排土場(chǎng)的安全防護(hù)對(duì)策措施與事故分析

汶曉偉

（長(zhǎng)春黃金設(shè)計(jì)院有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130000）

1 排土場(chǎng)分類

礦山排土場(chǎng)一般在考慮環(huán)保、安全的前提下，為了節(jié)省成本建設(shè)在靠近露天采場(chǎng)或者井下廢石出口位置處，這樣可以減少?gòu)U石的運(yùn)輸距離，節(jié)省運(yùn)營(yíng)成本。排土場(chǎng)的可以根據(jù)建設(shè)地點(diǎn)、現(xiàn)狀地形、堆放時(shí)間、堆放臺(tái)階邊坡情況分為以下最為常見的四類。

按建設(shè)地點(diǎn)分類可分為內(nèi)部排土場(chǎng)與外部排土場(chǎng)。內(nèi)部排土場(chǎng)需根據(jù)設(shè)計(jì)與實(shí)際開采現(xiàn)狀將露天或者井下開采的廢石堆棄于開采境界內(nèi)，例如：露天開采形成露天采坑，合理安排開采順序，當(dāng)某部分露天采完后就可將廢石堆置于此。外部排土場(chǎng)位于境界外側(cè)，需根據(jù)現(xiàn)狀地形總圖布置，相比內(nèi)部排土場(chǎng)更為常見、但是需重新征地、運(yùn)輸距離較遠(yuǎn)、運(yùn)營(yíng)成本較高。按現(xiàn)狀地形分類可分為山坡排土場(chǎng)、山溝排土場(chǎng)、平地排土場(chǎng)三種情況。其中山溝排土場(chǎng)最為理想，顧名思義山溝排土場(chǎng)就是尋找一處山溝處，優(yōu)先選擇溝底平緩、山溝里較大，溝口窄小的溝谷。這樣溝里容量大，能節(jié)省投資，溝口狹窄較為安全。溝底平均坡度最大不可超過(guò)24度，否則將進(jìn)行人工溝底修整。山坡排土場(chǎng)剛開始排土?xí)r沿著山坡堆放。逐步根據(jù)山坡地形向外擴(kuò)大堆放。地形選擇時(shí)也需選擇較為平緩山坡，這樣可以增大堆放容量，減少占地面積。平地排土場(chǎng)占地較大，一般處于平原無(wú)高山等地形平緩處、我國(guó)內(nèi)蒙地區(qū)最為常見。平地排土場(chǎng)一般三到四面放坡堆置，由低向高一層一層分層堆置。按堆放時(shí)間分類可分為臨時(shí)性排土場(chǎng)和永久性排土場(chǎng)兩類。臨時(shí)性排土場(chǎng)剝離物為臨時(shí)堆置，一般為七天、一個(gè)月、一年不等，需根據(jù)企業(yè)現(xiàn)狀情況和排土場(chǎng)容量確定。剝離物需在排土場(chǎng)堆放滿前二次搬運(yùn)，竟而增加運(yùn)輸成本。永久性排土場(chǎng)是將剝離物永久堆放不在搬運(yùn)，待排土場(chǎng)排滿之后進(jìn)行復(fù)墾工作等。根據(jù)堆放臺(tái)階邊坡情況可分為單臺(tái)階排土場(chǎng)與多臺(tái)階排土場(chǎng)。單臺(tái)階排土場(chǎng)為山溝排土場(chǎng)或山坡排土場(chǎng)一般適用于場(chǎng)地較為平緩、容量較小、運(yùn)輸距離較短、排土線路唯一的排土場(chǎng)。排土場(chǎng)堆置只有一個(gè)臺(tái)階不利用盡早復(fù)墾，一般需排土場(chǎng)服務(wù)期滿后方可復(fù)墾。堆置臺(tái)階邊坡坡比根據(jù)剝離物自然安息角、臺(tái)階高度、溝底坡度一般為1:1.5、1:1.75、1:2.0。多臺(tái)階排土場(chǎng)一般適用于容量較大，多臺(tái)階同時(shí)剝離的山坡露天礦、排土線路有多個(gè)可以分臺(tái)階分別排棄。多臺(tái)階排土場(chǎng)可以根據(jù)排棄標(biāo)高，高土高排，低土低排。兩種作業(yè)方式不可同時(shí)作業(yè)。臺(tái)階高度可根據(jù)實(shí)際地形情況與總?cè)萘看_定，一般為20m-30m-40m等整數(shù)。臺(tái)階與臺(tái)階之間需設(shè)置安全平臺(tái)，安全平臺(tái)寬度可參考相關(guān)規(guī)范中要求的大石滾落距離。堆置臺(tái)階邊坡坡比根據(jù)剝離物自然安息角、臺(tái)階高度、溝底坡度一般為1:1.5、1:1.75、1:2.0。

