矿山总图台阶式竖向布置的依据和要点

作者:小傅 , 分类:总图设计软件GPCADZ , 浏览:1299 , 评论:0

       今天转载一篇由中国恩菲工程技术有限公司,刘永红撰写的《浅述矿山总图台阶式竖向布置》,主要讲解了在山区或高丘陵建矿山的总图设计中,总图的竖向设计多采用台阶式布置形式,场地台阶式布置增加了场地的不稳定性,同时边坡治理、场地排雨水、综合管网的难度性增大,各标高与采选工艺流程的协调会因工程不同带来局限性或适应性。针对矿山总图台阶式竖向布置的特点,以矿山所建选厂为例,分析了其台阶式场地竖向布置的特点,根据该选厂场地的地形地势,对选厂的功能区域进行了合理的划分,并介绍了台阶的衔接、整平和排雨水方式,以供类似矿山工程参考借鉴。

     矿山总图设计、总平面布置、竖向设计是总图运输设计的重要内容,这三者密切联系,不可分割。对于地形范围大、地形起伏大的场地,在总图设计时,按照工艺流程布局安排功能分区、设施位置,不仅要满足总图设计要求的平面布局关系,还受到竖向高程关系的影响。因此,在规划场地平面布置的同时还需要考虑兼顾场地竖向功能要求,以降低工程成本,保证场地建设和使用经济合理。

       1、总图竖向布置形式的选择依据

       常见的竖向布置形式有平坡式、台阶式以及两者结合的混合布置形式。平坡式又分为水平型、斜面型和组合型。平坡式的竖向布置适应地形起伏不大,流程不太需要自流的工艺设施场地;台阶式的竖向布置适应地形起伏较大,流程需要自流而节能的工艺设施场地。

       虽然平坡式布置能为建筑物提供良好的平整条件和为道路或铁路提供良好的技术条件,但是对于山区建厂企业,平坡式布置形式平整场地的土石方量大,建筑物布置困难,多采用台阶式布置形式。

       采用台阶式布置,能够充分利用地形,减少场地平整的土石方量和建筑物基础的工程量,且排水条件较好。在设计时,结合企业工艺流程,通过合理安排建筑物布局,规划台阶的个数、宽度和高度,并与明沟、跌水、护坡、挡土墙等构筑物协同考虑,可有效克服台阶式布置道路、铁路连接困难的问题,满足企业的交通运输要求。在台阶式布置时,充分借用自然地形特点,实现物流自流,可节省运输成本。

        竖向布置形式的选择一般遵循下列三个基本条件:①在自然地形坡度不大于3%,场地平整宽度不大时,宜采用平坡式布置;②当自然地形坡度大于3%,或自然地形坡度虽小于3%,但场地平整宽度较大时,宜采用台阶式布置;③当地形坡度有缓有陡时,可考虑平坡和台阶混合式。

      场地台阶整平方式的选择遵循两个条件:①一般在建构筑物布置比较密集的地带,可采用连续式场地整平方式;②分散的、单栋的建构筑物、堆场、可采用重点式场地整平。

       2、台阶式布置要点

       2.1 台阶划分的原则

       1)按采选工艺流程划分台阶,可以把工艺流程紧密的布置在同一个台阶上。

       2)为了减少铁路技术难度,把之间有铁路联系的生产区放在一个台阶上。

       3)台阶平台走向顺等高线布置,台阶间护坡连接形式需注意地质条件是的要求。

       4)区别对待主要台阶和次要台阶,先满足主要台阶的生产运输等方面的要求。

       5)按生产工艺流程形成由高到低的阶梯系统,台阶数量应适当。

       6)现代施工均采用大型机械设备,台阶面积、宽度要足够,满足施工要求,不宜太分散。

       2.2 台阶宽度和高度

       决定台阶宽度的因素主要有:生产规模、运输特点、工艺性质、总平面布置形式等。在同一个台阶上,要看所布置的建筑物尺寸,道路宽度,铁路要求,管网线路多少,以及生产期作业、检修、安全消防等而定。如选矿磨矿厂房宽度为33m,通道宽度9m,建筑物距离台阶坡顶线4~5m,加上排水沟所需宽度1m,该台阶宽度应为47~48m。

        决定台阶高度的因素主要有:采矿和选矿工艺流程,物料运输方式选择;山体坡面坡度和设计台阶宽度;建构筑物基础形式,如采用深基坑或桩基,台阶高度可高。如选矿磨矿车间和浮选车间之间的高差,为了满足工艺自流要求,磨矿车间的所磨精矿经过自流至浮选车间浮选槽工艺要求在车间距离小于15m内时高差为8m,则两车间所在平台要求高差为8m。

       2.3 台阶的衔接

       台阶的衔接一般可采用边坡和挡土墙。采用边坡可节约投资,但台阶和台阶间距会变大,会不利于重力运输物料,在工程地质条件较好、边坡稳定地段,挖方边坡和填方边坡坡率可参考表1的数值,做成植被、浆砌片石护坡;边坡不稳定地段,需利用锚喷、锚杆(索)、锚杆(索)挡墙护坡。利用挡土墙工程量大、投资高、占地少,挡土墙多用浆砌片石重力式挡土墙,此型式挡土墙取材较易,施工简便、形式单一等特点,借自重拦挡土推力,以做到稳定边坡的效果。重力式挡土墙结构断面可分为仰斜式、俯斜式、垂直式三种。

       1)仰斜式挡土墙,断面形式土推力小,断面小,工程造价低,多不使用在填方地段,墙顶宽度应大于0.5m,边坡角应小于土壤内摩擦角,坡面坡度与墙背坡度不小于1∶0.5。

       2)俯斜式挡土墙,断面形式土堆力大、断面大、工程造价高,多不用于挖方地段。

       3)垂直式挡土墙,断面形式土堆力不大、断面小、工程造价低,填挖方地段均可用,在矿山采用最广,墙坡面角、墙顶宽度、破裂角类似仰斜式。

       2.4 台阶排雨水

       矿山台阶式场地排雨水根据场地、道路、铁路运输系统,以及台阶上建构筑物布置,分片汇水,布置排水沟或管,台阶与台阶处布置分段跌水、局部急流槽、跌水井等设施。矿山多采用明沟排水,沿道路、铁路、挡土墙、边坡脚处布置。

       场地整平排雨水坡度一般场地不应小于3‰,对于易被冲刷的土壤,应小于6‰,土质好,又不影响运输条件的局部地段,困难时可采用10‰。场地坡度根据经验一般整平坡度见表2。

        2.5 台阶场地安全措施

        边坡坡脚距建构筑物的距离要满足采光、通风、排水、基坑对护坡稳定性要求,一般应大于2.0m。

       台阶坡顶与建构筑物的距离应阻止建构筑物基础侧压力对护坡的影响,处于稳定土坡顶上的建构筑物,基础最外边缘到坡顶距离不大于3.0 m时,基础最外边缘至坡顶的水平距离需按下式计算。

        管桩基础:L≥3.5B-D/tana

        基坑基础:L≥2.5B-D/tana

        式中:L 为基础最外边缘至坡顶的水平距离(m);B为垂直坡顶边缘线的基础宽度(m);D 为基础埋置深度(m);a 为边坡坡角(°)。台阶式场地边坡坡角大于45°、坡高大于8m时,要根据现行的规定进行坡体有限元稳定性验算。

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