海口磷礦治理露天礦山事故隱患實(shí)踐

張 學(xué)

（云南磷化集團(tuán)?？诹讟I(yè)有限公司）

海口磷礦是露天開采礦山，始建于1966年，原開采能力200萬t/a。近年來，隨著公司磷礦石浮選廠的投產(chǎn)和穩(wěn)步運(yùn)行，中低品位磷礦石需求大幅提升，礦石開采量隨之增加，從而形成了較大規(guī)模的露天采空區(qū)及排土場，客觀存在邊坡失穩(wěn)、塌方、滑坡、泥石流等事故隱患及地質(zhì)災(zāi)害，落實(shí)“控好角（邊坡角）、管好水（水害）、護(hù)好坡（邊坡）、應(yīng)好急（應(yīng)急管理）”十二字方針有利于確保安全生產(chǎn)。

1 礦山地理位置

?？诹椎V位于云南省昆明市西山區(qū)?？诮值擂k事處與安寧市、昆明市晉寧區(qū)交界處的桃樹箐，礦區(qū)面積9.6 km2，依據(jù)礦體的賦存條件及斷層切割情況，由北向南分成四采區(qū)、二采區(qū)、一采區(qū)、三采區(qū)，總體呈北西—南東向展布，長約5.4 km，寬0.8～3.8 km。

2 礦山地質(zhì)條件

礦區(qū)屬中低山地貌，山嶺由北西向南東呈長蛇狀延伸，地勢總體西南高北東低，山嶺北東坡較平緩，南西坡較陡，礦區(qū)總體中部高，四周低。最高標(biāo)高2 482.6 m，在礦區(qū)中南部杉松園頂，最低標(biāo)高2 070.1 m在礦區(qū)北部，相對高差412.5 m。礦床屬于海相沉積大型磷塊巖礦床，厚度較大，品位中等，層位穩(wěn)定。含礦巖系為寒武系下統(tǒng)漁戶村組（?1y），具工業(yè)價(jià)值的礦體（層）為上礦層（?1y3）和下礦層（?1y1），其間夾石為含磷砂質(zhì)白云巖層（?1y2），上礦層的頂板為硅質(zhì)白云巖（?1y4），下礦層的底板為震旦系上統(tǒng)燈影組（zbdn）白云巖夾硅質(zhì)條帶。礦體（層）圍巖頂板為漁戶村組第四段硅質(zhì)白云巖段（上白云巖段），底板為震旦系上統(tǒng)燈影組，頂部為一層較穩(wěn)定的黃綠色黏土頁巖，之下為黑色燧石層或燧石結(jié)核層，再往下由灰白色及灰黑色薄至中厚層狀、厚層狀硅質(zhì)白云巖組成，夾層為上部灰白色厚層至巨厚層狀砂質(zhì)白云巖，粗晶粒砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，局部由灰黑色薄層磷酸鹽與灰白色碳酸鹽相間組成，總體屬薄層狀結(jié)構(gòu)的半堅(jiān)硬至堅(jiān)硬巖組，風(fēng)化后節(jié)理層理均較發(fā)育，強(qiáng)度降低，浸入水后易泥化、不穩(wěn)定［1］。

3 礦山開采現(xiàn)狀

露天開采形成采空區(qū)，礦層頂?shù)装宥酁檐浫豕こ處r組，在生產(chǎn)過程中采礦剝離擾動(dòng)，剝離物在排土場集中堆存，人為形成“山體”；受風(fēng)蝕、雨水沖刷、管理不善等因素影響，客觀存在邊坡失穩(wěn)、塌方、滑坡、泥石流等事故隱患及地質(zhì)災(zāi)害。同時(shí)，露天開采對屬地生態(tài)自然環(huán)境造成破壞，增大礦區(qū)生產(chǎn)安全、生態(tài)環(huán)境保護(hù)風(fēng)險(xiǎn)。

