礦山排土場坍塌原因分析及安全防范措施

程茸榮

（廣東省大寶山礦業(yè)有限公司，廣東 韶關(guān) 512100）

1 概況

1.1 環(huán)境情況介紹

地形地貌特征：757排土場位于某礦山多金屬礦采場的西南部，排土場場地屬南嶺中低山構(gòu)造侵蝕地貌，地形上部較陡，下部較平緩，地面相對高差在300m～700m之間。排土場主溝谷內(nèi)平均坡度約9°，溝谷周邊山坡原始地形坡度在25°～38°之間。場地東南及東部地勢較低，山系呈南北走向，地表植被發(fā)育。排土場現(xiàn)保留自然山體較穩(wěn)定，溝谷發(fā)育，地形切割強烈，多形成“V”形深谷，構(gòu)成地表水、地下水的排泄系統(tǒng)，相對高差約300m，地形地貌條件較為復雜。

氣候條件：某礦山礦區(qū)氣候具有亞熱帶氣候特點，全年溫暖多雨，年平均氣溫為16.8℃，夏季最高氣溫33.8℃，冬季最低氣溫-4.3℃，年降雨量大。年內(nèi)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達100mm～200mm以上。

水文地質(zhì)條件：757排土場下方是排棄物料，根據(jù)記載757排土場早期排的多是松土，在底部形成較軟弱地基層。并且757排土場北部下方有數(shù)條20世紀90年代偷采留下的巷道，長期有水流出。

1.2 垮塌經(jīng)過

2020年11月21日傍晚某礦山757排土場北部作業(yè)過程中出現(xiàn)較快速度開裂下沉，邊排車間值班長馮某某要求某施工隊輪換到中部排土，并將停在北部的設(shè)備全部撤離到安全位置。第二天上午，某施工隊現(xiàn)場管理人員沈某某到757排土場時，發(fā)現(xiàn)757排土場北部發(fā)生第一次塌方，沈某某立即向邊排車間領(lǐng)導匯報情況。第一次跨方發(fā)生后，757排土場的開裂范圍逐漸擴大，邊排車間主任李某某立即在微信群安排部署工作，要求值班長在現(xiàn)場做好警戒措施，封閉757排土場北部塌方區(qū)域，并加強觀察。22日中午11時43分757排土場北部發(fā)生第二次垮塌。

2 垮塌原因分析及安全防范措施

2.1 垮塌發(fā)生前，757排土場的隱患記錄情況

查閱塌方前排土場現(xiàn)場有關(guān)臺賬《排土場安全記錄本》發(fā)現(xiàn)，757排土場近一個月多次發(fā)生開裂和局部下沉情況。10月中旬開始，757排土場邊緣一直處于不穩(wěn)定下沉狀態(tài)，前端小范圍塌方4次，直至11月21日夜間發(fā)生第一次垮塌，11月22日發(fā)生大規(guī)?？逅?。

757排土場的《排土場安全記錄本》記錄，757排土場開裂期間，邊排車間值班長多次交代某施工隊現(xiàn)場管理人員，禁止所有車輛過裂縫排土，并且加強觀察，開裂區(qū)域有異常下沉跡象時，做到及時撤離，確保人員和設(shè)備安全。其中11月20日《排土場安全記錄本》記錄：757排土場變化頻繁，底部鼓包變大，沉降變快，現(xiàn)場指揮人員要加強觀察變化情況。11月21日《排土場安全記錄本》記錄：757排土場裂縫增多，底部鼓包增大，現(xiàn)場人員加強觀察，北部區(qū)域開裂下沉較快，禁止過裂縫排土。

2.2 垮塌滑坡體特征描述

垮塌滑體規(guī)模：垮塌直線長度約230m，曲面長度約300m，平均寬度約80m，垮塌滑體總體積約230萬方。垮塌滑體形狀整體成“凹”形。其中11月21日晚第一次垮塌發(fā)生在整體垮塌中間部位，第一次垮塌長約80m，寬約20m。

垮塌滑體形態(tài)特征：根據(jù)野外調(diào)查訪問和勘探結(jié)果、滑坡體的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)型式等主要因素，李屋排土場滑坡段滑坡類型屬堆積層(土質(zhì))滑坡，滑坡堆積體滑坡亞類。根據(jù)滑體厚度、運移方式、成因?qū)傩?、穩(wěn)定程度、形成年代和規(guī)模等其他因素，可按表1進行滑坡分類，屬現(xiàn)代深層推移式巨型工程活滑坡[1]。該滑坡分布在排土場的北部，滑坡范圍內(nèi)產(chǎn)生很多地表裂縫，大致呈平行的弧狀，經(jīng)測量，裂縫走向大致可分三組：13°、35°、65°。

表1 滑坡其他因素分類

滑坡范圍內(nèi)產(chǎn)生很多地表裂縫，大致呈平行的弧狀，經(jīng)測量，裂縫走向大致可分三組：13°、35°、65°。從剖面上看，滑坡形態(tài)呈疊瓦狀，可見明顯的后緣壁、滑坡臺坎?；麦w前舌土體鼓脹、張裂，滑坡特征清晰[2]。