2 排土場(chǎng)災(zāi)害特征

排土場(chǎng)主要用于堆置采礦作業(yè)礦體周圍的無(wú)法利用，無(wú)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的圍巖。根據(jù)我國(guó)近年礦山企業(yè)排土場(chǎng)發(fā)生安全事故調(diào)查分析，排土場(chǎng)安全事故主要分如下三種：沉降壓縮變形、滑坡、泥石流。

沉降壓縮變形：排土場(chǎng)在堆置剝離物及運(yùn)輸過(guò)程中由于巖土本身的自重及運(yùn)輸過(guò)程中機(jī)械的自重使得排土場(chǎng)會(huì)發(fā)生壓實(shí)和沉降的過(guò)程。根據(jù)巖土性質(zhì)和破碎粒度的不同。沉降壓縮變形可能會(huì)持續(xù)數(shù)年才能趨于穩(wěn)定，在這數(shù)年中每年都會(huì)發(fā)生不同程度的變形量。其壓實(shí)沉降系數(shù)根據(jù)不同巖土性質(zhì)一般在0.8～0.9之間。這種排土場(chǎng)自身發(fā)生的形變速度較慢且破壞性較小，只要在排土場(chǎng)周圍安裝一些檢測(cè)儀器隨時(shí)觀測(cè)排土場(chǎng)的位移及形變，即可實(shí)時(shí)掌握其動(dòng)態(tài)，避免安全事故發(fā)生?；拢号磐翀?chǎng)產(chǎn)生的滑坡分為內(nèi)部滑坡、地基接觸面滑坡、地基破壞滑坡三者。內(nèi)部滑坡主要是因?yàn)榕磐翀?chǎng)自身存在安全隱患最終產(chǎn)生失穩(wěn)導(dǎo)致滑坡。排土場(chǎng)地基穩(wěn)固，由于堆置物的巖土力學(xué)性質(zhì)不同、排棄工藝存在安全隱患及外部不確定因素最終導(dǎo)致排土場(chǎng)失穩(wěn)現(xiàn)象。地基接觸面的滑坡：排土場(chǎng)自身較為穩(wěn)定，由于排土場(chǎng)地基接觸面在排土場(chǎng)的荷載下產(chǎn)生失穩(wěn)帶動(dòng)排土場(chǎng)整體產(chǎn)生滑坡現(xiàn)象。這種情況主要是因?yàn)榕磐翀?chǎng)溝底較陡、沒(méi)有清理溝底腐蝕土或處理地基所造成的。地基破壞滑坡：排土場(chǎng)自身較為穩(wěn)定，排土場(chǎng)地基由于受到排土場(chǎng)自身的荷載在接觸面發(fā)生破壞，導(dǎo)致地基表面產(chǎn)生滑移的情況進(jìn)而帶動(dòng)排土場(chǎng)發(fā)生滑坡。泥石流：排土場(chǎng)發(fā)生泥石流大都發(fā)生在溝谷型排土場(chǎng)及雨量較大的區(qū)域。排土場(chǎng)自身在堆置剝離物時(shí)，主要是巖土等固體物質(zhì)，水分含量極少。泥石流的發(fā)生主要是排土場(chǎng)周邊沒(méi)有做好防水設(shè)施，底部沒(méi)有做好排水設(shè)施，導(dǎo)致大雨乃至暴雨來(lái)臨時(shí)，排土場(chǎng)外部匯水流入排土場(chǎng)內(nèi)部，且不能很快有效的排入下游，導(dǎo)致排土場(chǎng)底部的水位不斷升高，排土場(chǎng)下部巖土含水量逐漸增大，強(qiáng)度穩(wěn)定性逐漸降低。在收到排土場(chǎng)本身的荷載作用在底部形成軟弱面，從而導(dǎo)致整個(gè)排土場(chǎng)在下面水流作業(yè)的情況下向下游產(chǎn)生滑動(dòng)，形成泥石流。

