排土场病害类型及安全对策措施探讨

华铁军

摘 要：排土场的设计应综合考虑区域地形、场地工程地质条件、水文、气象以及排放物料的物理力学性质进行综合分析，采取“以防为主，防治结合”的措施，合理确定堆置要素，达到不做或少做整治灾害的大工程，为企业的安全生产和综合经济效益提供技术支持。否则，病害防治不利转为风险，风险防范失控转为危险，危险进一步加大转为灾害，将带来无法弥补的损失。

关键词：排土场;病害类型;安全对策措施

中图分类号：TD824.8 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）12-0142-02

0 引言

我国是世界矿业大国，各类矿山排土场总数以万计。排土场一旦发生大规模滑坡，往往造成特别重大的安全、环保事故。近年来发生的排土场滑坡事故，如山西省娄烦尖山铁矿排土场、四川省攀枝花市米易县中禾矿业公司一号排土场、深圳市光明新区的红坳渣土受纳场等，均给下游人民生命财产造成特别重大的损失。排土场事故突发性强，瞬时量极大、速度高，虽历时仅数秒，在下游一定范围内其破坏力具有毁灭性。因此，了解排土场病害的成因，及时采取各种安全对策，保证排土场处于稳定安全状态，已成为矿山安全生产的重要工作。

1 排土场病害的类型

排土场灾害（病害）主要为：沉降压缩变形、滑坡、泥石流三种类型。

（1）沉降压缩变形：由于排放物料自重的作用，物料堆体逐渐压实和沉降的过程，即沉降压缩变形，这一沉降过程要连续多年，变形幅度在10～20%的范围内。一般用沉降系数和沉降压缩率反映。这种变形速度慢，幅度不大，破坏性小，对生产没有太大的影响，如无特殊要求，矿山一般不采取措施。

（2）滑坡：根据滑裂面的位置不同，可分为排土场内部滑坡、沿地基接触面滑坡、较弱地基底鼓滑坡。1）排土场内部滑坡：滑裂面出露在排土场的不同高度处沉降。多出现在地基岩层稳固地段，由于堆积物的物理力学性质、排土工艺、堆置要素以及其外界条件如外加载荷、汇水等导致的排土场边坡失稳现象。2）沿地基接触面的滑坡：滑坡沿着地基土的软弱接触带产生，虽然水平地基也会出现这类滑坡，但多数在倾斜地基条件下发生，特别当废石堆置在倾角较陡的山坡上时，对排土场很容易滑坡。3）软弱地基底鼓引起的滑坡：由于地基中软弱岩层受排土场压力的作用面发生破坏，地基中出现岩层滑移和底鼓等现象，从而导致排土场滑坡。

（3）泥石流是指在山区或者其他沟谷深壑，地形险峻的地区，因为暴雨暴雪或其他自然灾害引发的山体滑坡并携带有大量泥沙以及石块的特殊洪流。泥石流具有突然性以及流速快，流量大，物质容量大和破坏力强等特点。

泥石流的形成需要三个基本条件：有陡峭便于集水集物的适当地形;上游堆积有丰富的松散固体物质;短期内有突然性的大量流水来源。

由于沟谷型排土场的特点，外部来水汇入下部沟谷中，排土场内部产生渗流，在降雨季节，流过排土场底部的水位比正常时节抬高，下部土层和岩体含水量增大，强度会随之降低，下部风化岩受上部排土场堆积物料的挤压，强度降低较大，会形成新的软弱面，导致整个排土场整体沿软弱面滑动，为泥石流的产生创造条件。

2 排土场病害成因

排土场沉降压缩变形危害性小，由物料重力引发，属排土过程中正常现象，不做进一步探讨。滑坡和泥石流危害大，其成因复杂，主要由暴雨、洪水;堆积范围水文地质、工程场地质条件变化;堆积物岩性发生变化;台阶高度过高等因素引发。

2.1 洪水

（1）洪水冲刷、切割坡脚、抗滑力减弱，发生坍塌;（2）洪水位抬高，大量渗入废石体，渗透坡降大于允许渗透坡降，渗透压力冲动坡脚堆石体，渗透坡降急剧上升，坍塌发生迅速;（3）下游水位淹及排土场坡脚，由于水下岩土强度指标下降，水位淹及坡脚将会影响边坡的安全。

2.2 暴雨

连续多日暴雨条件下，有可能从坡面到原地基面，形成沿原地面渗流，正常情况下，渗透周期长，渗流量较小，但是，当山坡汇水面积较大，或排土场平台截洪沟失效，由于排土场底部废石块度较大，滲透流量大幅度增高，排土场边界或地形冲沟处渗流冲刷能力将迅速增强。

