業(yè)修建標(biāo)準(zhǔn)反坡。

采剝方法采用傳統(tǒng)的開(kāi)采工藝即單斗-卡車運(yùn)輸工藝，采用自上而下分臺(tái)階緩幫開(kāi)采的方法，液壓反鏟分層開(kāi)挖下裝車或者平裝車。施工應(yīng)做到整體擴(kuò)幫，使采場(chǎng)均衡協(xié)調(diào)、有序推進(jìn)。

2.2 剝離工程施工技術(shù)

2.2.1 采裝施工技術(shù)

1）分層剝離按照從上至下的原則，分平盤(pán)多工作面開(kāi)挖，每個(gè)平盤(pán)高度12 m，分4 次開(kāi)挖完成，先施工高處作業(yè)平盤(pán)，然后逐級(jí)降低高程。剝離方式按“橫向分層、縱向分段、兩段同步、階梯掘進(jìn)”的原則進(jìn)行。當(dāng)多個(gè)作業(yè)平盤(pán)同時(shí)施工時(shí)，平盤(pán)寬度宜不小于40 m；同一作業(yè)平臺(tái)上相鄰2 個(gè)挖掘機(jī)距離不應(yīng)低于50 m。

每臺(tái)采裝設(shè)備配有獨(dú)立的工作區(qū)間，當(dāng)剝離強(qiáng)度增大且采裝空間緊張時(shí)，可采取2 臺(tái)采裝設(shè)備在一個(gè)工作區(qū)間工作。但2 臺(tái)采裝設(shè)備不應(yīng)互相干擾。采掘作業(yè)方式如圖1 所示。

圖1 采掘作業(yè)方式示意圖（一）

方法一：臺(tái)階高度3 m，采用單臺(tái)階、液壓反鏟后退式下挖、下裝車作業(yè)，物料直接由液壓反鏟回轉(zhuǎn)卸在自卸卡車廂斗內(nèi)，通過(guò)礦山運(yùn)輸?shù)缆愤\(yùn)至排土場(chǎng)。

方法二：臺(tái)階高度6 m，液壓反鏟采用上下組合臺(tái)階作業(yè)，上挖3 m，下挖3 m。2 個(gè)6 m 臺(tái)階最終并段形成12 m 作業(yè)臺(tái)階，物料直接由液壓反鏟回轉(zhuǎn)卸在自卸卡車廂斗內(nèi)，通過(guò)礦山運(yùn)輸?shù)缆愤\(yùn)至棄土場(chǎng)。采掘作業(yè)方式如圖2 所示。

圖2 采掘作業(yè)方式示意圖（二）

2）采裝施工要嚴(yán)格按照規(guī)范及設(shè)計(jì)施工，其主要技術(shù)參數(shù)詳見(jiàn)表2。

表2 主要技術(shù)參數(shù)表

3）采裝作業(yè)措施：①勺斗容積和物料塊度一定要與汽車載重相適應(yīng)。②單面裝車作業(yè)，在挖掘機(jī)裝車前，挖掘機(jī)駕駛員示意車輛可以進(jìn)入，待車輛行駛至裝車地點(diǎn)停車后；兩面裝的時(shí)候，車頭裝的時(shí)候，車可以提前到裝車的位置，后面裝的時(shí)候，用挖掘機(jī)斗把車指引到裝車的位置。③汽車出入采掘工作場(chǎng)地時(shí)，汽車距離挖掘機(jī)在下列范圍內(nèi)挖掘機(jī)不得回轉(zhuǎn)，出車為20 m，進(jìn)車為30 m。④要保證裝車質(zhì)量，不得偏裝一側(cè)，要做到四角平衡，并按核定數(shù)量裝車。⑤裝車時(shí)嚴(yán)禁勺斗從汽車駕駛室上方越過(guò)。

2.2.2 道路運(yùn)輸施工技術(shù)

運(yùn)輸車輛采用額定載重65 t 自卸車88 臺(tái)。挖機(jī)裝車完畢，經(jīng)檢測(cè)滿足安全行駛要求后即可向排土場(chǎng)運(yùn)輸，運(yùn)輸時(shí)車輛速度不要大于30 km/h，拐彎時(shí)車速不得大于15 km/h；車輛前后間距不要太近；道路會(huì)合或者分叉路口要設(shè)置警示標(biāo)志以及指路標(biāo)志；在路口會(huì)車時(shí)，空車讓重車先行；倒土?xí)r不要過(guò)快，防止車體因重心后移而使車體反轉(zhuǎn)、傾覆；每次倒土完畢，車斗完全復(fù)位后方可駛離排土場(chǎng)；尤其應(yīng)該注意的是在能見(jiàn)度不足30 m 的情況下一定要停止作業(yè)。

