露天采坑回填治理方法与流程

本发明涉及露天矿山回填技术领域，具体为一种露天采坑回填治理方法。

背景技术：

在矿山开采中为了保护开采环境，防止采空区过大造成地势下陷，同时为了保证新的开采工作区的安全，对采空区回填是必不可少的重要工程，但是现有的回填治理工程中，大多数对于回填排料作业的流程不够完善，回填排料的效率较低，耽误工期，对于回填排料区周边及卸料区未能进行实时监测，没有有效措施去应对和防治发生沉降等紧急情况，易引发安全事故，而且施工成本增高；为此，我们提出一种露天采坑回填治理方法，充分保证工作面人员和设备安全前提下，最大限度提高工作面的生产效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种露天采坑回填治理方法，以解决上述背景技术中提出的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种露天采坑回填治理方法，包括以下步骤：

s1：划分回填排料区区段，具体包括：

根据采坑周长、危险级别划、车辆作业时间、作业场地以及露天采坑边坡稳定性等因素，沿采坑东、南、西和北侧划分多个回填排料区；

s2：布置监测桩，具体包括：

s2.1：在回填排料区每隔25~35m设立变形监测桩，并进行排土作业面变形监测，主要监测水平、竖向位移监测，频率是早晚各一次；

s2.2：沉降未稳定的挡土墙处每隔10~20m设置一监测桩，并形成附和路线的结点网，主要监测水平、竖向位移监测，频率是早晚各一次；

s2.3：挡土墙外3~5m处测点沿露天采坑周边每隔25~40m设置一监测桩，形成独立的闭合环，主要监测水平、竖向位移，频率是早晚各一次；

s2.4：在沉降裂缝区布置多个监测桩，主要监测距永久固定监测桩尺量沉降裂缝区，频率是早一次；

s3：排废石作业，具体包括：

按照三作业段循环作业流程进行排废石作业；

s4：沉降裂缝区回填作业，具体包括：

s4.1：用挖掘机在裂缝远离露天采坑外侧重新施作挡土墙，挡土墙标准比较正常区加高加宽，并清理裂缝内侧废石至采坑，挡土墙为动态形式存在，但挡土墙始终要在当天工前确认时发现裂缝的外侧；

s4.2：裂缝距露天采坑较远时，挖掘机辅助推土机或装载机将废石回填至坑内，沉降裂缝区每循环回填料的过程中，保持3~5%的坡度，形成反坡，确保卸载车辆的安全，确保在沉降裂缝区无任何人员及设备作业；

s4.3：在采坑边缘修建新的挡土墙，依次整体向前滚填推进，沉降裂缝区排料不集中，不超量排料，缩短作业时间。

优选的，s1中包括多个回填排料区，每个回填排料区均分为200~500m/个，每个回填排料区有3~5个卸料作业段，每个卸料作业段分为50~100m/个，每个回填排料区钻专门增设大块石集中排料点卸料作业段。

优选的，所述s1中露天采坑周边约500~800m范围不进行排土作业，同时回填排料区应避开边坡。

优选的，所述s2中所说的挡土墙高度不小于轮胎直径的3/5，上顶宽度不小于轮胎直径的2/5，下底宽不小于轮胎直径的1.5倍。

优选的，所述s2中监测桩埋设采用人工挖掘或机械掏槽的方式进行埋设，周围用不小于c20的混凝土填充，测桩采用带有十字丝的、直径不小于14cm的钢筋或钎杆，埋深得不小于0.5m，监测桩与地面向平，套着贴有反光条的pvc管进行警示保护，以免碾压损坏。

优选的，所述s2中采用unistrongrtk观测，待圆水准气泡居中且在固定解状态下记录保存外业观测数据。

优选的，所述s2中需要监测桩的位移和高差、阶段变形速率、累计沉降量等数据。

优选的，所述s2中当监测值超过有关标准或场地条件变化较大时，应加密观测；当有危险事故征兆时，则须加密监测，其中对于挡土墙处监测桩，速率报警值是水平、竖向位移变化量2.0cm/d(连续三天)，累计报警是10cm；对于挡土墙外3-5m处监测桩，速率报警值是水平、竖向位移变化量0.5cm/d(连续三天)，累计报警值是5cm；对于沉降裂缝区处监测桩，速率报警值是距永久固定监测桩尺量沉降裂缝区2.0cm/d(连续三天)，累计报警值是20cm。

