廣西大新錳礦布康排土場的隱患及防治

劉文安,蒙勞清

(1.中信大錳礦業(yè)有限責任公司大新分公司,廣西大新 532315；2.廣西錫山礦業(yè)有限公司,廣西南寧 530022)

布康排土場又稱中部排土場,位于中信大錳礦業(yè)有限責任公司大新錳礦礦區(qū)的中部采區(qū)14線北側(cè),是礦區(qū)內(nèi)最大的排土場,距下雷鎮(zhèn)中心約5 km,該排土場主要容納露天開采東部采區(qū)和中部采區(qū)剝離的土石方。每年土石方的排放量達300萬m3,預計還需容納1 200～1 500萬m3的土石方。現(xiàn)今排土場的最高標高水平是435 m,排土場落差約70 m,坡面角 42(°)。

1 區(qū)域地形及地貌

斜構造,軸線是西高東低,水文資料顯示地下水的等水位線是由西往東遞降走勢,區(qū)域內(nèi)有多處下降泉露頭。

礦山出露地層自老至新有中泥盆系的東崗嶺階(D2d)、上泥盆系榴江組(D3L)、五指山組(D3W)、下石炭統(tǒng)巖關階(C1y)、大塘階(C1d)、中石炭統(tǒng)黃龍組(C2h)和第四系。分析區(qū)域內(nèi)第四系上層被各洗礦點產(chǎn)生的淤泥、沖積土、排土場滑坡(塌方)堆積土所覆覆蓋,最大厚度達20多m。

中部排土場經(jīng)過多年的排土、多次塌方、填充,已將布康溪流經(jīng)的山溝堵塞、填平,將原本就三面環(huán)山的布康村、螞蝗溝一帶形成了人工盆地,一度成為堰塞湖,排土場的坡腳就一直浸泡在湖水當中,排土方向是向湖心延伸。目前,通過人工開鑿的巷道進行泄流,入水口設在布康村的東北側(cè),由于湖內(nèi)的泥漿很快滲透、沉積到入水口附近,現(xiàn)在人為設壩,也抬高了湖水面標高。以湖心為中心,南面為西南采區(qū)和多個洗礦點,西南面是西北采區(qū)和地下采礦工程井口,西面、西北面屬礦區(qū)北翼范圍,礦石未開采,北面(入水口處)是正在建設的焙燒廠。湖的周邊設有若干個為生產(chǎn)服務的抽水泵站。

2 地表水和地下水的徑流及區(qū)域地質(zhì)

區(qū)域地表匯水面積約211 331 m2,由于地形呈西高東低,西南采區(qū)的大部,西北采區(qū)的全部和北翼西北端的全部地表水匯集布康湖,現(xiàn)湖面水域?qū)?1 822 m2,水面標高359 m。整個礦區(qū)是一個大向

3 排土場的安全隱患

根據(jù)排土場的現(xiàn)狀、特定的區(qū)域地形地貌、已有的地表水和地下水徑流方式、區(qū)域形成的土層結(jié)構,幾方面共同作用,使排土場存在諸多的隱患。

1)中部排土場做為東部和中部采區(qū)的排土場,由于采區(qū)跨越的勘探線長(5～13線,相鄰線間距為200 m),臺階落差由385臺階下至355臺階,不同勘探線、不同臺階的巖性變化大(風化巖和薄、厚層灰?guī)r),爆破后的塊度極不均勻(風化巖破碎,灰?guī)r塊度大)。不同巖性的巖土排放沒有指定位置,不均勻巖土、不同自然安息角的巖土混合排放,組合成新的不均勻擾動土層,新土層各處的內(nèi)聚力和內(nèi)磨擦角各異,產(chǎn)生的抗滑力也各不相同,隨著巖土排放量的增加,至某一弱滑層面的滑動力大于抗滑力時,就產(chǎn)生了滑坡、塌方。

2)排土場都是大顆粒、大塊度的巖土自然松散堆積,孔隙率大,地表水極易滲透,堆積土內(nèi)部存在相對隔水層和疏水層,地表滲水聚積在此兩層面間,使其接觸面起到軟化、潤滑作用,當上層巖土滑動力大于抗滑力時,形成滑坡。因此,雨后是滑坡多發(fā)時機。

