5.4 防护距离

    (1)排土场边坡局部失稳，边坡局部失稳而产生的滑移。

        1)产生的主要原因有：排土场堆置高度超过岩土边坡稳定高度，岩、土混排后形成软弱面，边坡渗水透水的动水压力的影响，地表雨水冲刷与浸泡破坏坡角。

        2)根据《露天矿排土场技术调查总结报告》提供的实例：辽宁某铁矿黄泥岗排土场老龙沟地段，1979年发生一次滑坡，下滑体由山坡脚算起，滑移几十米远(平均堆高为50m)，滑移距离为最终堆置高度的1倍；辽宁某铁矿排土场，因原地面有几米厚的淤泥层，受排土场土体荷载堆积作用后产生底鼓，土体被推出40m远(排土场最终堆置高度为40m，平均堆置高度为30m)，滑移距离为最终堆置高度的75％～100％，淤积物隆起高度达3.5m；辽宁某露天煤矿，1982年7月在排土场西南部边缘产生滑坡后，坡角滑移最大距离近50m(每层段高12m～20m，最终堆置高度60m～80m)，为最终堆置高度的60％～80％；1983年辽宁某铁矿二道沟排土场，由于地基下卧，软弱层面受土体荷载后，基底压缩变形，产生底鼓滑移，使设计的最终片底线滑移约200m(段高52m)，滑移距离为最终堆置高度的4倍。

    上述几例，除辽宁某铁矿(例4)系10多次累计滑移值大于最终堆置高度1倍以外，其他多数实例均在1倍范围之内。

    关于排土场整体失稳滑动距离，2008年尖山铁矿排土场滑坡超出2倍排土场堆排高度；2011年四川米易排土场整体滑坡远超出2倍排土场高度，因此存在软弱地基土并且未及时清除的条件下，排土场整体失稳距离难以控制在2倍排土场高度范围内，不应按表5.4.1确定安全防护距离，需要通过专题论证确定。

    (2)关于大块滚石的滚动距离。

        1)现行国家标准《煤炭工业露天矿设计规范》GB 50197中关于大块岩石滚动距离的实测记录见表4。

表4  大块岩石滚动距离(m)

    辽宁某露天铁矿张家沟采矿场245m平台进行实测的结果，大块(0.3m～1.5m)滚石的滚动距离见表5。

表5  大块(0.3m～1.5m)滚石的滚动距离

        2)煤炭系统实测资料结果表明：排土场堆置高度H≤20m时，大块岩石的滚动距离L_滚＝(1～1.5)H(m)；当20m＜H≤40m时，L_滚＝(1～0.7)H(m)；当堆置高度H值超过20m，坡脚处地面平台坡度小(一般α≤20°)时，大块岩石滚动距离与堆置高度呈线性变化规律，滚动距离呈逐渐减小的趋势。

    张家沟采矿场实测资料结果表明，大块滚石从高度55m～100m处沿坡面滚落，落在10m以内的约占95.4％，在14m以内的约占98.4％，在16m以内的约占99.3％，在16m～20m范围内仅为0.9％，可见大部分滚石在14m～20m范围内均可停止滚动(测定时坡脚外系采矿场自然状态下的开采平台)。

    以上虽是在露天采矿场边坡上进行实际测定的结果，但同样可以反映排土场边坡滚石运动的一般规律，即滚石的滚动距离与边坡高度(即堆置高度)呈线性变化规律，随堆高的加大，滚石距离呈减小的趋势。

    从两矿实测结果可以看出，排土场边坡的滚石距离与堆置高度之比均未超出0.75。

    考虑到边坡失稳、大块滚石的运动与变化规律远非人们观察、测定、计算所能完全概括的，为安全起见，本条规定根据防护对象的重要性，考虑了K等于1倍至3倍的安全系数，规定安全防护距离值为(0.75～2.0)H。

