露天礦排土場泥流危害及整治分析

李大海

（本溪鋼鐵〈集團〉礦業(yè)有限責(zé)任公司南芬露天鐵礦，遼寧 本溪 117014）

露天礦排土場是礦區(qū)廢棄地之一，占地面積較大，并且由于是人工堆置的地貌，穩(wěn)定性較差，容易造成泥流危害。排土場的表層地面被嚴(yán)重壓實，坡面比較松散，一般為巖土混合，再加上長時間的受力淪陷，出現(xiàn)特殊的空隙、裂縫等，形成獨特的侵蝕特征。

1 露天礦排土場泥流形成機理

1.1 暴雨導(dǎo)致

排土場堆置坡面上的固體松散碎屑物質(zhì)受到坡面徑流的沖刷和侵蝕作用，使固體泥土和雨水混合形成泥流，泥流的形成是快速侵蝕的結(jié)果，并且是露天礦排土場泥流中最常見的形成機理[1]。暴雨到來時，在排土場較低坡面中形成了地表徑流，在夾帶大量松散碎屑物的情況下隨著徑流的不斷增大，其侵蝕力也在不斷增大，逐漸形成流體性質(zhì)。

1.2 持續(xù)雨水導(dǎo)致

在持續(xù)雨水的情況下，雖然雨水的流量較小，對松散物質(zhì)的沖擊力也較小，但在不斷浸透下，物質(zhì)的含水量會不斷增加，物質(zhì)重量的增加會逐漸出現(xiàn)滲流的動水壓力，最終導(dǎo)致堆置物質(zhì)不穩(wěn)定，便順著坡面向下移動。

1.3 滑坡導(dǎo)致

在雨水滲入后，物質(zhì)的基質(zhì)吸力會喪失，在孔隙水壓力升高后，局部的土體會出現(xiàn)膨脹，物質(zhì)之間的空隙較大，在雨水滲入后，土體膨脹會進一步擴大，從而出現(xiàn)應(yīng)變軟化，導(dǎo)致土體受到的剪應(yīng)力增加，在超過其抗剪強度后，坡面上的土體和松散物質(zhì)會一起向下滑落。

2 露天礦排土場泥流危害

根據(jù)露天礦周圍的環(huán)境，以及受害對象的不同，泥流危害的表現(xiàn)有多種形式，主要有以下幾種：淤埋，在露天礦排土場中，泥流會在平緩地帶停止運動，從而淤埋區(qū)域內(nèi)的各種目標(biāo)，如車輛、簡易房屋、礦坑等，對礦坑工作人員造成一定傷害，嚴(yán)重者會導(dǎo)致露天礦停工停產(chǎn)；沖刷，排土場上坡面的表層土體會被泥流帶走，坡面的表層土壤被嚴(yán)重沖刷甚至喪失；堵塞，泥流在發(fā)生后由于受到平緩地面或障礙物影響，在停止流動后，會造成道路堵塞或者河道堵塞，嚴(yán)重者還會流入露天礦場中；磨蝕，泥流運動過程中夾帶大量泥沙，在運用過程中會對各種保護目標(biāo)以及周圍環(huán)境的表面造成嚴(yán)重的磨蝕。

3 露天礦排土場泥流危害的整治措施

3.1 修筑擋渣墻

在對露天礦排土場泥流危害進行整治時，要貫徹“先攔后棄”的工作方針，應(yīng)對排土場的外圍修筑擋渣墻，擋渣墻的修筑材料可以使用在露天礦開采過程中形成的巖石[2]。擋渣墻應(yīng)采用梯形斷面的結(jié)構(gòu)，進行簡單堆砌或者使用水泥堆砌的方法。如在南芬露天鐵礦中，在排土場的外圍坡面的邊緣修筑了擋渣壩，便使用梯形的結(jié)構(gòu)形式，下底寬為八米，壩高十米，擋渣壩總長度為三百五十米，大約使用了四萬立方米的巖石修筑而成。

3.2 設(shè)置排水溝

在露天礦排土場的外圍設(shè)置排水溝是針對降水比較多并且暴雨天氣較多的地區(qū)，在排土場的上游積水面積已經(jīng)承受不住自身的承受能力時，設(shè)置的排水溝可以及時排除坡腳滲出和上游匯集的雨水，否則將會對排土場坡腳的穩(wěn)定性造成一定的威脅。排土場設(shè)置截排水溝系統(tǒng)為及時排除雨水，應(yīng)采用梯形斷面的形式，并采用混凝土板敞開式設(shè)計，一般情況下，將外排土場的排水溝系統(tǒng)設(shè)置在擋渣墻的外側(cè)，深度大約為一米，并且寬度為兩米。

3.3 設(shè)置內(nèi)排水系統(tǒng)

