露天礦內(nèi)排土場滑坡成因及治理措施分析

楊世飛

摘? 要：在露天礦開采作業(yè)中，排土作業(yè)最后一個環(huán)節(jié)，其通常需要會采用分區(qū)開采、內(nèi)部排土的設(shè)計方案，并沿巖層傾向設(shè)置內(nèi)排土場，但由于露天開采過程中會出現(xiàn)傾斜角較大的二次剝離邊坡，穩(wěn)定性相對較差，而國內(nèi)對于此類排土場的穩(wěn)定性控制又缺乏經(jīng)驗，因此很容易出現(xiàn)內(nèi)排土場滑坡的問題，并導(dǎo)致一系列的安全事故。為此，該文以云南尖山磷礦石馬哨排土場滑坡為例，對露天礦內(nèi)排土場滑坡的原因進行了分析，并在此基礎(chǔ)上圍繞內(nèi)排土場滑坡的治理措施展開了探討。

關(guān)鍵詞：露天礦? 內(nèi)排土場? 滑坡

排土場滑坡作為露天礦開采作業(yè)中最為常見的一種災(zāi)害現(xiàn)象，其不僅會直接影響到礦山的正常生產(chǎn)工作，同時還會給各崗位開采作業(yè)人員的生命安全帶來直接威脅，一旦得不到及時的處理，就很可能造成嚴(yán)重的人員傷亡與經(jīng)濟損失。由此可見，對于露天礦內(nèi)排土場滑坡的治理具有著非常重要的意義，而對于內(nèi)排土場滑坡治理措施的研究也是十分必要的。

1? 滑坡區(qū)域概況

1.1 地質(zhì)概況

石馬哨排土場位于云南省昆明市西山區(qū)石馬哨村東側(cè)斜坡地帶，屬山地丘陵區(qū)，斜坡自然坡度在15°～20°之間，且局部存在陡坡。在地質(zhì)條件方面，礦區(qū)分布有第四系松散土層，成因類別為人工填土、滑坡堆積、殘坡積層，其中人工填土和殘坡積紅粘土為特殊性土體，工程地質(zhì)性質(zhì)不良;下伏基巖為泥質(zhì)白云巖、白云巖，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，地表層風(fēng)化較強烈，局部溶蝕作用明顯。工作區(qū)內(nèi)及其周邊，地質(zhì)構(gòu)造較簡單，周邊無斷層及褶皺，新構(gòu)造運動以間歇性抬升為主。礦區(qū)雖位于地下水的補給-徑流區(qū)內(nèi)，下方存在松散巖類孔隙水與巖溶孔洞裂隙水兩種單層結(jié)構(gòu)地下水，以及南北流向季節(jié)性地表水，但由于地下水與地表水逕流途徑均比較短、地下水脆弱性又較強，因此主要補給水源仍為大氣降水補給。區(qū)內(nèi)不良地質(zhì)作用為巖溶，特殊性巖土為填土和紅黏土。

1.2 滑坡特征

2018年1月30日18時40分，排土場邊坡發(fā)生滑動，據(jù)邊坡檢測數(shù)據(jù)顯示，邊坡滑移后變形強烈，變形跡象明顯切變形表觀較多，造成原礦區(qū)道路錯斷，后緣下挫，其中邊坡中部、中后部多處在原平臺處形成負(fù)地形，中前部推移滑動后掩埋原南北向沖溝后，繼續(xù)向西側(cè)沖出，滑坡東西向最大滑移距離約180m，由北往南滑移距離逐步減小。在形態(tài)體積方面，滑坡平面形態(tài)近似“圈椅狀”，主滑方向272°，投影平面長度450～550m，平均寬度500～880m，滑體厚度約5.5～98.6m，體積約（1055×104）m3，因此判斷為特大型深層推移式填土滑坡。

2? 露天礦內(nèi)排土場滑坡的主要成因

露天礦排土場滑坡的成因分析通常需要對地形條件、地層條件、水文條件、降雨條件、人類工程活動等幾方面因素進行綜合考慮，在得到石馬哨排土場開采作業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)并分析后發(fā)現(xiàn)，此次滑坡事故原因主要可存在于以下幾方面[1]。

2.1 斜坡排土加載

從總體上來看，此次石馬哨排土場滑坡事故主要是由工程活動不當(dāng)引起，在開采作業(yè)過程中，排土作業(yè)人員未能按規(guī)定提前選擇合適的棄土堆放位置，而是將棄土堆放在了排土場斜坡上部，直接加大了斜坡荷載，隨著排土作業(yè)的持續(xù)進行，斜坡上部棄土堆載越來越多，斜坡荷載也隨之持續(xù)增加，最終超過了斜坡承載能力，導(dǎo)致斜坡位移并向西、南方向滑動。

2.2 降雨入滲

在此次排土場滑坡事故的勘查工作中，勘察人員采用了工程地質(zhì)測繪、工程地質(zhì)鉆探、原位測試、山地工程等多種手段進行了勘測分析，根據(jù)最終勘察結(jié)果顯示，事故發(fā)生前期的降水問題同樣對滑坡現(xiàn)象造成了直接的影響。排土場滑坡事故發(fā)生于2018年1月30日，滑坡前昆明地區(qū)出現(xiàn)了短期持續(xù)降雨，降雨量相對較大，由于礦區(qū)未設(shè)置地表降雨水體排泄通道，因此排土場處雨水只能沿填土垂直下滲，并在下滲至紅黏土隔水層后逐漸被紅黏土所吸收，由于紅黏土層本身屬于排土場斜坡的一部分，因此隨著雨水的持續(xù)下滲，斜坡坡體重量迅速提升，破壞了斜坡整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。另外，在缺少排水渠道的情況下，斜坡處雨水的下滲還使得坡體受到了潛蝕，在長期受雨水潛蝕的坡體下方土層逐漸形成軟弱夾層，紅黏土層也在潛蝕作用下發(fā)生了軟化，這些都極大地降低了坡體承載力，最終在斜坡上部棄土堆載的影響下直接引發(fā)了滑坡。