优选的，所述s2中四周回填过程中监测桩测得的变形速率小于1mm/d，可认为进入稳定阶段，即可停止该区的监测。

优选的，所述s3中，各班组回填排料区内分三个作业段，第n日若在第一作业段排废石，第n+1日则在第二作业段排废石，第n+2日则在第三作业段排废石，第n+3日转至第一作业段排废石，以此类推，三日为一个循环。

优选的，所述s3中，装运排的原则以取土场近坑区装运，则排至远取回填排料区；取土场远坑区装运，则排至近取回填排料区，以此原则运距得到综合，疏导排料区自卸车，避免作业段内车辆过于密集繁忙造成安全隐患。

优选的，所述s3中按三区段循环回填作业稳定两日后的回填排料区，在当日工前安全确认时，用从监测桩至裂缝处用尺量方式测量距离并记录，累计数据观察裂缝发展规律，安全确认完毕后，自卸车卸料。

优选的，所述s3中初期回填向前推进时，需要采用监测桩对露天采坑边坡进行实时监测，加密检测周期并在挡土墙上加密增设临时监测桩，在同一排土循环周期内以及时掌握沉降位移情况，并做出预警，若出现预警，及时封闭，并做一日两次监测。

优选的，所述s3中大块废石与细石分不同卸料作业段排料，下一个循环则转换卸料作业段，上一循环排细石点处此循环则排大石，依此循环排料，特大块废石在特定卸料作业段集中排料，避免混填造成大石在细石表面滞留，形成“鼓肚”现象，造成突然滑塌。

优选的，所述s3中每个作业段则有两日沉降稳定时间，有一定时间做排土推进过程的安全确认和沉降位移观测，若沉降位移超过预警值，则视为排土危险区，继续增加沉降稳定周期，并分析原因，做相应措施。

优选的，所述s4中施工中若发现边坡产生裂缝、沉降等安全隐患立即停止卸车作业，加强监测，制定安全施工措施，待沉降趋于稳定后才能恢复施工，暴雨、大风、沙尘暴等异常天气时立即停止现场所有作业。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明涉及的露天矿山回填治理的排卸方法，通过将回填排料区作业优化，回填排料区作业优化从划分回填排料区区段、三作业段循环作业流程、增设大块石集中卸料作业段、沉降裂缝区回填作业流程四方面管控，达到作业优化目的，回填排料的效率得到较大提高；对回填排料区周边及卸料点的变形实施监测，并对可能发生的危险及施工安全的隐患或事故提供及时、准确的预报，以便及时采取有效措施，避免事故的发生；合理科学的控制施工成本，避免沉降带来的场地二次平整所产生的人工费、机械费等。

附图说明

图1为本发明回填排料施工示意图；

图2为本发明回填排料区划分示意图；

图3为本发明挡土墙及监测桩布置示意图。

图中：1、回填排料区；2、挡土墙；3、边坡；4、沉降裂缝区；5、监测桩；6、露天采坑；7、反坡；8、一队回填排料区；9、二队回填排料区；10、三队回填排料区；11、四队回填排料区；12、排土作业面；13、大块石集中排料点卸料作业段。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以新疆某露天矿为例，该露天矿采坑回填总量为3724.48万m3，露天采坑地表东西最长约800m、南北最宽约700m，深度160m。

如图1~3所示，本发明提供一种技术方案：一种露天采坑回填治理方法，包括以下步骤：

s1：划分回填排料区1区段，具体包括：

根据采坑周长，根据危险级别划分出回填排料区1，露天采坑6约670m范围不进行排土作业，区段划分起始坐标：（x4556054.73，y528122.987，z1154.929）~（x4556066.031，y527551.031，z1157.48），考虑现场车辆作业时间、作业场地以及露天采坑边坡3的稳定性等因素，设计沿着采坑东、南、西侧划分四个回填排料区1（见图2）；

s2：布置监测桩5，具体包括：

s2.1：在回填排料区1每隔25m设立变形监测桩5，并进行排土作业面12变形监测，主要监测水平、竖向位移监测，频率是早晚各一次；

s2.2：沉降未稳定的挡土墙2处每隔10m设置一监测桩5，并形成附和路线的结点网，主要监测水平、竖向位移监测，频率是早晚各一次；

s2.3：挡土墙2外5m处测点沿露天采坑6周边每隔40m设置一监测桩5，形成独立的闭合环，主要监测水平、竖向位移，频率是早晚各一次；

s2.4：在沉降裂缝区4布置多个监测桩5，主要监测距永久固定监测桩5尺量沉降裂缝区4，频率是早一次；

s3：排废石作业，具体包括：

按照三作业段循环作业流程进行排废石作业；

s4：沉降裂缝区4回填作业，具体包括：

s4.1：用挖掘机在裂缝远离露天采坑6外侧重新施作挡土墙2，挡土墙2标准比较正常区加高加宽，并清理裂缝内侧废石至采坑，挡土墙2为动态形式存在，但挡土墙始终要在当天工前确认时发现裂缝的外侧；