2.3 场地地基岩性变化

一般排土场地地质岩性由基岩/残、坡积土层/冲洪积土层/软弱土层逐渐变化，抗剪强度指标相应下降，边坡稳定性取决于滑孤面的抗滑力与滑动力之比。一般，自上而下排放的废石边坡，基边坡抗滑稳定安全系数在1.0左右，呈极限平衡的临界状态，当地基抗剪强度指标下降后，抗滑力小于滑动力时，边坡发生坍滑。

2.4 台阶高度过高

场地地基承载力不足时，地基变形，产生滑坡;即使地基承载力良好，随台阶高度的增高，对于土质或土岩混合边坡，颗粒之间摩擦力和粘聚力形成的抗滑力增长速度小于滑动力增长速度，超过平衡极限后，产生滑坡。

2.5 泥石流

泥石流的形成需要三个基本条件：有陡峭便于集水集物的适当地形;上游堆积有丰富的松散固体物质;短期内有突然性的大量流水来源。

由于沟谷型排土场的特点，外部来水汇入下部沟谷中，排土场内部产生渗流，在降雨季节，流过排土场底部的水位比正常时节抬高，下部土层和岩体含水量增大，强度会随之降低，下部风化岩受上部排土场堆积物料的挤压，强度降低较大，会形成新的软弱面，导致整个排土场整体沿软弱面滑动，为泥石流的产生创造条件。

3 安全对策措施

针对排土场可能出现的病害状况，应采取“预防为主，防治结合”的策略，新建排土场以防为主，改扩建或排土场治理设计时以治为主，对现有病害及其成因进行分析，提出合理的措施，并对排土场生产管理提出合理要求，防止病害继续发生。

3.1 排土场的防洪

暴雨和洪水是引发排土场滑坡和泥石流的重要因素，为此，需要做好排土场内部以及外部的防洪设施，防止灾害的发生。

（1）底部泄流。在影响排土场的稳定因素当中，排土场内的地下水以及滞留水是最为关键的因素，是造成排土场内产生滑坡的主要原因。为此需要排土场排废时，用大块石进行铺底，以形成良好的渗流通道，必要时设置排水盲沟、排水暗涵，以保证排土场下部排水通畅性及稳定性。（2）排土场外的防洪。在排土场的建设过程中，需要特别注意排土场的泄洪安全，为此，可以在排土场外围设截洪沟、倒水平硐，将上游和周边汇水，及时排出，保证汛期排土场的安全。截（排）洪设施的设立，需要以排土场周围的地形以及地势来决定。

3.2 正确处理场地地基，改善基底状况

对于软土地基、建于陡坡（陡于1：2.5）上的排土场、基底有地下水及复杂条件下有季节性浸水的排土场，需对场地地基予以处理。

处理办法：清除软弱层、植被层;横向开挖台阶，拦引地下水;大块石铺底、建排水盲沟等。

3.3 排土工艺的调整

排土场的安全稳定性除与其排土场区的水文地质、工程地质条件相关外，最重要的是与排土场的堆积工艺相关，即排土场的形式、排土场高度、排土场物料特征、排土过程等。因此按照排土场区水文地质、工程地質条件提出的排土场堆排工艺、高度、过程成为保证排土场安全稳定的关键。因此排土场排土工艺应首先服从排土场的安全稳定性，其次是满足矿山生产的要求。

3.4 堆石坝防护

主要针对沟谷型排土场，一般在设计排土场的下游沟谷出设置堆石坝，坝高一般10～20m，在清基的条件下，采用堆石直接碓筑形成。堆石坝起到初期防止小规模泥石流和堆排后保护排土场在沟谷方向上的坡脚的作用。堆石坝设计一般包括坝体材料、清基要求、分层碾压、干砌石护坡等内容。

3.5 泥石流的防治

排土场生产过程中的泥石流灾害防治应按如下步骤分阶段进行，包括：（1）原始沟谷的泥石流灾害评价与综合治理;（2）排土产生产过程的泥石流灾害评价与治理对策; 本过程主要是根据排土场的排岩计划，考虑不同年份排土场堆积状态条件下泥石流产生的可能性与对策措施，可采取工艺调整、控制对策、防治对策、预警机制等措施;（3）排土场堆积完毕后的泥石流灾害防治。排土场终了堆积状态后，一般达到最大堆积状态，通常条件下排土场产生泥石流灾害的可能性减小，主要灾害表现为滑坡性灾害，因此相应的综合防治措施成为提高排土场稳定性和预防泥石流灾害的选择。某金矿排土场设计，如图1所示。

4 结语

排土场的设计应综合考虑区域地形、场地工程地质条件、水文、气象以及排放物料的物理力学性质进行综合分析，采取“以防为主，防治结合”的措施，合理确定堆置要素，达到不做或少做整治灾害的大工程，为企业的安全生产和综合经济效益提供技术支持。否则，病害防治不利转为风险，风险防范失控转为危险，危险进一步加大转为灾害，将带来无法弥补的损失。

参考文献

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