4 事故隱患排查

排土場的形成是采礦作業(yè)，尤其是露天開采的必然結(jié)果。排土場堆積體主要由露天開采剝離的廢棄土石組成，主要組分是黏土、泥質(zhì)頁巖、黑色頁巖、砂巖、碳酸巖等，這類土石混合體顆粒大小不一，組成極為分散、不均勻系數(shù)較大，而且滲透系數(shù)相差懸殊，工程力學(xué)特性也十分復(fù)雜。大量土石的混合堆積使得排土場成為一種巨型松散的人工邊坡，分析排土場安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，大容量、高臺(tái)階、陡邊坡是造成排土場邊坡失穩(wěn)、塌方、滑坡、泥石流等事故隱患的主要因素，尤其在暴雨條件下極易誘發(fā)生產(chǎn)安全事故及地質(zhì)災(zāi)害。為此，在礦山安全生產(chǎn)管理中將排土場列為露天礦山的主要危險(xiǎn)源，其穩(wěn)定性是礦山安全管理的重點(diǎn)。

落實(shí)安全管理雙重預(yù)防機(jī)制，對排土場隱患進(jìn)行全面排查，生產(chǎn)過程中采礦剝離物從圍巖中分離出來處于松散狀態(tài)，按照設(shè)計(jì)邊坡角、階段高度、堆排容量，經(jīng)碾壓、自然沉降，達(dá)到新的力學(xué)平衡，形成排土場邊坡。受排土場設(shè)計(jì)不合理或不按設(shè)計(jì)組織生產(chǎn)、防排水系統(tǒng)不完善、爆破作業(yè)不規(guī)范、周邊私挖亂采等因素影響，將催生排土場邊坡失穩(wěn)、塌方、滑坡、泥石流等事故及地質(zhì)災(zāi)害。剝離物中的磷、氟等元素淋濾水對周邊水體水質(zhì)也將造成生態(tài)環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。故排土場邊坡事故隱患及事故后果主要有失穩(wěn)、塌方、滑坡、泥石流、生態(tài)環(huán)境污染，其中，產(chǎn)生事故隱患的主要因素：①排土場未按設(shè)計(jì)選址。如排土場工程地質(zhì)不明；排土前未對底部軟弱層清理或清理不徹底；位于傾斜的山坡地段等。②排土場未按設(shè)計(jì)組織生產(chǎn)或排土作業(yè)不規(guī)范。如排土場設(shè)計(jì)參數(shù)不合理；未按照設(shè)計(jì)組織排土作業(yè)；在生產(chǎn)過程中巖土混排，在排土場內(nèi)部形成軟弱層，伴隨排土場堆置高度、容量增加，當(dāng)某一軟弱層剪切應(yīng)力超過其抗剪強(qiáng)度時(shí)，便會(huì)沿此軟弱層發(fā)生滑坡。③排水系統(tǒng)不完善。如遇降雨，地表水匯入排土場不能及時(shí)外排，加大了排土場的液化程度，降低了排土場內(nèi)部固有的滑動(dòng)面摩擦力，形成排土場“水害”。④人為因素。排土場周邊存在私挖亂采；不按設(shè)計(jì)爆破振動(dòng)；應(yīng)急管理不力等。⑤其他不可抗拒因素。如地震、極端降雨等。⑥排土場泥石流。排土場一旦發(fā)生大面積滑坡，極易伴隨泥石流發(fā)生。⑦排土場生態(tài)環(huán)境污染。排土場物料在裝卸、推排、風(fēng)力等作用下細(xì)小顆粒物質(zhì)形成揚(yáng)塵，對空氣造成污染；淋濾水對水體造成污染；地表裸露破壞生態(tài)景觀。