內(nèi)排水系統(tǒng)是指對雨水和地下水進行及時排除，能夠維持排土場坡面邊緣的穩(wěn)定。內(nèi)排水系統(tǒng)主要包括集水溝道和排水管網(wǎng)。排土場的坡面邊緣在不斷發(fā)生變化，內(nèi)排水溝一般采用矩形土質(zhì)臨時結(jié)構(gòu)，一般設(shè)置的排水溝寬度和深度都為半米，在內(nèi)排水溝的匯集處還應(yīng)設(shè)置簡單的沉砂池，然后再由排水管道將積水排放出來。

3.4 雨水收集池

雨水收集池的設(shè)置主要針對降水較為稀少的露天礦排土場地區(qū)，能夠有效緩解范圍內(nèi)地表水緊張的情況。雨水收集池中雨水的來源主要依靠排土場排水溝和內(nèi)排水溝匯集的雨水，能夠成為周圍植物的灌溉用水。雨水收集池應(yīng)采用混凝土和鵝卵石修筑，雨水收集池體積的大小可以根據(jù)當(dāng)?shù)亟邓闆r而確定，在頂部還要設(shè)置混凝土蓋板，雨水收集池的數(shù)量可以根據(jù)雨水收集能力來增加，還能起到沉沙集水的作用。

3.5 修筑防洪堤

露天礦排土場還應(yīng)防止礦區(qū)外的降水流入，除了在排土場坡面上游匯集雨水，還要在地勢較高的礦區(qū)邊緣修筑防洪堤，來防止礦區(qū)外的地表徑流流入到排土場沖刷地面。防洪堤一般也是設(shè)計為梯形斷面，修筑材料和擋渣墻相同可采用開采過程中產(chǎn)生的巖石，在利用粘土等，對容易造成滑坡和泥石流的地區(qū)進行預(yù)防修筑[3]。

3.6 蓋壓措施

蓋亞措施主要針對露天礦地區(qū)土質(zhì)結(jié)構(gòu)以細(xì)顆粒為主并且大風(fēng)天氣較多的地區(qū)，這些地區(qū)如不對露天礦排土場采取必要的措施，會成為沙塵天氣的根源地。為減少排土場土質(zhì)流失，可在排土場的邊坡采取蓋壓的防護措施，蓋壓的物體可使用開采過程中產(chǎn)生的巖石，在適當(dāng)?shù)牟课贿x取合適大小的巖石。當(dāng)然這項措施并不具有普遍性，只是針對特殊情況的露天礦提出的建議。

3.7 植物的栽種

植物的作用是不可忽略的，既能夠降低泥流危害的發(fā)生概率，又能在泥流危害發(fā)生后起到一定的阻擋作用，雖然在露天礦排土場進行大面積栽種植物的措施有些不切實際，但是可以按照當(dāng)?shù)亟邓闆r以及泥流發(fā)生方向和概率來進行栽種。植物種類應(yīng)選擇比較耐旱、耐旱和耐貧瘠的品種，如沙棗、梭梭等植物品種，并且林帶要以混交林種植為主，植物之間前后距離在一米作用。植物的灌溉水源可以使用礦區(qū)產(chǎn)生的生活廢水和雨水收集池中的雨水，降低生活用水的使用，節(jié)約礦區(qū)珍貴的水資源。

3.8 排土平臺的防護措施

排土場的臺階高度和層數(shù)在合理范圍的基礎(chǔ)上，可將排土形成的高邊坡分成若干個小邊坡，能夠減少泥流危害發(fā)生時的規(guī)模[4]。排土平臺要保持平整并壓實，在平整過程中要將平臺向內(nèi)側(cè)形成一定的坡度，形成外高內(nèi)低的平臺，能夠使雨水和泥沙向內(nèi)側(cè)收集。

4 結(jié)束語

通過了解露天礦排土場泥流形成的機理，以及泥流造成的危害，除了上文中提出對露天礦排土場泥流整治措施，有關(guān)管理部門還應(yīng)加強監(jiān)督管理工作，并加強礦區(qū)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)規(guī)劃建設(shè)，對排土場進行統(tǒng)一管理，并合理設(shè)置防護措施，露天礦有關(guān)負(fù)責(zé)人還應(yīng)設(shè)置專業(yè)人員加強對排土場的邊坡檢測工作，預(yù)防滑坡產(chǎn)生泥流危害。

［1］溫靚靚.黃土高原區(qū)大型露天礦區(qū)土地節(jié)約集約利用研究[D].中國地質(zhì)大學(xué)（北京）,2012,06（12）：106-107.

［2］馬英武.準(zhǔn)東礦區(qū)露天煤礦排土場水土保持防治措施分析[C]//新疆水利廳、中國水土保持學(xué)會.首屆干旱半干旱區(qū)域水土保持生態(tài)保護論壇論文選編.新疆水利廳、中國水土保持學(xué)會,2013,09（06）：39-40.

［3］肖興田,王志宏.煤炭資源開發(fā)對土地破壞及土地復(fù)墾之研究[J].露天采煤技術(shù),2013,04（06）：31-34.

［4］馬英武.準(zhǔn)東礦區(qū)露天煤礦排土場水土流失防治措施分析[J].水土保持應(yīng)用技術(shù),2013,03（03）：35-37.