一种冲沟排土场的构造结构及构造方法与流程

1.本发明属于矿山开采领域，尤其涉及一种冲沟排土场的构造结构及构造方法。


背景技术：

2.排土场宜选择水文地质条件简单、原地形坡度平缓的沟谷，不宜设在汇水面积大、沟谷纵坡陡的沟谷中。但在实际中，因为周边区域地形的限制，纵坡陡（坡度≥20%）、汇水面积大的沟谷往往不可避免作为排土场。一直以来，对于底部为陡坡的，且采用冲沟进行堆存排土的排土场的构造设计都是谨慎且困难的。
3.一方面是因为底部坡度陡，顺坡面向下会沿着底部坡面产生很大的主动土压力，进而产生滑动倾向甚至滑动，对排土场下游产生很大的压力，阻挡措施不力会形成泥石流灾害；通常在遇到该困难时，采用将底部整平为一个平面的方式来保持排土场底部的稳定性，此方式虽然也可以保证排土场稳定性，但是挖填工作量极大。
4.另一方面因为冲沟型排土场的两侧坡面为汇水面，在大气降水时，地表水汇集径流排泄会在排土体上形成浸润面，浸润面为软弱结构面，易造成面上排土体滑坡垮塌，进而形成泥石流；通常在遇到该困难时，一般采取在排土场周边设置截水沟，在排土场底部设置纵向排水导流暗渠的方式，一面截水，一面底部排水。公开号为cn105926748a的中国发明专利申请公开了一种排土场的排水系统，该排水系统包括：地下暗涵管，其埋设在排土平盘运输系统的行车道的底部，该地下暗涵管延伸至排土台阶的边缘；排水软管，其铺设在排土台阶的坡面上，并与所述地下暗涵管相连接，用于将端帮出水或是积水引流至坡底水沟；以及抗冲击面板，其铺设在所述排水软管的坡底出口处。但是，此方式截排水互相孤立起作用，而且地下暗涵管的覆盖面小，仍有相当部分水流对排土场底部形成了冲刷。
5.总之，底部为陡坡的冲沟排土场既是很多情况下不得已的选择，也是较大的安全隐患，需要设计施工人员进行精心构造设计。