5 露天采空區(qū)及排土場邊坡失穩(wěn)成因和對應(yīng)治理措施

露天采空區(qū)及排土場邊坡是采礦活動(dòng)按照一定邊坡角，選取一定段高、堆置方式，經(jīng)碾壓、自然沉降，建立新的力的平衡后形成的。自然邊坡在采礦開挖前巖體內(nèi)部應(yīng)力相對平衡，因而處于穩(wěn)定狀態(tài)。因采礦擾動(dòng)巖體，內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)不斷變化，當(dāng)巖體應(yīng)力超過強(qiáng)度時(shí)，導(dǎo)致巖體發(fā)生破壞，使邊坡巖體向臨空面發(fā)生變形和破壞，如果巖體層面傾向與臨空面方向一致，巖層傾角接近內(nèi)摩擦角，加上外界振動(dòng)、地下水與地表水等因素作用下，極易造成邊坡失穩(wěn)。邊坡失穩(wěn)的主要形式有塌方、滑坡。邊坡失穩(wěn)的治理方式：①控制“水害”。如通過分水嶺、截洪溝等采區(qū)排水系統(tǒng)對雨季地表水進(jìn)行分流。②控制邊坡角。③控制“力”的變化，即減小邊坡體下滑力和增大抗滑力，如采取緩坡清理法與減重壓腳法。④改善邊坡巖體強(qiáng)度。如擋土墻、抗滑樁、金屬錨桿、鋼繩錨索、壓力灌漿、噴射混凝土護(hù)坡和注漿防滲加固等。⑤控制爆破震動(dòng)。對采場邊坡和臺(tái)階爆破破壞的形式主要有后沖爆破、頂部龜裂爆破、坡面巖石松動(dòng)爆破。采取周邊爆破技術(shù)就是通過降低炸藥能量，在采場周邊控制爆破能量在邊坡上集中，從而達(dá)到限制爆破對最終采場邊坡和臺(tái)階的破壞。具體的周邊爆破技術(shù)有減震爆破、緩沖爆破、預(yù)裂爆破等措施［2］。⑥落實(shí)邊坡安全管理要求。如建立邊坡檢查制度；安排專業(yè)技術(shù)人員或有經(jīng)驗(yàn)的管理人員專門負(fù)責(zé)邊坡管理；對有變形和滑坡跡象的邊坡，應(yīng)有專門觀測點(diǎn)，定期觀測記錄變化情況等。

6 綜合治理

6.1 “十二字方針”治理

針對露天采礦形成的采空區(qū)及排土場存在邊坡失穩(wěn)、塌方、滑坡、泥石流等事故隱患及地質(zhì)災(zāi)害，結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)治理經(jīng)驗(yàn)，?？诹椎V總結(jié)為“控好角（即嚴(yán)格按設(shè)計(jì)邊坡角組織生產(chǎn)）、管好水（即完善采區(qū)防排水系統(tǒng)，避免形成“水害”）、護(hù)好坡（即把邊坡安全管理作為重中之重）、應(yīng)好急（即事故預(yù)防和應(yīng)急“兩手抓”）”的十二字方針，采取安全管理、工程措施、生態(tài)修復(fù)相結(jié)合的綜合治理措施對采空區(qū)及排土場持續(xù)治理，取得了較好的效果。①安全管理方面主要依靠日常管理和專項(xiàng)管理相結(jié)合，如制訂邊坡與防排水安全管理、爆破安全管理、安全檢查、隱患上報(bào)治理制度等，邊坡、排土場專項(xiàng)安全檢查，汛期安全生產(chǎn)專項(xiàng)檢查，沉降位移監(jiān)測等管理措施，以及采場生產(chǎn)安全事故綜合應(yīng)急預(yù)案和邊坡、排土場塌方、滑坡專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案。②工程方面主要采取按照設(shè)計(jì)控制邊坡角、臺(tái)階高度，清理邊坡，修筑攔沙壩、截水溝等工程措施。如根據(jù)防排水設(shè)計(jì)在“管好水”上下功夫，采用臨時(shí)溝道鋪設(shè)防滲膜、固定溝道鋪設(shè)涵管、漿砌石溝、集水池等，將雨季匯水分段引流，減少對采空區(qū)及排土場和生態(tài)修復(fù)區(qū)的沖刷、侵蝕、破壞。按照設(shè)計(jì)修筑攔砂壩10余座，均有利于采空區(qū)及排土場邊坡失穩(wěn)、塌方、滑坡、泥石流等事故隱患及地質(zhì)災(zāi)害的治理，提升了事故隱患及地質(zhì)災(zāi)害治理本質(zhì)安全水平。同時(shí)，對采場淋濾水收集，用于灑水降塵、植被區(qū)綠化，符合國家“三磷”企業(yè)（磷礦、磷肥、磷石膏）治理要求。③在生態(tài)修復(fù)方面主要采取覆土、復(fù)土植被等生態(tài)修復(fù)措施。在充分利用礦山現(xiàn)有工程、設(shè)施及相關(guān)輔助設(shè)施的基礎(chǔ)上，新增部分工程、設(shè)施，多方面、多角度實(shí)現(xiàn)“剝采—內(nèi)排—覆土—復(fù)土植被”為一體的較為科學(xué)合理的“生產(chǎn)安全風(fēng)險(xiǎn)防控—生態(tài)環(huán)境修復(fù)”體系，落實(shí)在“開發(fā)中保護(hù)，在保護(hù)中開發(fā)”，安全生產(chǎn)“雙重預(yù)防機(jī)制”，使礦山安全生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境得到改善，促進(jìn)礦山安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、綠色礦山建設(shè)持續(xù)健康發(fā)展。