在露天礦坑工作區(qū)周圍、臺(tái)階聯(lián)絡(luò)道和礦巖道路的兩側(cè)、排棄場(chǎng)的頂部以及在其他車輛運(yùn)行或有潛在危險(xiǎn)的區(qū)域，要用適合的土料修建安全擋墻，計(jì)劃配置1 臺(tái)挖掘機(jī)、1 臺(tái)裝載機(jī)進(jìn)行擋墻修筑。頂部寬度不應(yīng)小于1 m、高度不應(yīng)小于1 m，邊坡坡度為1∶1 修筑擋墻。安全擋墻現(xiàn)場(chǎng)施工圖如圖3 所示。

圖3 安全擋墻現(xiàn)場(chǎng)施工圖

2.2.3 排土施工技術(shù)

排土方式采用推土機(jī)沿廢石場(chǎng)邊緣縱向排土，配置3 臺(tái)排土設(shè)備，當(dāng)推土機(jī)用于工作面整理時(shí)由裝載機(jī)臨時(shí)替補(bǔ)。棄土場(chǎng)采用自卸汽車加推土機(jī)的聯(lián)合排放，采用自下而上覆蓋式排土工藝、多臺(tái)階堆存的方式。

排土?xí)r由自卸卡車將廢土石翻卸至排土線上，再由推土機(jī)/前裝機(jī)推至排土線下，推土機(jī)/前裝機(jī)在向下推土的過(guò)程中要求留有3%的反坡，為保證卡車安全作業(yè)，要求沿排土線修筑安全土擋，土擋高度要求不小于汽車輪胎直徑的2/5，底寬不小于2.5 m。

當(dāng)排棄物料含水量較少、邊坡穩(wěn)定性較好時(shí)采用邊緣排土，當(dāng)排棄物料含水量較大、邊坡穩(wěn)定性較差、不適合邊緣排土?xí)r采用場(chǎng)地排土。

排土場(chǎng)為外排土場(chǎng)。排土臺(tái)階段高為20 m；排土臺(tái)階坡面α=33°；最小工作平盤(pán)寬度90 m；以水平方式進(jìn)行條帶排棄，排土方式采用邊緣排土與場(chǎng)地排土相結(jié)合。

2.2.4 疏干排水施工技術(shù)

1）采掘場(chǎng)防排水。根據(jù)水源來(lái)源方式防排水方案如下：地表徑流采取在生活區(qū)及開(kāi)采境界外設(shè)置截洪溝，攔截地表徑流、防止匯入到采場(chǎng)、設(shè)置排水明渠導(dǎo)流出境界線外；或者是在采場(chǎng)最低水平設(shè)置集水坑安裝水泵抽取外排。

2）棄土場(chǎng)防排水。當(dāng)發(fā)生暴雨時(shí)，在棄土場(chǎng)表面會(huì)形成徑流，在棄土場(chǎng)排土?xí)r修設(shè)不小于3%～5%的排水坡度，將地表徑流引入棄土場(chǎng)周圍的截水溝；由于棄土場(chǎng)堆填物料以松散材料為主，因此部分降雨會(huì)滲入棄土場(chǎng)內(nèi)，在排土過(guò)程中將大塊巖石排棄在底層形成滲流通道將水引至廢石場(chǎng)下方的沖溝內(nèi)；而棄土場(chǎng)外圍的地表徑流，可自行流入到?jīng)_溝內(nèi)。

3）運(yùn)輸?shù)缆贩琅潘＿\(yùn)輸?shù)缆贩琅潘疄榈缆窓M坡兩側(cè)做3%的坡度，在兩側(cè)制作M7.5 漿砌石梯形結(jié)構(gòu)排水溝，上口寬80 cm，下口寬40 cm，深50 cm，底板、側(cè)墻厚30 cm。

2.2.5 邊坡防護(hù)施工技術(shù)

1）常規(guī)施工：常規(guī)開(kāi)挖是隨著臺(tái)階開(kāi)挖全段分層刷坡、裝車。個(gè)別少量不到位的部位采取破碎錘清理，而后開(kāi)挖、修整到設(shè)計(jì)位置。

2）分層采裝：邊坡質(zhì)量要求較高時(shí)（如永久邊坡），邊坡可采用分層刷坡施工。

考慮到工期較長(zhǎng)，配置邊坡雷達(dá)檢測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)利用自主發(fā)明的“一種邊坡巖體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”實(shí)用性國(guó)家專利進(jìn)行邊坡研究，確保邊坡隨時(shí)處于監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)。