技术实现要素：

6.本发明目的在于提供一种冲沟排土场的构造结构及构造方法,以解决冲沟排土场底部不够稳定、在大气降水汇流排下易滑坡垮塌形成泥石流，安全隐患大的技术问题。
7.为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：一种冲沟排土场的构造结构，该构造结构包括冲沟纵坡及位于所述冲沟纵坡两侧的冲沟坡面，所述冲沟纵坡呈阶梯型结构，所述阶梯型结构包括多级阶梯单元，每级所述阶梯单元包括阶梯平台和向阶梯外侧倾斜设置的阶梯坡面；所述阶梯平台上设有相互连通的纵向导流暗渠和横向导流暗渠；所述纵向导流暗渠设置在所述阶梯型结构长度方向的两侧，所述纵向导流暗渠呈阶梯状，且所述纵向导流暗渠与阶梯型结构相匹配；所述横向导流暗渠设置在每级所述阶梯平台的外延，且所述横向导流暗渠将位于同一阶梯平台两侧的纵向导流暗渠连通；
每级所述阶梯坡面内预埋有生根锚，所述生根锚与阶梯坡面两侧的纵向导流暗渠相平行，所述生根锚包括位于上部的支撑部和位于下部的锚固部，所述支撑部的上端与所述横向导流暗渠的下端相连，所述锚固部插入下一级阶梯单元内。
8.由此，本发明多级阶梯单元的阶梯型结构采用生根锚的支撑部对阶梯坡面进行支撑避免其崩塌滑移的同时，支撑部与阶梯平台的横向导流暗渠下端连接成整体，也有效保护了设置在阶梯平台外延横向导流暗渠的稳定性。
9.进一步，所述阶梯平台上设有至少一个滤水井，所述滤水井的底部通过设置纵向导流暗渠与相应阶梯平台的横向导流暗渠连通。
10.再进一步，所述两侧的冲沟坡面内预埋有导集水板，所述导集水板包括位于上部的汇水板和位于下部的导水板，所述汇水板相对于水平面向下倾斜，所述汇水板的下端连接导水板，所述导水板的下端连通所述纵向导流暗渠。
11.更进一步，所述阶梯坡面相对于水平面向上倾斜呈45
°
—60
°
，所述阶梯坡面相对于水平面向上倾斜最好呈50
°
。
12.此外，相邻两个所述阶梯平台的高度差为5—10m，相邻两个所述阶梯平台的高度差最好为8m。
13.将排土场底部顺着坡度整平为有一定高差的若干阶梯，上下阶梯单元之间用50
°
角的阶梯坡面连接，不仅让排土场底部更加稳定，同时也大大减少了排土场底部整平的挖填工作量。
14.基于同一个发明构思，本发明还提供了一种使用上述冲沟排土场的构造结构进行构造的方法，包括如下步骤：步骤一，对冲沟纵坡进行改造，采用挖填平衡的方式将原本单向的冲沟纵坡改造为阶梯型结构；步骤二，在所述阶梯型结构长度方向的两侧布置纵向导流暗渠，在所述阶梯平台的外延布置横向导流暗渠，将横向导流暗渠与纵向导流暗渠连通；步骤三，在每级所述阶梯单元的阶梯坡面内等间距预埋多根生根锚。
15.进一步，在步骤一中还包括，预埋在同一阶梯坡面的生根锚间隔5—10m布置，且预埋在同一阶梯坡面的生根锚最好间隔7m布置。每根所述生根锚的锚固部插入下一级阶梯单元的土层0.5—1.0m，且每根所述生根锚的锚固部插入下一级阶梯单元的土层最好为0.8m。
16.再进一步，在步骤二之后还包括如下步骤，在阶梯平台上设置至少一个滤水井，优选的是在阶梯平台上设置两个滤水井，所述滤水井高度以超出可能的浸润面为宜，在滤水井的底端布置纵向导流暗渠并与同一水平面的横向导流暗渠连通。
17.更进一步，在步骤二之后还包括如下步骤，在每一级阶梯单元两侧的冲沟坡面内预埋一个导集水板，且位于同一冲沟坡面内的相邻两个导集水板的汇水板在竖直平面内投影具有重叠部分。在排土场所在的冲沟两侧两边设置同时具有汇水作用和导水作用的导集水板，且各导集水板的汇水板在竖直平面内投影具有重叠部分，有效汇集引导冲沟两侧坡面水流。将排土场排水引流整体系统化考虑，将冲沟两侧坡面导集水板引流导流与滤水井降水及排土场底部纵向导流暗渠和横向导流暗渠导排水紧密衔接，形成空间立体的三维导排水系统。
18.本发明的一种冲沟排土场的构造结构及构造方法具有以下优点：横向导流暗渠与
纵向导流暗渠搭接联通，增加导流暗渠覆盖面积，提高排土场底部排水能力。导集水板将雨水汇引至排土场纵向两侧的纵向导流暗渠内；滤水井可以对浸润面水流进行截流，减轻甚至消除浸润面的影响。使得本导排水系统三维立体，覆盖全面，导排水能力强大，可有效减弱雨水对排土场的冲刷，大大降低排土场因雨水带来的安全隐患。
附图说明
19.图1为本发明的冲沟排土场的构造结构示意图；图2为本发明的阶梯型结构示意图；图3为图2的俯视图；图4的（a）为本发明的导集水板；（b）为本发明的生根锚。
20.图中标记说明：1、阶梯单元；11、阶梯平台；12、阶梯坡面；3、纵向导流暗渠；4、横向导流暗渠；5、滤水井；6、导集水板；61、汇水板；62、导水板；7、生根锚； 71、支撑部；72、锚固部；8、冲沟纵坡；9、冲沟坡面；10、浸润面；13、排土体；14、积水。
具体实施方式