6.2 排土場治理

礦區(qū)范圍內(nèi)有1個(gè)已堆排的外排土場和5個(gè)內(nèi)排土場，外排土場為小黑溝排土場，已經(jīng)堆排結(jié)束多年并恢復(fù)基本生態(tài)；內(nèi)排土場分別為四采區(qū)內(nèi)排土場、北端部（二采區(qū)）內(nèi)排土場、一采區(qū)內(nèi)排土場、三采區(qū)內(nèi)排土場，其中一采區(qū)內(nèi)排土場、三采區(qū)內(nèi)排土場目前正在堆排，向陽山內(nèi)排土場已堆排結(jié)束多年并恢復(fù)基本生態(tài)。北端部（二采區(qū)）排土場、小黑溝排土場為礦山永久邊坡，部分排土臺(tái)階恢復(fù)基本生態(tài)，邊坡穩(wěn)定性滿足排土場安全生產(chǎn)規(guī)范，這是“控好角、管好水、護(hù)好坡、應(yīng)好急”十二字方針落實(shí)，有效防范邊坡失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)的具體體現(xiàn)。一采區(qū)內(nèi)排土場、三采區(qū)內(nèi)排土場目前正在堆排，其排土邊坡隨著堆排高度、容量增加，邊坡穩(wěn)定性逐漸下降，失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)加大。因此，需持續(xù)落實(shí)“十二字方針”，確保治理對策有效實(shí)施：①嚴(yán)格控制排土場參數(shù)。②控制排土場總邊坡角，確保排土場穩(wěn)定性滿足安全系數(shù)。③土石分排，利于排土場整體穩(wěn)定，同時(shí)滿足排土場后期復(fù)墾需要。④控制排土堆排段高，防止超出設(shè)計(jì)高度。⑤延長排土線，分區(qū)域分時(shí)段堆排，控制排土線推進(jìn)速度，留出松散物料必要的固結(jié)時(shí)間。⑥對堆排物料進(jìn)行碾壓，提高密實(shí)度。⑦陡坡修理成臺(tái)階狀，增加排土場與周邊山坡接觸面的抗滑力。⑧完善截排水系統(tǒng)。聯(lián)通排土場內(nèi)部梯形排水溝；排土場底部導(dǎo)流排滲，控制浸潤線；地表分段截流、引流排水，減少雨水滲透；及時(shí)植被護(hù)坡，防雨水沖刷等。⑨排土場底部設(shè)置擋墻，增加邊坡抗滑力。⑩加強(qiáng)日常排土場安全檢查和邊坡監(jiān)測，動(dòng)態(tài)掌握排土場邊坡沉降、位移情況；定期開展排土場穩(wěn)定性評價(jià)。綜上所述，牢固樹立“隱患就是事故，事故必須治理”觀念，事故隱患整改率100%。依據(jù)《金屬非金屬礦山重大生產(chǎn)安全事故隱患判定標(biāo)準(zhǔn)（試行）》對標(biāo)檢查，無重大生產(chǎn)安全事故隱患［3］。從源頭、本質(zhì)安全上確保安全生產(chǎn)，持續(xù)改進(jìn)礦山安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化績效，并同步在排土場邊坡持續(xù)開展覆土及復(fù)墾植被修復(fù)生態(tài)，減少水土流失和泥石流地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。