s4.2：裂缝距露天采坑6较远时，挖掘机辅助推土机或装载机将废石回填至坑内，沉降裂缝区4每循环回填料的过程中，保持3%的坡度，形成反坡3，确保卸载车辆的安全，确保在沉降裂缝区4无任何人员及设备作业；

s4.3：在采坑边缘修建新的挡土墙2，依次整体向前滚填推进，沉降裂缝区4排料不集中，不超量排料，缩短作业时间。

优选的，s1中包括多个回填排料区1，每个回填排料区1均分为420m/个，每个回填排料区1有3个卸料作业段，每个卸料作业段分为100m/个，每个回填排料区1钻专门增设大块石集中排料点卸料作业段13。

优选的，所述s1中包括四个排土区回填排料区1，坐标如下：一队排土区回填排料区8(x4555619.505，y527447.893，z1160.994)~(x4555496.44，y527822.297，z1157.875)；二队排土区回填排料区9(x4555496.44，y527822.297，z1157.875)~(x4555718.584，y528170.794，z1153.552)；三队排土区回填排料区10(x4555619.505，y527447.893，z1160.994)~(x4556016.183，y527502.411，z1157.93)；四队排土区回填排料区11(x4556054.73，y528122.987，z1154.929)~(x4555718.584，y528170.794，z1153.552)。

优选的，所述s2中所说的挡土墙2高度不小于轮胎直径的3/5，上顶宽度不小于轮胎直径的2/5，下底宽不小于轮胎直径的1.5倍。

优选的，所述s2中监测桩5埋设采用人工挖掘或机械掏槽的方式进行埋设，周围用不小于c20的混凝土填充，测桩采用带有十字丝的、直径不小于14cm的钢筋或钎杆，埋深得不小于0.5m，监测桩5与地面向平，套着贴有反光条的pvc管进行警示保护，以免碾压损坏。

优选的，所述s2中采用unistrongrtk观测，待圆水准气泡居中且在固定解状态下记录保存外业观测数据。

优选的，所述s2中需要监测桩5的位移和高差、阶段变形速率、累计沉降量等数据。

优选的，所述s2中当监测值超过有关标准或场地条件变化较大时，应加密观测；当有危险事故征兆时，则须加密监测，其中对于挡土墙2处监测桩5，速率报警值是水平、竖向位移变化量2.0cm/d(连续三天)，累计报警是10cm；对于挡土墙2外5m处监测桩5，速率报警值是水平、竖向位移变化量0.5cm/d(连续三天)，累计报警值是5cm；对于沉降裂缝区4处监测桩5，速率报警值是距永久固定监测5尺量沉降裂缝区4为2.0cm/d(连续三天)，累计报警值是20cm。

优选的，所述s2中四周回填过程中监测桩5测得的变形速率小于1mm/d，可认为进入稳定阶段，即可停止该区域的监测。

优选的，所述s3中，各班组回填排料区1内分三个作业段，第n日若在第一作业段排废石，第n+1日则在第二作业段排废石，第n+2日则在第三作业段排废石，第n+3日转至第一作业段排废石，以此类推，三日为一个循环。

优选的，所述s3中，装运排的原则以取土场近坑区装运，则排至远取回填排料区1；取土场远坑区装运，则排至近取回填排料区1，以此原则运距得到综合，疏导排料区自卸车，避免作业段内车辆过于密集繁忙造成安全隐患。

优选的，所述s3中按三区段循环回填作业稳定两日后的回填排料区1，在当日工前安全确认时，用从监测桩5至裂缝处用尺量方式测量距离并记录，累计数据观察裂缝发展规律，安全确认完毕后，自卸车卸料。

优选的，所述s3中初期回填向前推进时，需要采用监测桩5对露天采坑边坡6进行实时监测，加密检测周期并在挡土墙2上加密增设临时监测桩5，在同一排土循环周期内以及时掌握沉降位移情况，并做出预警，若出现预警，及时封闭，并做一日两次监测。