21.为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明做进一步详细的描述。
22.如图1所示，本实施例的冲沟排土场的构造结构，包括冲沟纵坡8及位于所述冲沟纵坡两侧的冲沟坡面9，所述冲沟纵坡8呈阶梯型结构，本实施例将原本坡度较大排土体13易产生滑动面的底部改造成更加稳定的多级台阶。且沿着坡度设置多级台阶不仅有利于挖填平衡，且相对于排土场底部直接整平的方式，挖填工程量相对较小。所述阶梯型结构包括多级阶梯单元1，每级所述阶梯单元1包括阶梯平台11和向阶梯外侧倾斜设置的阶梯坡面12。所述阶梯坡面12相对于水平面向上倾斜呈50
°
。相邻两个所述阶梯平台11的高度差为8m。
23.如图3所示，所述阶梯平台11上设有相互连通的纵向导流暗渠3和横向导流暗渠4。所述纵向导流暗渠3设置在所述阶梯型结构长度方向的两侧，所述纵向导流暗渠3呈阶梯状，且所述纵向导流暗渠3与阶梯型结构相匹配。所述横向导流暗渠4设置在每级所述阶梯平台11的外延，且所述横向导流暗渠4将位于同一阶梯平台11两侧的纵向导流暗渠3连通。
24.如图2至图4所示，每级所述阶梯坡面12内预埋有生根锚7，所述生根锚7与阶梯坡面12两侧的纵向导流暗渠3相平行，所述生根锚7包括位于上部的支撑部71和位于下部的锚固部72，所述支撑部71的上端与所述横向导流暗渠4的下端相连，所述锚固部72插入下一级阶梯单元1内0.8m。
25.如图1至图3所示，所述阶梯平台11上设置两个滤水井5，所述滤水井5的底部通过设置纵向导流暗渠3与相应阶梯平台11的横向导流暗渠4连通。滤水井的设置主要是为了对浸润面10水流进行截流，减轻甚至消除浸润面10的影响，可以大大降低排土体13沿着浸润面10滑动的风险。
26.如图1至图4所示，所述两侧的冲沟坡面内预埋有导集水板6，所述导集水板6包括位于上部的汇水板61和位于下部的导水板62，所述汇水板61相对于水平面向下倾斜，所述汇水板61的下端连接导水板62，所述导水板62的下端连通所述纵向导流暗渠3。导集水板6
可以将坡面汇水、大气降水等水流顺畅引至排土场外部，且导集水板6预埋在排土场两边边坡之内，同时起到抵抗排土体13下向滑动压力，稳固土体的作用。排土场底部暗渠纵横，与冲沟坡面导集水板相接，形成立体导排水网。水流路线清晰，疏导有序，能有效降低排土体13因水流或上部积水14而产生滑动。
27.通过上述构造结构，横向导流暗渠与纵向导流暗渠搭接联通，增加导流暗渠覆盖面积，提高排土场底部排水能力。导集水板将雨水汇引至排土场纵向两侧的纵向导流暗渠内；滤水井可以对浸润面水流进行截流，减轻甚至消除浸润面的影响。使得本导排水系统三维立体，覆盖全面，导排水能力强大，可有效减弱雨水对排土场的冲刷，大大降低排土场因雨水带来的安全隐患。
28.本实施例施工时采用如下步骤：步骤一，对冲沟纵坡进行改造，采用挖填平衡的方式将原本单向的冲沟纵坡改造为阶梯型结构。
29.步骤二，在所述阶梯型结构长度方向的两侧布置纵向导流暗渠3，在所述阶梯平台11的外延布置横向导流暗渠4，将横向导流暗渠4与纵向导流暗渠3连通。
30.步骤三，在每级所述阶梯单元1的阶梯坡面12内等间距预埋多根生根锚7。
31.步骤四，在阶梯平台11上设置两个滤水井5，所述滤水井5高度以超出可能的浸润面为宜，在滤水井5的底端布置纵向导流暗渠3并与同一水平面的横向导流暗渠4连通。
32.步骤五，在每一级阶梯单元1两侧的冲沟坡面内预埋一个导集水板6，且位于同一冲沟坡面内的相邻两个导集水板6的汇水板61在竖直平面内投影具有重叠部分。
33.本实施例在排土场边坡上设有汇水板与导水板、且汇水板覆盖面积彼此搭接的多组坡面导集水板对边坡水流进行汇集导流，将雨水汇引至排土场纵向两侧的纵向导流暗渠，同时在底部各台阶设置至少在台阶中部再设置一条纵向导流暗渠，并在各台阶边缘设置一条横向导流暗渠，横向导流暗渠与纵向导流暗渠搭接联通，增加导流暗渠覆盖面积，提高排土场底部排水能力。同时在纵向暗渠之上竖向连接若干滤水井，滤水井可以对浸润面水流进行截流，减轻甚至消除浸润面的影响。本实施例的导排水系统三维立体，覆盖全面，导排水能力强大，可有效减弱雨水对排土场的冲刷，大大降低排土场因雨水带来的安全隐患。
34.本实施例在若干矿区的冲沟排土场进行实践，与未采用本实施例的冲沟排土场进行对比。采用本实施例排土场构造方式的5座冲沟排土场，其排水顺畅，排土场边坡和底部均未出现过滑塌和泥石流事件。而未采用本实施例的7座冲沟排土场，有6座出现了底部大幅度滑移、边坡垮塌的现象。
35.可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本技术的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。