某露天煤矿矿田面积1.936km2，采场东西长260m，南北倾向宽1040m。采场坑下东西走向长50m、南北倾向宽520m，各段开采深度具有差异性，最大77m。土石方剥离环节采取大斗容挖掘机和大吨位自卸车联合作业的方式，现场配大功率推土机，主要用于排土场集土和平土。
2 工程特点
（1）基本生活设施已经配置到位，现场场地整平作业已完成，施工用房搭建工作量较小，操作较为便捷，可提高施工效率。
（2）根据发展需求，规划生产能力为20Mt/年，为保证开采效率及产品质量，需配置先进的生产设备和实行机械化作业的模式。
（3）土石方剥离为露天煤矿开采过程中的重点环节，工作量较大但工期较宽松，作业区宽敞，便于大型机械设备的高效运行，总体来看机械设备施工条件良好。
（4）项目所在地较为偏远且工作环境相对艰苦，与外界沟通不便，需强化对员工的教育和管理，以便顺利完成各项工作。
3 土石方剥离施工技术
3.1修筑运输道路
（1）道路修整。采剥场区至排土场之间应开辟出一条便捷的运输道路，为便于运输车辆的行驶，要求路面宽度至少14.0m，路基施工过程中可填入适量碎石，以提高路基的稳定性。各台阶均通过临时道路连接，基本要求为宽度12.5m、坡度≤8%。以挖掘机和推土机为主要设备，两类设备相互协作并高效完成道路修筑作业；加强对现场情况的检验，若遇到岩石需将实际情况告知业主，采取合适的钻孔控制爆破开挖措施。待路基施工成型后于路侧修筑临时排水沟，避免现场积水现象。
（2）道路维护。由专员组成道路维修队，主要职责在于完成道路的日常维修工作，营造良好的道路通行环境，确保车辆高效、安全通行，为施工的高效开展奠定良好基础。
3.2土石方剥离
（l）拉沟及降段延深。根据开采区的工作量配置适量机械设备，划分为2~3条线，同步展开拉沟作业。随着上一平盘的逐步推进，当其达到特定程度后需及时组织降段延深施工作业，以便充分发挥出机械设备的优势，使其参与到采剥土石方施工中，在保证施工质量的前提下缩短施工时间、提高施工效率。
（2）台阶工作面开拓。采剥山坡地段工作量较大，可按照自上而下的顺序分台阶施工到位，若现场施工条件良好，可从山坡的中下部开拓。经上述工作后在山坡合适区域拉开初始工作面，此后方可进入到新台阶施工环节。采剥山坡地带的地质情况为重要影响因素，若以松软的表层土居多或绝大部分均被风化石覆盖时，可使用大功率推土机施工，准确推出合适规格的开采工作平台；此外也可通过大斗容挖掘机开挖。
（3）土石方挖运。以现场施工情况为立足点，配置4.0m3以上的斗容液压挖掘机作为主要的挖运设备；装运环节以自卸车为宜，要求其至少达到375马力；配置斗容2.2m3挖掘机作为现场清理和修整的设备。土石方剥离施工前应做好各项准备工作，确定开挖区边界线并于该处布设木桩，明确土石方剥离的具体操作范围，标注剥离的高度和宽度，按照自上而下的顺序有序开挖。剥离产生的土石方需转移至自卸车上，再转运至指定的排土场，避免现场渣土堆积现象。
3.3排土场施
工根据现场施工特点，利用大功率推土机高效排土，产生的渣土利用大吨位自卸车转运，配置大功率推土机完成修整等相关辅助工作。排土场采取扇形排弃方式，设置掌道加固。
（1）配置专业的机械设备维修队伍，做好日常的养护与维修工作，从源头上消除机械设备故障，保证机械设备稳定运行，充分发挥出机械设备的应用优势。
（2）排土按照自下而上的顺序依次展开，各层厚度控制在3.0~5.0m。弃渣通过大吨位自卸车转运至各平台，卸料后再由大功率推土机铺筑和给予压实处理，以便形成具有足够密实度和稳定性的运输道路。
（3）排土工作量较大，采取大吨位自卸车运输的方式，同时利用大功率推土机联合推土。大吨位自卸汽车进入卸土段后根据现场情况及时调车，车辆适当后退并到达卸土带，在此条件下车辆背向排土台阶坡面翻卸土岩。排土场上部平盘包含3部分：行车带、调车带和卸土带。需严格控制好各部分的尺寸，形成彼此协调的空间关系。要求调车带宽度＞汽车的最小转弯半径，通常为5.0~6.0m；综合考虑现场岩土性质和翻卸条件，由此确定合适的卸车带宽度，通常为3.0~5.0m。
（4）大吨位自卸货车的主要作用在于装载土石方，经运输后到达排土场，在保证现场安全的前提下车辆尽可能靠近阶梯边缘（此处需砌筑安全墙），由现场指挥人员调度，有序倒车并卸料。大功率推土机将剥离物推入排土场，严格控制犁板的姿态，不能超过排土台阶的坡顶线，否则易发生前翻事故，轻则阻碍正常施工进度，重则威胁现场作业人员的安全。