3)排土場缺少植被,坡面直接受地表水沖刷,破壞其原有平衡狀態(tài),也易發(fā)生滑坡。

4)中部排土場的基礎為淤泥,長期受水浸泡。坡腳受前方布康湖沉積的淤泥和上覆水層的自重和自身磨擦力影響,而淤泥和水分別是處于流塑和流動狀態(tài),稍有外力作用就可自由變形,隨著排土量的不斷增加,當此合力不足以抵消坡體的滑動力時,就會發(fā)生滑坡。

5)由于排土場根部和坡腳長期浸泡水中,水對巖土有崩解軟化作用[1],在自重作用下,上層堆積土會在垂直方向和無側(cè)限壓力方向發(fā)生變形,毛細水的不斷作用,隨時間推移,變形幅度也會越來越大,由蠕變過渡到突變,并表現(xiàn)為滑坡；另外,水位的變化還會引起坡體的有效應力、抗滑力、滑動力的變化,使滑坡成為可能,如水位升高會使有效應力減小,抗滑力降低,滑動力增加,加大滑坡、塌方的可能。

由于布康排土場特殊的地理位置,一旦發(fā)生大滑坡、大塌方,影響和破壞極其巨大,甚至不可挽回：可能將布康湖一分為二,形成新的螞蝗溝堰塞湖,影響西北區(qū)的地下采礦工程及其相關工程；庫區(qū)形成的水域?qū)罄m(xù)井下工程造成威脅；可能波及人工開鑿的布康排水工程安全,并破壞在此范圍內(nèi)現(xiàn)有的輔助生產(chǎn)系統(tǒng)。

4 布康排土場的防治建議

排土場滑坡、塌方是一種潛在可能,但采取合理的預防和治理措施,可降低或避免排土場滑坡、塌方的危險?！督饘俜墙饘俚V山排土場安全生產(chǎn)規(guī)則》規(guī)定：排土場不宜設在工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件不良的地帶,軟弱土層厚度大于10 cm的地基要采取安全措施處理[2]。針對布康排土場的現(xiàn)狀,建議采取以下防治措施：

1)布康排土場底部長期被水浸泡,是造成排土場不安全的最大隱患,目前首要任務是盡快最大可能降低庫區(qū)水位,使浸泡范圍減到最小,最理想的情況是疏干庫區(qū)水。對于周邊匯水要引流疏導,并繞開排土場坡腳,留有足夠安全距離。

2)庫區(qū)沉積的淤泥、細砂厚度已不小于10 m,飽含水,屬軟塑至流塑狀態(tài)。用塊狀巖石(塊度越大越好)先行于排土場充填該區(qū)域,既可將淤泥和細砂往外圍擠壓,起到改良地基作用,也可以起到疏水,減少毛細水對排土場底部巖土的軟化作用,增大有效應力和抗滑力,同時減小滑動力。

3)排土場進行分級排土[3],改變排土場的各級高度和坡度,從而達到減小滑動力、增大阻力和抗滑力。

4)按不同的巖性對巖土進行歸類排放,減小因巖性差異導致自然安息角、隔水性、滲水性等差異共同作用引發(fā)的負面反應。

5)做好排土場的排水系統(tǒng),排土場及其周邊不允許大量積水,減少地表水在排土場直排或直接滲透,外來水源最好避免經(jīng)過排土場。

6)對局部軟弱土層地基的排土場,權衡經(jīng)濟投資和安全綜合因素,可考慮進行部份注漿加固。

7)對排土場已相對穩(wěn)定的部位進行復墾。

[1]張喜發(fā).巖土工程勘查與評價[M].吉林：吉林科學技術出版社,1995.

[2]AQ2005-2005,金屬非金屬礦山排土場安全規(guī)則[S].

[3]辛樹熾,蔣范鱗.中國水土保持概要[M].北京：農(nóng)業(yè)出版社,1982.