基于风险分类体系对蒙库西排土场的风险评估及应对措施

李旭东 白逢义

(1. 富蕴蒙库铁矿有限责任公司，新疆 富蕴 836100；2.中冶北方工程技术有限公司，辽宁 大连 116600)

0 引言

国内目前还没有关于排土场稳定性评价和风险分类体系，2017年由加拿大的Mark Hawley和John Cunning年编写的《矿山废物倾倒和储存设计指南》(Guidelines for mine waste dump and stockpile design)中介绍了的DSR和WSRHC两种排土场风险分析系统，上述评估系统是根据国外大量排土场生产实践进行的总结、归纳和整理形成。排土场风险影响因素较为复杂，上述体系针对各类影响因素进行了评估，可作为国内矿山排土场进行风险性预估和采取适当措施的参考。利用以DSR分析体系为主的方式对蒙库西排土场进行风险评估，并以评估结果为依据采取必要的措施进行排土场的风险防治工作。

1 蒙库西排土场概况

1.1 排土场设计情况

西部排土场采用汽车直排，根据地形条件进行分水平排土，初期排土标高为1 070 m水平，后期在1 070 m水平土场上进行覆盖排土，最终排土标高为1 100 m水平，排土阶段高度最大73 m，排土场最终总的堆置高度为102 m，排土场安全平台宽度大于50 m，排土场总的边坡角为27.1°。排土场岩石运输采用自卸汽车配合推土机排土，采用自卸汽车排土。基本特征详见表1。

表1 设计排土场特征

1.2 排土场区的自然地理特征

排土场区海拔高度990～1 112 m之间，场地地形东高西低，高差120 m，区内主要发育两条主要沟谷，走向为一条东北-西南向沟谷坡度为6.2%，另一条为东南-西北向沟谷。该东南-西北向沟谷为两个支沟组成，支沟坡度分别为6.3%和5.8%，两个主沟谷在土场前缘汇合成一个沟谷，该土场属山谷及山坡型排土场[1，2]。本区动峰值加速度为0.15 g，场地基本烈度为Ⅶ度，地震动反应谱特征周期0.45 s，场地内及周边无全新世活动断裂通过和大的断裂构造。

1.3 排土场地基土、堆积物料特征

根据相关勘察资料，场地地层为上部有第四系和风化岩，第四系地层在沟谷内厚度一般在0.5～5 m左右。主要岩石为黑云角闪片麻岩和变粒岩等变质岩类为主。排土场排弃的物料性质主要为黑云角闪片麻岩、变粒岩等。排土场上部的物料粒径较小，主要以小于100 mm为主，其中小于60 mm颗粒含量占比大于50%。上部物料级配较好，颗粒分布大小较为均匀。中部的物料粒径主要在240～600 mm之间，约占总物料的60%～70%；底部物料一般在420～900 mm大块石为主，大部分底部物料小于400 mm占比不足20%。

2 基于DSR系统排土场风险评估

DSR评估系统是1991年加拿大的调查和设计手册-临时指南中关于废石堆综合稳定性和危险的分类系统。DSR系统考虑在11个因素的基础上建立了一个数值指数。根据对整体重要性对每个因素进行评分，并将各个评分的总和定义为定性评分(DSR)。DSR值越高相对稳定性较低，反之亦然。DSR值范围(最大可能值1 800)被细分为4个稳定性等级，每个等级对应不稳定性危险描述。例如，DSR额定值小于200为Ⅰ级，其特征是具有“可忽略”的失稳危险，DSR值大于1 200为Ⅳ级，其特征是具有“高”的失稳危险。与DSR值较低的排土场相比，DSR值较高的排土场在逻辑上需要更多的调查和设计工作，在施工和操作期间需要更多的治理和监控。影响DSR值各因素具体评分标准按表2进行[3]。

表2 DSR排土场风险分级体系表

续表

可根据上述评定分值，并对照下面的稳定性处理意见进行相应的风险管控和排土场安全管理工作。 根据上述表格对排土场进行DSR分级，结果见表3，西排土场DSR赋分值为400，属Ⅱ类，风险等级为低。根据稳定型分级的结果从而制定对应的处理措施，详见表4。

表3 排土场DSR分级结果

表4 排土场稳定性分级及处理建议表

3 基于WSRHC系统对排土场风险等级校核

WSRHC风险分级体系为2017年加拿大Mark Hawley和John Cunning在上述DSR系统基础上重新评估并进一步改进建立的排土场和料堆稳定性等级和危险分类(WSRHC)系统。新WSRHC系统包含了1991年DSR系统中使用的许多概念；新系统需要评估影响稳定性的22个关键因素或属性(比1991年的DSR系统多11个)。这些因素分为七组。相应等级的赋予一定的数值分，这些等级的总和定义了废物倾倒和库存稳定性等级(WSR)。最大可能的WSR为100，较高的等级表示排土场更稳定。

WSRHC评价体系对蒙库西排土场进行排土场的风险校核，部分评估结论见表5、6。

表5 排土场风险等级划分表

综合上述表格内容，并矿山排土场实际状况和设计内容，西部排土场风险等级评分(WSR)值为63.5，属于Ⅱ级，风险等级属于低风险等级。

表6 排土场WSRHC风险分级结果

经WSRHC评价体系评估，该排土场分级为Ⅱ级，为低风险排土场。

4 依据风险评价采取的对应措施

两种评价体系均表明该排土场风险等级较低，整体稳定性较好，因此主要采取了场地的工程地质调查工作，并在关键的沟谷内采用探槽进行地层情况描述和采样试验工作。并对排土场进行了专项的设计方案论证，以及进行常规的边坡变形监测。

1)拦石坝措施。蒙库北排土场堆石坝位于土场前缘主冲沟内，具有防止土场沿第四系软弱层的整体滑动，同时具有防止土场形成泥石流对采场安全造成威胁。蒙库西排土场在主冲沟设计堆石坝2座，其中1#及2#堆石坝是在1 070 m台阶土场施工过程中为增强土场整体稳定性并减小滑坡和泥石流对下游设施产生安全威胁，1#及2#堆石坝应在1 070 m土场堆积前实施，位置位于土场前缘的两个冲沟的沟口处。

2)排土场截排水措施方案。设计根据现场的实际地形，在排土场北侧自然沟谷中，修建导流堤拦截洪水，开掘排洪隧洞将上游洪水引至排土场西北侧的沟谷中。

3)前缘坡脚软弱土层换填。沟谷内第四系厚度较大，稳定性计算表明该层的排土场边坡稳定性差，因此要对该部分土体进行必要的处理以保证土场前缘边坡的稳定性。在拦挡坝施工范围周边将两条主沟谷汇合处至排土场前缘软弱的第四系土层清掉，采用大块碎石回填。

4)排土场监测。为保证排土场的稳定性，建立边坡变形监测系统，采用全站仪进行人工监测，根据监测数据及时发现排除存在的隐患和保证矿山生产的安全。

5 结语

通过DSR和WSRHC风险分析系统对蒙库西排土场进行风险评价，确定其风险等级属于Ⅱ级，风险等级属于低风险，并依据评价结果确定采取拦石坝、截排水、以及适当的变形监测措施。根据西排土场多年的实际安全运行情况表明该评价系统方法符合矿山实际，预防风险的措施经济合理。