矿山排土场坍塌原因分析及安全防范措施

程茸荣

（广东省大宝山矿业有限公司，广东 韶关 512100）

1 概况

1.1 环境情况介绍

地形地貌特征：757排土场位于某矿山多金属矿采场的西南部，排土场场地属南岭中低山构造侵蚀地貌，地形上部较陡，下部较平缓，地面相对高差在300m～700m之间。排土场主沟谷内平均坡度约9°，沟谷周边山坡原始地形坡度在25°～38°之间。场地东南及东部地势较低，山系呈南北走向，地表植被发育。排土场现保留自然山体较稳定，沟谷发育，地形切割强烈，多形成“V”形深谷，构成地表水、地下水的排泄系统，相对高差约300m，地形地貌条件较为复杂。

气候条件：某矿山矿区气候具有亚热带气候特点，全年温暖多雨，年平均气温为16.8℃，夏季最高气温33.8℃，冬季最低气温-4.3℃，年降雨量大。年内除8、9、10、11、12和1月份降雨量稍小外，其它各月降雨量一般都达100mm～200mm以上。

水文地质条件：757排土场下方是排弃物料，根据记载757排土场早期排的多是松土，在底部形成较软弱地基层。并且757排土场北部下方有数条20世纪90年代偷采留下的巷道，长期有水流出。

1.2 垮塌经过

2020年11月21日傍晚某矿山757排土场北部作业过程中出现较快速度开裂下沉，边排车间值班长冯某某要求某施工队轮换到中部排土，并将停在北部的设备全部撤离到安全位置。第二天上午，某施工队现场管理人员沈某某到757排土场时，发现757排土场北部发生第一次塌方，沈某某立即向边排车间领导汇报情况。第一次跨方发生后，757排土场的开裂范围逐渐扩大，边排车间主任李某某立即在微信群安排部署工作，要求值班长在现场做好警戒措施，封闭757排土场北部塌方区域，并加强观察。22日中午11时43分757排土场北部发生第二次垮塌。

2 垮塌原因分析及安全防范措施

2.1 垮塌发生前，757排土场的隐患记录情况

查阅塌方前排土场现场有关台账《排土场安全记录本》发现，757排土场近一个月多次发生开裂和局部下沉情况。10月中旬开始，757排土场边缘一直处于不稳定下沉状态，前端小范围塌方4次，直至11月21日夜间发生第一次垮塌，11月22日发生大规模垮塌。

757排土场的《排土场安全记录本》记录，757排土场开裂期间，边排车间值班长多次交代某施工队现场管理人员，禁止所有车辆过裂缝排土，并且加强观察，开裂区域有异常下沉迹象时，做到及时撤离，确保人员和设备安全。其中11月20日《排土场安全记录本》记录：757排土场变化频繁，底部鼓包变大，沉降变快，现场指挥人员要加强观察变化情况。11月21日《排土场安全记录本》记录：757排土场裂缝增多，底部鼓包增大，现场人员加强观察，北部区域开裂下沉较快，禁止过裂缝排土。

2.2 垮塌滑坡体特征描述

垮塌滑体规模：垮塌直线长度约230m，曲面长度约300m，平均宽度约80m，垮塌滑体总体积约230万方。垮塌滑体形状整体成“凹”形。其中11月21日晚第一次垮塌发生在整体垮塌中间部位，第一次垮塌长约80m，宽约20m。

垮塌滑体形态特征：根据野外调查访问和勘探结果、滑坡体的物质组成和结构型式等主要因素，李屋排土场滑坡段滑坡类型属堆积层(土质)滑坡，滑坡堆积体滑坡亚类。根据滑体厚度、运移方式、成因属性、稳定程度、形成年代和规模等其他因素，可按表1进行滑坡分类，属现代深层推移式巨型工程活滑坡[1]。该滑坡分布在排土场的北部，滑坡范围内产生很多地表裂缝，大致呈平行的弧状，经测量，裂缝走向大致可分三组：13°、35°、65°。

表1 滑坡其他因素分类

滑坡范围内产生很多地表裂缝，大致呈平行的弧状，经测量，裂缝走向大致可分三组：13°、35°、65°。从剖面上看，滑坡形态呈叠瓦状，可见明显的后缘壁、滑坡台坎。滑坡体前舌土体鼓胀、张裂，滑坡特征清晰[2]。