2.3 剝離工程施工安全關(guān)鍵技術(shù)

2.3.1 黏土層開(kāi)挖

黏土層開(kāi)挖時(shí)容易形成邊坡不穩(wěn)定，所以開(kāi)挖時(shí)注意以下幾點(diǎn)。

1）基底有足夠的坡度，邊坡坡度按設(shè)計(jì)要求放坡，如果沒(méi)有設(shè)計(jì)要求執(zhí)行規(guī)范要求，避免隨意切割坡腳。

2）做好地質(zhì)勘查、施工現(xiàn)場(chǎng)勘查工作。

3）邊坡附近不允許行車、排水溝應(yīng)靠臺(tái)階內(nèi)側(cè)。

4）挖裝過(guò)程中，反鏟的挖裝平臺(tái)在靠近石渣面留有適當(dāng)?shù)木彌_溝，確保石渣滑落時(shí)不會(huì)滾至挖裝平臺(tái)上。

2.3.2 黏土層道路維護(hù)

黏土層下雨容易造成車輛打滑，所以黏土層道路上鋪設(shè)50 cm 厚山皮石，使用壓路機(jī)壓實(shí)，并對(duì)道路經(jīng)常進(jìn)行維修，保持平整。

2.3.3 黏土卸載

黏土裝箱時(shí)，容易造成與車廂的粘連，采用在車廂內(nèi)鋪設(shè)PVC 塑料板方法，防止黏土粘連。

2.3.4 煤頂板施工

施工至煤頂板范圍時(shí)，采用小型機(jī)械施工，防止煤土混合造成煤炭污染。

1）進(jìn)入煤頂板層時(shí)，安排有經(jīng)驗(yàn)的負(fù)責(zé)人，進(jìn)行專門(mén)指揮作業(yè)，遇到煤層時(shí)放緩速度。

2）配備清理挖機(jī)，在裝土挖機(jī)大面積進(jìn)行挖除后，再配備小型挖機(jī)在后面進(jìn)行清理，小型卡車裝載清運(yùn)，清除至煤層后通知業(yè)主進(jìn)行驗(yàn)收。

2.3.5 出水層施工

1）防排水設(shè)計(jì)應(yīng)為礦山總體設(shè)計(jì)的一部分，與礦山總體設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行。

2）樹(shù)立“以防為主，防排結(jié)合”的原則。

3）工程技術(shù)人員在施工前要針對(duì)防排水進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，在施工過(guò)程中要做好監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)工作。

4）各項(xiàng)工作嚴(yán)格落實(shí)到人，做到各負(fù)其責(zé)。

5）摸清礦區(qū)及附近地表水流系統(tǒng)及匯水面積、河道溝渠匯水情況、疏水能力、積水區(qū)及水利工程現(xiàn)狀及規(guī)劃，以及當(dāng)?shù)厝兆畲蠼涤炅?、歷年最高洪水位等情況，建立健全防水排水系統(tǒng)，并結(jié)合礦區(qū)特點(diǎn)，切實(shí)做到防患于未然。

6）出水層水流視地形設(shè)置排水溝和集水井，無(wú)法排出部分，使用抽水泵進(jìn)行排水。

7）每年雨季前，應(yīng)由項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人組織一次防水檢查，并編制防水計(jì)劃，并在雨季來(lái)臨前完成防水預(yù)防工作。

8）地面排水系統(tǒng)要設(shè)置合理，攔截水不要流入采煤區(qū)。排水設(shè)備、設(shè)施能力應(yīng)滿足排水要求。

9）采場(chǎng)的總出入溝、平硐口、排水井口和工業(yè)場(chǎng)地的防洪措施要滿足安全要求。

10）當(dāng)防排水情況出現(xiàn)變化時(shí)，要進(jìn)行相應(yīng)的變化管理程序，變化影響的信息應(yīng)得到充分更新。

11）對(duì)出水層邊坡進(jìn)行測(cè)量沉降觀測(cè)，防止流水造成邊坡失穩(wěn)坍塌。

3 結(jié)束語(yǔ)

露天煤礦剝離工程看似難度不大，實(shí)際是一項(xiàng)系統(tǒng)性的技術(shù)工作，施工安全尤為重要，針對(duì)關(guān)鍵部位、難點(diǎn)，需要制定專項(xiàng)的技術(shù)措施，以此來(lái)保障施工進(jìn)度、效益及質(zhì)量。因此，更要在既有施工經(jīng)驗(yàn)上優(yōu)化，認(rèn)真科研施工技術(shù)，保障施工安全。