    (3)关于表5.4.1中序号2的规定。

    矿山铁路干线(露天采矿场内部线路除外)的重要性比国家交通干线小，可适当减小其安全防护距离，故本条规定不宜小于75％的最终堆置高度。

    人口相当于城市居住组团级(1000人～3000人、300户～700户)的矿山居住区、村镇及工业场地等，因有大量人群从事经常性生产及生活，安全防护距离应适当加大。

    (4)关于分层堆置的排土场。

    分层堆置排土场在排土作业过程中各台阶间均按有关操作规程留有30m～50m的安全平台，一般可以认为大块滚石不再越过各自台阶滚下危及下面设施的安全，安全防护距离可根据最下层台阶高度计算即可。但考虑到多层排土场最终形成的安全平台以最终堆置高度为基础进行计算，但对表5.4.1中序号1、2中的设施，可取表列规定值的0.75。

    考虑到排土场坡脚外地面坡度值对滚石滚动距离的影响，当地面坡度不大于24°时取下限值，坡度等于24°时，取上限值。当坡度线外地面坡度大于24°时，滚动距离值明显加大，为了安全起见，此时应根据需要设置防滚石危害的措施。

    (5)由于矿山排土场具有扬尘和渣污染，对村镇居民区环境会带来不同程度的危害，为减少污染，提高生活区环境质量，要求排土场距村镇、居民区及其他设施间应保持一定的卫生防护距离，卫生防护距离的大小与国情、排弃物的性质及当地的地形、气象条件等因素有关。

    (6)滚石防护距离的计算。

    边坡滚石的运动状态有滑动、自由落体、弹跳和滚动。滚石运动轨迹往往是这四种运动状态的组合，对于每一种运动状态均可通过物理定律及简单的方程进行描述。

    滚石从坡体上部向下滚落主要包括两个过程，即滚石的空中运动过程和滚石与坡面相互作用过程。目前对于滚石运动状态的计算理论大多集中于滑动、自由落体、弹跳、滚动这四种运动状态下的某一状态的描述，确定滚石参与了哪几种运动，及各种运动何时转换是非常困难的问题。

    滚石运动轨迹的估算问题是边坡滚石问题研究的一个重要方面。现场试验、模型试验和数值模拟是目前滚石运动轨迹研究应用最多的三种方法。现场滚石试验受影响因素较多，开展难度较大，模型试验是一种有效的手段，但模型制作过程复杂，成本高。目前随着计算机技术的发展，数值模拟已经成为主流的滚石轨迹研究的手段。

    目前模拟滚石运动的软件有十余种，主要有STONE、CRSP、RocFall等。通过预先输入一些控制参数，滚石模拟软件可以得出指定区域累计滚石数量，滚石最大速度及最大弹跳高度等数据。

     由于滚石运动特征受滚石启动方式，斜坡覆盖层和植被特征、斜坡坡度、坡面长度、滚石形状和滚石质量等多个因素影响，因此准确估算滚石滚落状态是不可能的，现行国家标准《有色金属矿山排土场设计规范》GB 50421中安全与卫生防护距离条文说明中指出大块滚石的运动与变化规律远非人们观察、测定、计算所能完全概括，为安全计，按被保护对象的重要性不同，分别乘以K＝1～2的安全系数。

5.4.2  复杂及不良场地条件的排土场，由于具有潜在的整体滑坡趋势，在处理软弱地基的条件下，其整体滑动距离难以控制在2倍排土场高度范围内，因此需要进行论证分析以确定排土场的安全防护距离与对策措施。一般及良好场地排土场产生的排土场滑坡属于排土场内部堆排物料滑坡，根据资料统计，其滑动距离有限，因此可以参考本规范表5.4.1确定防护距离。

5.4.3  设置在露天矿周边的排土场，除应根据与露天采场之间的关系确定安全距离外，还应该考虑排土场附加堆载对露天采场边坡稳定性的影响，一般应通过计算分析确定。确有影响，一般应调整排土场的选址，尽可能避免调整设计边坡角。