6.3 采空區(qū)治理

礦山采用邊開采、邊內(nèi)排、邊復(fù)墾方式，有效利用采礦結(jié)束后形成的采空區(qū)作為內(nèi)部排土場，既及時(shí)治理了采礦遺留采空區(qū)的邊坡失穩(wěn)、塌方、滑坡、泥石流等事故隱患及地質(zhì)災(zāi)害，又有效利用了內(nèi)部排土空間，減少外部排土場建設(shè)占用土地、林地。在實(shí)際生產(chǎn)過程中對達(dá)到排土設(shè)計(jì)容量的區(qū)域及時(shí)進(jìn)行復(fù)墾，提高邊坡穩(wěn)定性，嚴(yán)格遵循“礦山開采到哪里，復(fù)墾植被就跟進(jìn)到哪里”的策略，主要措施：①表土收集堆存。在生產(chǎn)剝離作業(yè)過程中，對原生表土，在排土場固定區(qū)域堆放，供覆土使用。②平整場地，表土鋪設(shè)厚度1 000 mm左右，供覆土植被。③在邊坡較陡，巖層風(fēng)化程度低、硬度大等不適宜覆土區(qū)域，人工在坡面“刻槽”進(jìn)行覆土植被。④生態(tài)植被恢復(fù)。根據(jù)復(fù)墾規(guī)劃及區(qū)域地理位置、氣候條件，選擇適宜的草籽和樹種進(jìn)行植草植樹。⑤施肥、病蟲害防治、澆水灌溉等管理。綜上所述，通過多年的治理，充分利用采空區(qū)作為內(nèi)排土場，減少外排土場，既滿足了生產(chǎn)，又節(jié)約了土地。采空區(qū)邊坡失穩(wěn)、塌方、滑坡、泥石流等事故隱患及地質(zhì)災(zāi)害生產(chǎn)安全風(fēng)險(xiǎn)可控。近年來，礦山生態(tài)修復(fù)共完成復(fù)墾植樹214.32萬m2，投入費(fèi)用8 019.8萬元，形成了以“森林湖”礦山地質(zhì)公園建設(shè)為中心，連片輻射周邊采空區(qū)的生態(tài)環(huán)保修復(fù)區(qū)，踐行了“綠水青山就是金山銀山”理念。

7 結(jié)語

?？诹椎V對礦山采空區(qū)及排土場邊坡失穩(wěn)、塌方、滑坡、泥石流等事故隱患及地質(zhì)災(zāi)害，貫徹“控好角、管好水、護(hù)好坡、應(yīng)好急”十二字方針，采取安全管理、工程、生態(tài)修復(fù)相結(jié)合的綜合治理措施，達(dá)到確保礦山安全生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境治理目標(biāo)。有效利用磷礦開采后形成的內(nèi)排空間，可節(jié)約土地，對淋濾水收集供灑水降塵、綠化使用，符合“三磷”治理要求，對采空區(qū)及排土場嚴(yán)格按礦山安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，在治理的同時(shí)做好持續(xù)改進(jìn)工作，提升了礦山安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化水平，促進(jìn)了公司安全發(fā)展、綠色發(fā)展。