优选的，所述s3中大块废石与细石分不同卸料作业段排料，下一个循环则转换卸料作业段，上一循环排细石点处此循环则排大石，依此循环排料，大块石集中排料点卸料作业段13集中排料，避免混填造成大石在细石表面滞留，形成“鼓肚”现象，造成突然滑塌。

优选的，所述s3中每个作业段则有两日沉降稳定时间，有一定时间做排土推进过程的安全确认和沉降位移观测，若沉降位移超过预警值，则视为排土危险区，继续增加沉降稳定周期，并分析原因，做相应措施。

优选的，所述s4中施工中若发现边坡3产生裂缝、沉降等安全隐患立即停止卸车作业，加强监测，制定安全施工措施，待沉降趋于稳定后才能恢复施工，暴雨、大风、沙尘暴等异常天气时立即停止现场所有作业。

本发明涉及的露天矿山回填治理的排卸方法，通过将回填排料区作业优化，回填排料区作业优化从划分回填排料区区段、三作业段循环作业流程、增设大块石集中卸料作业段、沉降裂缝区回填作业流程四方面管控，达到作业优化目的，回填排料的效率得到较大提高；对回填排料区周边及卸料点的变形实施监测，并对可能发生的危险及施工安全的隐患或事故提供及时、准确的预报，以便及时采取有效措施，避免事故的发生；合理科学的控制施工成本，避免沉降带来的场地二次平整所产生的人工费、机械费等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种露天采坑回填治理方法，其特征在于，包括以下步骤：

s1：划分回填排料区区段，具体包括：

根据采坑周长、危险级别划、车辆作业时间、作业场地以及露天采坑边坡稳定性等因素，沿采坑东、南、西和北侧划分多个回填排料区；

s2：布置监测桩，具体包括：

s2.1：在回填排料区每隔25~35m设立变形监测桩，并进行排土作业面变形监测；

s2.2：沉降未稳定的挡土墙处每隔10~20m设置一监测桩，并形成附和路线的结点网；

s2.3：挡土墙外3~5m处测点沿露天采坑周边每隔25~40m设置一监测桩，形成独立的闭合环；

s2.4：在沉降裂缝区布置多个监测桩，主要监测距永久固定监测桩尺量沉降裂缝区，频率是早一次；

s3：排废石作业，具体包括：

按照三作业段循环作业流程进行排废石作业；

s4：沉降裂缝区回填作业，具体包括：

s4.1：用挖掘机在裂缝远离露天采坑外侧重新施作挡土墙，挡土墙标准比较正常区加高加宽，并清理裂缝内侧废石至采坑，挡土墙为动态形式存在，但挡土墙始终要在当天工前确认时发现裂缝的外侧；

s4.2：裂缝距露天采坑较远时，挖掘机辅助推土机或装载机将废石回填至坑内，沉降裂缝区每循环回填料的过程中，保持3~5%的坡度，形成反坡，确保卸载车辆的安全，确保在沉降裂缝区无任何人员及设备作业；

s4.3：在采坑边缘修建新的挡土墙，依次整体向前滚填推进，沉降裂缝区排料不集中，不超量排料，缩短作业时间。

2.根据权利要求1所述的一种露天采坑回填治理方法，其特征在于：所述s1中包括多个回填排料区，每个回填排料区均分为200~500m/个，每个回填排料区有3~5个卸料作业段，每个卸料作业段分为50~100m/个，每个回填排料区钻专门增设大块石集中排料点卸料作业段。

3.根据权利要求1所述的一种露天采坑回填治理方法，其特征在于：所述s1中露天采坑周边约500~800m范围不进行排土作业，同时回填排料区应避开边坡滑塌区。

4.根据权利要求1所述的一种露天采坑回填治理方法，其特征在于：所述s2中所说的挡土墙高度不小于轮胎直径的3/5，上顶宽度不小于轮胎直径的2/5，下底宽不小于轮胎直径的1.5倍。

5.根据权利要求1所述的一种露天采坑回填治理方法，其特征在于：所述s2中监测桩埋设采用人工挖掘或机械掏槽的方式进行埋设，周围用不小于c20的混凝土填充，测桩采用带有十字丝的、直径不小于14cm的钢筋或钎杆，埋深得不小于0.5m，监测桩与地面向平，套着贴有反光条的pvc管进行警示保护，以免碾压损坏。