3 排土場(chǎng)事故分析

根據(jù)我國(guó)近年礦山企業(yè)排土場(chǎng)發(fā)生安全事故調(diào)查分析影響排土場(chǎng)邊坡穩(wěn)定的主要因素有：排水設(shè)施不全、排棄工藝不合理、水文地質(zhì)工程地質(zhì)條件發(fā)生變化、安全平臺(tái)預(yù)留不足邊坡較陡、地基基礎(chǔ)因素等。

排土場(chǎng)邊坡失穩(wěn)的主要形態(tài)有：

（1）排水設(shè)施不全：排土場(chǎng)排水設(shè)施不全導(dǎo)致外部匯水流入排土場(chǎng)內(nèi)部，暴雨時(shí)期雨水沖刷排土場(chǎng)邊坡及安全平臺(tái)，導(dǎo)致排土場(chǎng)底部含水量逐漸增大，底部強(qiáng)度穩(wěn)定性逐漸降低，邊坡由于雨水的沖刷逐漸失去穩(wěn)定性，最終導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。

（2）排棄工藝不合理：根據(jù)不同地形，排棄標(biāo)高不同及設(shè)計(jì)排土場(chǎng)的標(biāo)高。排土場(chǎng)可采取高土高排，低土低排的排土工藝。一般由于排棄工藝產(chǎn)生的排土場(chǎng)安全事故是由于高土高排，排土臺(tái)階過(guò)高，有的甚至超過(guò)200m，一味的節(jié)約運(yùn)輸成本最終形成一個(gè)高達(dá)百米的邊坡，稍有不慎就會(huì)產(chǎn)生滑坡。

（3）水文地質(zhì)工程地質(zhì)條件發(fā)生變化：在進(jìn)行排土作業(yè)前對(duì)排土場(chǎng)需進(jìn)行工程勘測(cè)。有時(shí)因?yàn)榉N種不確定因素，工程勘測(cè)并不能完全覆蓋排土場(chǎng)的各個(gè)地方。經(jīng)常是在排土場(chǎng)建設(shè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)水文地質(zhì)和工程地質(zhì)條件與工勘報(bào)告存在差異，從而可能產(chǎn)生安全隱患。

（4）安全平臺(tái)預(yù)留不足邊坡較陡：在設(shè)計(jì)及排棄過(guò)程中，往往因?yàn)楣?jié)省投資，減少占地，增加排土場(chǎng)容量。導(dǎo)致預(yù)留的安全平臺(tái)過(guò)小，不符合規(guī)范要求，且邊坡較陡。尤其在進(jìn)行排土作業(yè)時(shí)，單臺(tái)階排土形成高陡邊坡，邊坡坡度小于巖土自然安息角最終導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)滑坡產(chǎn)生。

（5）地基基礎(chǔ)因素：對(duì)于地基不良或地基較陡時(shí)，必須進(jìn)行地基處理。如果不加以處理地基由于受到排土場(chǎng)自身的荷載會(huì)形成軟弱地基層，特別當(dāng)剝離物堆置在底部較陡的山坡上時(shí)，容易產(chǎn)生排土場(chǎng)的整體滑移。

4 排土場(chǎng)安全對(duì)策措施

排土場(chǎng)的安全防護(hù)對(duì)策應(yīng)該根據(jù)不同分類的排土場(chǎng)分別設(shè)置，但總的來(lái)說(shuō)主要包括以下方面：內(nèi)外部主動(dòng)防護(hù)措施、預(yù)先處理、排棄工藝調(diào)整、安全預(yù)警、滿足安全距離要求。