2.3 地形條件發(fā)生變化

石馬哨排土場處原本雖存在斜坡，但斜坡坡度相對較換，但隨著排土場的建立及礦山排土作業(yè)的展開，施工及作業(yè)人員在原有斜坡的基礎(chǔ)上進行再次開挖，最終導(dǎo)致當(dāng)?shù)氐匦蔚孛舶l(fā)生了較大改變，斜坡也變得十分陡峻，由于新斜坡的有效高陡臨空面較大，破壞了坡體平衡條件，因此坡體穩(wěn)定性及承載能力都大大下降，而這也是導(dǎo)致排土場滑坡事故的間接原因。

2.4 原始地形條件較差

從原始地形條件來看，石馬哨排土場所在斜坡區(qū)域本身地質(zhì)環(huán)境條件就比較脆弱，不僅坡體高差較大，同時還存在有效高陡臨空面，坡體上部為填土，結(jié)構(gòu)松散，填土之下為紅黏土軟弱層，整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性比較差，與其他常見的滑坡事故多發(fā)區(qū)域十分類似[2]。

2.5 綜合原因分析

綜合以上多方面原因可以做出判斷，石馬哨排土場所在斜坡坡體本身地形條件較差，在被改造后長期更是處于“頭重腳輕”狀態(tài)，隨著不斷加載及降雨后坡體內(nèi)軟弱帶不斷軟化、泥化，坡體重量逐漸向坡下積累，當(dāng)其下滑力超過紅黏土層抗剪強度時，坡體直接被破壞，最終導(dǎo)致了滑坡[3]。

3? 露天礦內(nèi)排土場滑坡治理有效措施

3.1 清方減載

經(jīng)過對石馬哨排土場滑坡的整體分析后決定，于滑坡北部合理平衡前后部清方減載，并在滑體前部適度清方，以增加邊坡穩(wěn)定性，為實施支擋工程創(chuàng)造良好基礎(chǔ)條件，解決局部穩(wěn)定問題;對于滑坡中、后部，同樣采取清方減載措施，以保證整體達到穩(wěn)定安全標(biāo)準(zhǔn);滑坡南部較為復(fù)雜，因此，專門設(shè)計了采取整體清方減載方案，保證局部邊坡和滑坡整體達到穩(wěn)定安全標(biāo)準(zhǔn)，最后將南、北二部清坡坡面及臺面整體協(xié)調(diào)順接。

3.2 支擋抗滑樁

在對滑坡坡體進行清方減載后發(fā)現(xiàn)，滑坡后局部坡體在工況Ⅲ條件下穩(wěn)定系數(shù)為1.14～1.15，不滿足安全標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，為保證該部分坡體穩(wěn)定，確保坡下居民區(qū)安全，選擇在前部增設(shè)抗滑樁支擋，抗滑樁分別為清坡1955m、1960m平臺上，抗滑樁樁確定采用施挖樁機施工，樁頂設(shè)冠梁，冠梁高1.2m，寬2m，長167.5m，兩端出樁0.1m。

3.3 挖設(shè)截排水溝

滑坡事故發(fā)生期間昆明地區(qū)降雨較多，為避免降雨形成地表水并流入排土場區(qū)內(nèi)，決定在排土場外圍設(shè)置4條截洪溝，并在排土場內(nèi)部分別布設(shè)7條平臺排水溝以及5條縱排水溝以及9個集水井與之相連接，以保證降雨時能夠?qū)⑵旅娴乇硭皶r排出排土場區(qū)。

3.4 構(gòu)建擋土墻

為防止水土流失邊界擴展且防止淺表坍滑牽引后部失穩(wěn)，決定于南北兩側(cè)滑坡下坡腳處結(jié)合清坡分別設(shè)擋墻護腳，并在坡體南側(cè)坡腳部位設(shè)置鋼筋石籠壩為防止坡體掩埋道路、泵房，以加強現(xiàn)場安全防護措施，其中南側(cè)擋土墻總長472.01m、北側(cè)擋土墻195m、鋼筋石籠壩總長294m。

4? 結(jié)語

從石馬哨排土場滑坡事故的分析中可以發(fā)現(xiàn)，露天礦內(nèi)排土場滑坡的影響因素有很多，實際影響十分嚴(yán)重，一旦事故發(fā)生，開采企業(yè)必須要迅速做出反應(yīng)，根據(jù)地質(zhì)條件等現(xiàn)場勘察資料對滑坡原因展開深入分析，并據(jù)此制定針對性的治理方案，以消除滑坡的各方面安全隱患與影響。

參考文獻

[1] 張建強.露天礦排土場邊坡穩(wěn)定性分析及評價機制[J].中國設(shè)備工程，2019（17）：78-79.

[2] 王向華，吳湘炬.自燃滑坡體發(fā)育特征及綜合治理對策探討[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報，2015，26（2）：148-152.

[3] 田中.解析露天礦山排土場災(zāi)害分析與防治措施[J].民營科技，2012（10）：35.