该滑坡由于人类活动堆排填土废土而形成，具有清晰的滑坡周界，主滑方向为180°～255°，滑坡后缘有明显的呈环状错落形成的陡坎，平面上总体呈不规则舌状，滑坡体边坡坡度20°～45°，下覆基岩岩层产状215°～336°∠55°～82°，坡向和岩层倾向呈反向小角度相交；后缘因错落形成的陡坎最高达12.5m，中后部发育有多条横向的张拉裂缝，裂缝延伸最长达10m，裂缝最宽处达60cm，裂缝最大可见深度达1.5m；滑坡中前部多处错台，错台高度0.8cm～2.5m；滑坡的南、北侧边界清晰，有明显的错台，错台高度2.5m～13.5m。根据物探资料结合滑坡的已有变形破坏特征和滑坡微地貌形态综合分析，滑动面应位于残坡积粉质黏土层、强风化砂岩层与堆填土的结合面，滑动面平均深度约30m，滑带物质主要为低品位铁矿石、粘土、风化岩块堆积而成，砾径一般为2cm～10cm不等，大者60cm～80cm；结构杂乱，不均匀，土体湿～稍湿，土体结构均匀性差，体积约300万m3，属深层巨型土质滑坡。

滑坡滑面总体上倾向西南（235°～265°），倾角为上段陡中下段缓，倾角由后部45°～55°，至中部25°～35°过渡到前部的10°～15°左右。滑面形态总体呈中间略低，两侧略高的西南倾凹面。滑坡不同部位其滑面形态和特征不同，滑坡面中上段，滑面明显，滑面处土质极软，且含水，见碎石。前段滑面不清晰，但见强度较软土层，滑面岩性为强风化砂岩、残坡积粉质黏土。由物探报告横断面图及本报告工程地质剖面图可以明显反映滑面形态特征变化[3]。

本次垮塌滑体直接冲到西侧山体，后往南滑动。受到山体冲撞的影响，滑坡体发生了第一次卸力，往南滑动数十米逐渐停止滑动。757排土场下方形成几条波浪形小台阶，中间和北部没有完全垮塌下去部分，在757排土场下方20米左右形成较大的台阶。

2.3 垮塌主要原因分析

（1）757排土场北部排土量大，推进快（平均每天2万方推进），使整个北部达到一定荷载，荷载加大过程中逐渐大于排土场底部承载力，使整个排土面发生塑性变形，形成的鼓包逐渐增大，牵动排土平台持续开裂下沉。

（2）757排土场高差大。757排土场正下方最低处的高程约+465m，有200多米的高差，台阶坡面角大，造成757排土场边坡不稳定。

（3）不利的水文地质条件。757排土场北部下方有数条20世纪90年代民间偷采遗留下的巷道，巷道长期有地下水流出，渗透到排土场底部，从而形成沿排土场基底软弱层的滑坡面。该填土层具失水收缩及复浸水软化特征，降水使地表土体含水量增加，蒙脱石和伊利石吸水膨胀，造成土体软化，产生蠕动变形，坡体中后部土体也因挤压变形出现裂缝，加速了地表水的渗入，使裂缝附近土体极度饱和，造成了坡体土体不断挤压蠕变变形，从而形成滑坡[4]。

（4）757排土场地基承载力低。根据记载757排土场早期排的多是松土、粉质粘土和碎石，土的结构松散，具有湿陷性，抗滑能力弱，早期排下的松土和碎石囤积在底部形成较软弱地基层。当上部的荷载足够大时，极易失稳。

2.4 垮塌后采取的应急安全措施以及安全防范措施

（1）757排土场垮塌后，要求某施工队在周边裂缝外30米处设置警戒。并安排管理人员在现场做好值班值守，监督排土场的变化情况。在垮塌三天过后，边排车间对757排土场进行安全确认，在确定排土场暂时稳定情况下，安排钩机对排土场边缘排险。

（2）必须按照《金属非金属矿山排土场安全生产规则》和《某矿业有限公司排土场安全管理制度》对排土场进行管理，确保安全生产。

（3）加强排土场管理，做好台账记录。加强排土场监测工作，加强排土场人防措施，做好值班值守，在发现隐患时要及时撤离、及时警戒、及时上报。

（4）加强排土场安全隐患排查和整改，对发现隐患要做好记录，并督促某施工队立即整改。

（5）加强现场作业人员的培训，增强现场作业人员辩识风险能力，增强全员安全意识。排土场开裂下沉时，绝对禁止过裂缝排土。

3 结语

本次757排土场垮塌，边排车间现场值班人员根据在线监测系统预警和经验做到及时发现、及时警戒、及时撤离，确保了作业人员和设备安全。

边排车间全体人员会再次总结，为排土场安全管理不断提升自己专业知识和管理经验，充分利用排土场监测系统等技术手段，在每一次都能做到准确判断，让排土场的安全管理时刻做到可防可控。