（1）內(nèi)外部主動(dòng)防護(hù)措施：主動(dòng)防護(hù)措施主要包括設(shè)置排土場(chǎng)外部截洪溝，將排土場(chǎng)外部匯水通過(guò)截洪溝引流至下游。設(shè)置排土場(chǎng)安全平臺(tái)排水溝，減少雨水對(duì)排土場(chǎng)邊坡的沖刷。設(shè)置溝底引水設(shè)置，在溝底排水不良處設(shè)置排水涵洞加快排土場(chǎng)內(nèi)部溝底的排水。截洪溝、排水溝及涵洞可根據(jù)不同的情況設(shè)置土質(zhì)、漿砌石、素混凝土及鋼筋混凝土等不同形式。

設(shè)置排土場(chǎng)坡腳加固壩及攔渣壩，增加排土場(chǎng)坡腳穩(wěn)定性。在排土場(chǎng)下游溝口設(shè)置攔渣壩，高度及材質(zhì)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況采用碾壓堆石壩，主要攔截排土場(chǎng)內(nèi)部滾石及小規(guī)?；录澳嗍鳌＿@種防護(hù)措施主要針對(duì)溝谷型排土場(chǎng)。

（2）預(yù)先處理：預(yù)先處理主要針對(duì)排土場(chǎng)地基處理。依據(jù)工勘報(bào)告在排土場(chǎng)地基不良或溝底坡度較大時(shí)，進(jìn)行排土作業(yè)與修筑攔渣壩前需對(duì)地表腐蝕土進(jìn)行清理與地基修整處理(階梯形）清基厚度根據(jù)地表腐蝕土情況而定，每個(gè)修整臺(tái)階高度不大于0.5m，寬度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地形情況而定。

（3）排棄工藝調(diào)整：根據(jù)不同地形，排棄標(biāo)高不同及設(shè)計(jì)排土場(chǎng)的標(biāo)高選擇最為可靠經(jīng)濟(jì)的排棄工藝，高土高排時(shí)，根據(jù)不同的巖土條件，排棄高度不能超過(guò)相關(guān)規(guī)范要求，排土作業(yè)時(shí)需根據(jù)設(shè)計(jì)要求逐漸降低排棄標(biāo)高，形成壓坡腳，增加排土場(chǎng)的穩(wěn)定性。

（4）安全預(yù)警：設(shè)置排土場(chǎng)觀測(cè)系統(tǒng)，在排土場(chǎng)內(nèi)部及周圍設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)、在攔渣壩各平臺(tái)上設(shè)置位移觀測(cè)點(diǎn)，在壩體兩側(cè)布置位移觀測(cè)基點(diǎn)；排土場(chǎng)最終邊坡設(shè)置觀測(cè)標(biāo)點(diǎn)。主要設(shè)置的觀測(cè)設(shè)備為水準(zhǔn)儀，全站儀和GPS測(cè)量?jī)x；實(shí)時(shí)記錄排土場(chǎng)情況，及時(shí)針對(duì)不用的安全隱患做出相應(yīng)的處理措施。

（5）滿足安全距離要求：排土場(chǎng)選址需滿足《有色金屬礦山排土場(chǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50421-2007）中：距居民區(qū)和工業(yè)設(shè)施≧2倍排土臺(tái)階高度的規(guī)定。

5 結(jié)論

目前在我國(guó)礦山建設(shè)中排土場(chǎng)不論是在投資還是在占地上都舉足輕重，尤其是在露天采礦企業(yè)。排土場(chǎng)在設(shè)計(jì)及建設(shè)過(guò)程性的安全隱患已經(jīng)成為制約我國(guó)礦業(yè)發(fā)展的因素之一。本文通過(guò)綜合歸納、總結(jié)研究，結(jié)合目前我國(guó)礦山排土場(chǎng)發(fā)生的安全事故隱患，分析了排土場(chǎng)的事故原因及安全防護(hù)對(duì)策，總結(jié)相應(yīng)的問(wèn)題，探索了相應(yīng)的解決方法，并逐一總結(jié)了相應(yīng)的方法，得出了可行措施，對(duì)我國(guó)礦山企業(yè)排土場(chǎng)安全建設(shè)具有一定的指導(dǎo)意義。