6.根据权利要求1所述的一种露天采坑回填治理方法，其特征在于：所述s2中采用unistrongrtk观测，待圆水准气泡居中且在固定解状态下记录保存外业观测数据。

7.根据权利要求1所述的一种露天采坑回填治理方法，其特征在于：所述s2中需要监测桩的位移和高差、阶段变形速率、累计沉降量等数据。

8.根据权利要求1所述的一种露天采坑回填治理方法，其特征在于：所述s2中当监测值超过有关标准或场地条件变化较大时，应加密观测；当有危险事故征兆时，则须加密监测，其中对于挡土墙处监测桩，速率报警值是水平、竖向位移变化量2.0cm/d，累计报警是10cm；对于挡土墙外3-5m处监测桩，速率报警值是水平、竖向位移变化量0.5cm/d(连续三天)，累计报警值是5cm；对于沉降裂缝区处监测桩，速率报警值是距永久固定监测桩尺量沉降裂缝区2.0cm/d(连续三天)，累计报警值是20cm。

9.根据权利要求1所述的一种露天采坑回填治理方法，其特征在于：所述s2中四周回填过程中监测桩测得的变形速率小于1mm/d，可认为进入稳定阶段，即可停止该区的监测。

10.根据权利要求1所述的一种露天采坑回填治理方法，其特征在于：所述s3中，各班组回填排料区内分三个作业段，第n日若在第一作业段排废石，第n+1日则在第二作业段排废石，第n+2日则在第三作业段排废石，第n+3日转至第一作业段排废石，以此类推，三日为一个循环。

11.根据权利要求1所述的一种露天采坑回填治理方法，其特征在于：所述s3中，装运排的原则以取土场近坑区装运，则排至远取回填排料区；取土场远坑区装运，则排至近取回填排料区，以此原则运距得到综合，疏导排料区自卸车，避免作业段内车辆过于密集繁忙造成安全隐患。

12.根据权利要求1所述的一种露天采坑回填治理方法，其特征在于：所述s3中按三区段循环回填作业稳定两日后的回填排料区，在当日工前安全确认时，用从监测桩至裂缝处用尺量方式测量距离并记录，累计数据观察裂缝发展规律，安全确认完毕后，自卸车卸料。

13.根据权利要求1所述的一种露天采坑回填治理方法，其特征在于：所述s3中初期回填向前推进时，需要采用监测桩对露天采坑边坡进行实时监测，加密检测周期并在挡土墙上加密增设临时监测桩，在同一排土循环周期内以及时掌握沉降位移情况，并做出预警，若出现预警，及时封闭，并做一日两次监测。

14.根据权利要求1所述的一种露天采坑回填治理方法，其特征在于：所述s3中大块废石与细石分不同卸料作业段排料，下一个循环则转换卸料作业段，上一循环排细石点处此循环则排大石，依此循环排料，特大块废石在特定卸料作业段集中排料，避免混填造成大石在细石表面滞留，形成“鼓肚”现象，造成突然滑塌。

15.根据权利要求3所述的一种露天采坑回填治理方法，其特征在于：所述s3中每个作业段则有两日沉降稳定时间，有一定时间做排土推进过程的安全确认和沉降位移观测，若沉降位移超过预警值，则视为排土危险区，继续增加沉降稳定周期，并分析原因，做相应措施。

16.根据权利要求3所述的一种露天采坑回填治理方法，其特征在于：所述s4中施工中若发现边坡产生裂缝、沉降等安全隐患立即停止卸车作业，设置安全警戒区，加强监测，制定安全施工措施，待沉降趋于稳定后才能恢复施工，暴雨、大风、沙尘暴等异常天气时立即停止现场所有作业。

技术总结

本发明公开了一种露天采坑回填治理方法，适用于露天矿开采形成的露天采坑的生态环境治理恢复工程中使用。该方法利用露天矿排放的土和岩石等剥离物直接充填覆盖露天采坑，通过回填排料区作业优化和在回填排料区周边及卸料点实施变形监测，达到露天采坑的快速及安全回填工作的进行。包括以下步骤：划分回填排料区区段；布置监测桩；排废石作业；沉降裂缝区回填作业；本发明通过回填排料区作业优化从划分回填排料区区段、三作业段循环作业流程、增设大块石集中排料点卸料作业段，使回填排料的效率得到较大提高；同时，对回填排料区周边及卸料点的变形实施监测，并对可能发生的危险及施工安全的隐患或事故提供及时、准确的预报。

技术研发人员：王挥云;李长城;赵鑫;王继野;王有钰;潘超

受保护的技术使用者：中铁十九局集团矿业投资有限公司

技术研发日：2019.09.03

技术公布日：2020.01.03