（5）为保证施工的安全性，在排土场台阶周边修筑安全车挡，高度应达到0.8~1.2m。并在排土场四周修筑2.0~3.0m高的拦土坝，以免施工期间出现碎石滚落的现象。
3.4采场防排水
以采区地形特点为主要参考，在边界处开挖排水沟，此举目的在于避免地面水流入采掘场。施工期间挖出的土方具有利用价值，可利用该部分材料设置简易拦土坝。在采场合理修筑截水沟和导水沟，采场底部宜设置集水坑，遇特殊情况时可利用潜水泵疏干。施工期间正逢雨季时需增设排水设备，提高排水效率，避免现场发生积水现象。
3.5施工技术措施
（1）雨季施工的干扰因素较多，在开工前需做好充足的准备工作，可在坡顶修筑截水沟以拦截山水，并修筑顺水坡和排水沟，从根本上避免现场积水现象。
（2）密切关注当地气象信息，在强降雨来临前由检查小组全面检查现场情况，包含各施工点、生活区等，必要时组织人员及设备的撤离工作，采取全方位的防护措施；还可配套临时设施达到加固的效果，避免现场受到强降雨的影响。
（3）加强对实际施工状况的检查与反馈，根据具体情况作出继续生产或暂时停产的决策，若不具备继续生产的条件应及时转移机械设备，确保其到达安全地带，各方面均恢复正常后安排机械设备进场并再次施工。
4 治理详述
根据矿区环境问题涉及矿物开采、加工、储运及使用的全过程这一特点，矿区的生态环境系统保护、综合治理不仅是一种事后措施，更是一种超前预防措施。治理工程中需坚持先探后挖、监测地温，加强监测、巡视，确认灭火效果达到开挖条件后再进行剥挖治理。
4.1治理方案实施工序
表土回收→上部剥离黄土→确定采空区准确位置→当工程到达危险范围内（＜最小安全厚度），用机械砸塌或用爆破方式崩塌、砸实采空区并垫土隔绝空气→洒水降温→上覆土岩层的剥挖→熄灭着火煤层→采空区残煤的回收及运输→开挖坑底部边界煤层露头黄土封堵、覆盖→开挖坑回填、整平黄土覆盖→绿化。
4.2治理范围及顺序
参照露天开采工艺的一般要求，对治理区境界底部的几何形状作以适当调整。
（1）施工前必须在治理区范围内进行钻探工作，彻底摸清剥挖范围内的采空区分布情况，根据采空区分布按照施工安全规程进行施工。
（2）在剥挖区每个水平的剥挖程序上先沿山坡自然地形降深，然后建立残煤回收及剥离工作面。
（3）不需爆破的表土用液压挖掘机直接挖掘装车并单独排放，以备回填时用于覆土造田。
（4）剥离物前期沿采场及地面运输道路运至块段二内排土场排弃，排土台阶高度为20m，回填至一定标高后将剥离物运至外排土场。后期转入块段三内排，排土台阶高度为20m。
（5）残煤在采场采装后，从坑内沿采场及地面运输道路运往工业场地储煤场，其后装车外运。
4.3治理工期
（1）施工顺序。表土回收→腐殖土收集→注水降温→上覆土岩层的剥挖→排渣→火区残煤的回收及运输→开挖坑底部边界煤层露头黄土封堵、覆盖→开挖坑回填、整平→黄土覆盖（以备绿化复垦）→绿化。
（2）进度安排。工程进度计划的编制从治理区剥离、回填、覆土工程等方面统一考虑，南部治理区剥挖完成后进行北部治理区剥挖工程，进度计划以月份为编制单元。依据治理区可能布置的设备数量，治理区平均有12个剥挖台阶，每个台阶分为上分和下分台阶，每两个10m台阶布置1~2台液压铲，全部治理区能布置24台液压铲进行剥挖。
（3）其他。作为示范工程要加强文明施工，合理布置施工现场。由于项目区治理区地势较低，要根据施工进度分区设置施工围栏，围栏上设置安全生产警示标志和宣传采空区治理工作的标语。施工管理指挥机构所在位置应设置大幅治理区效果图，管理机构室内应悬挂工程管理相关制度、管理人员职责、施工组织计划等图表。施工人员生活居住区域要明确功能定位，提供较为完善的生活服务设施，加强卫生防疫，防止发生食品中毒，并为施工人员提供必要的文化体育设施设备。
5 结语
露天煤矿土石方剥离技术和治理是一项系统性工作，涉及到多方面内容，在工程实践中要以实际情况为立足点，采取动态化管理方式。相关施工人员需在既有经验的基础上优化，提高施工方案与现场环境的相适性。
作者：王金亮 （中铁十一局集团有限公司)
本文刊发于《中国高新科技》杂志2020年第24期
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