該滑坡由于人類活動堆排填土廢土而形成，具有清晰的滑坡周界，主滑方向為180°～255°，滑坡后緣有明顯的呈環(huán)狀錯落形成的陡坎，平面上總體呈不規(guī)則舌狀，滑坡體邊坡坡度20°～45°，下覆基巖巖層產(chǎn)狀215°～336°∠55°～82°，坡向和巖層傾向呈反向小角度相交；后緣因錯落形成的陡坎最高達12.5m，中后部發(fā)育有多條橫向的張拉裂縫，裂縫延伸最長達10m，裂縫最寬處達60cm，裂縫最大可見深度達1.5m；滑坡中前部多處錯臺，錯臺高度0.8cm～2.5m；滑坡的南、北側(cè)邊界清晰，有明顯的錯臺，錯臺高度2.5m～13.5m。根據(jù)物探資料結(jié)合滑坡的已有變形破壞特征和滑坡微地貌形態(tài)綜合分析，滑動面應(yīng)位于殘坡積粉質(zhì)黏土層、強風化砂巖層與堆填土的結(jié)合面，滑動面平均深度約30m，滑帶物質(zhì)主要為低品位鐵礦石、粘土、風化巖塊堆積而成，礫徑一般為2cm～10cm不等，大者60cm～80cm；結(jié)構(gòu)雜亂，不均勻，土體濕～稍濕，土體結(jié)構(gòu)均勻性差，體積約300萬m3，屬深層巨型土質(zhì)滑坡。

滑坡滑面總體上傾向西南（235°～265°），傾角為上段陡中下段緩，傾角由后部45°～55°，至中部25°～35°過渡到前部的10°～15°左右?；嫘螒B(tài)總體呈中間略低，兩側(cè)略高的西南傾凹面?；虏煌课黄浠嫘螒B(tài)和特征不同，滑坡面中上段，滑面明顯，滑面處土質(zhì)極軟，且含水，見碎石。前段滑面不清晰，但見強度較軟土層，滑面巖性為強風化砂巖、殘坡積粉質(zhì)黏土。由物探報告橫斷面圖及本報告工程地質(zhì)剖面圖可以明顯反映滑面形態(tài)特征變化[3]。

本次垮塌滑體直接沖到西側(cè)山體，后往南滑動。受到山體沖撞的影響，滑坡體發(fā)生了第一次卸力，往南滑動數(shù)十米逐漸停止滑動。757排土場下方形成幾條波浪形小臺階，中間和北部沒有完全垮塌下去部分，在757排土場下方20米左右形成較大的臺階。

2.3 垮塌主要原因分析

（1）757排土場北部排土量大，推進快（平均每天2萬方推進），使整個北部達到一定荷載，荷載加大過程中逐漸大于排土場底部承載力，使整個排土面發(fā)生塑性變形，形成的鼓包逐漸增大，牽動排土平臺持續(xù)開裂下沉。

（2）757排土場高差大。757排土場正下方最低處的高程約+465m，有200多米的高差，臺階坡面角大，造成757排土場邊坡不穩(wěn)定。

（3）不利的水文地質(zhì)條件。757排土場北部下方有數(shù)條20世紀90年代民間偷采遺留下的巷道，巷道長期有地下水流出，滲透到排土場底部，從而形成沿排土場基底軟弱層的滑坡面。該填土層具失水收縮及復浸水軟化特征，降水使地表土體含水量增加，蒙脫石和伊利石吸水膨脹，造成土體軟化，產(chǎn)生蠕動變形，坡體中后部土體也因擠壓變形出現(xiàn)裂縫，加速了地表水的滲入，使裂縫附近土體極度飽和，造成了坡體土體不斷擠壓蠕變變形，從而形成滑坡[4]。

（4）757排土場地基承載力低。根據(jù)記載757排土場早期排的多是松土、粉質(zhì)粘土和碎石，土的結(jié)構(gòu)松散，具有濕陷性，抗滑能力弱，早期排下的松土和碎石囤積在底部形成較軟弱地基層。當上部的荷載足夠大時，極易失穩(wěn)。

2.4 垮塌后采取的應(yīng)急安全措施以及安全防范措施

（1）757排土場垮塌后，要求某施工隊在周邊裂縫外30米處設(shè)置警戒。并安排管理人員在現(xiàn)場做好值班值守，監(jiān)督排土場的變化情況。在垮塌三天過后，邊排車間對757排土場進行安全確認，在確定排土場暫時穩(wěn)定情況下，安排鉤機對排土場邊緣排險。

（2）必須按照《金屬非金屬礦山排土場安全生產(chǎn)規(guī)則》和《某礦業(yè)有限公司排土場安全管理制度》對排土場進行管理，確保安全生產(chǎn)。

（3）加強排土場管理，做好臺賬記錄。加強排土場監(jiān)測工作，加強排土場人防措施，做好值班值守，在發(fā)現(xiàn)隱患時要及時撤離、及時警戒、及時上報。

（4）加強排土場安全隱患排查和整改，對發(fā)現(xiàn)隱患要做好記錄，并督促某施工隊立即整改。

（5）加強現(xiàn)場作業(yè)人員的培訓，增強現(xiàn)場作業(yè)人員辯識風險能力，增強全員安全意識。排土場開裂下沉時，絕對禁止過裂縫排土。

3 結(jié)語

本次757排土場垮塌，邊排車間現(xiàn)場值班人員根據(jù)在線監(jiān)測系統(tǒng)預警和經(jīng)驗做到及時發(fā)現(xiàn)、及時警戒、及時撤離，確保了作業(yè)人員和設(shè)備安全。

邊排車間全體人員會再次總結(jié)，為排土場安全管理不斷提升自己專業(yè)知識和管理經(jīng)驗，充分利用排土場監(jiān)測系統(tǒng)等技術(shù)手段，在每一次都能做到準確判斷，讓排土場的安全管理時刻做到可防可控。