排土場的安全防護對策措施與事故分析

汶曉偉

（長春黃金設計院有限公司，吉林 長春 130000）

1 排土場分類

礦山排土場一般在考慮環保、安全的前提下，為了節省成本建設在靠近露天采場或者井下廢石出口位置處，這樣可以減少廢石的運輸距離，節省運營成本。排土場的可以根據建設地點、現狀地形、堆放時間、堆放臺階邊坡情況分為以下最為常見的四類。

按建設地點分類可分為內部排土場與外部排土場。內部排土場需根據設計與實際開采現狀將露天或者井下開采的廢石堆棄于開采境界內，例如：露天開采形成露天采坑，合理安排開采順序，當某部分露天采完后就可將廢石堆置于此。外部排土場位于境界外側，需根據現狀地形總圖布置，相比內部排土場更為常見、但是需重新征地、運輸距離較遠、運營成本較高。按現狀地形分類可分為山坡排土場、山溝排土場、平地排土場三種情況。其中山溝排土場最為理想，顧名思義山溝排土場就是尋找一處山溝處，優先選擇溝底平緩、山溝里較大，溝口窄小的溝谷。這樣溝里容量大，能節省投資，溝口狹窄較為安全。溝底平均坡度最大不可超過24度，否則將進行人工溝底修整。山坡排土場剛開始排土時沿著山坡堆放。逐步根據山坡地形向外擴大堆放。地形選擇時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。平地排土場占地較大，一般處于平原無高山等地形平緩處、我國內蒙地區最為常見。平地排土場一般三到四面放坡堆置，由低向高一層一層分層堆置。按堆放時間分類可分為臨時性排土場和永久性排土場兩類。臨時性排土場剝離物為臨時堆置，一般為七天、一個月、一年不等，需根據企業現狀情況和排土場容量確定。剝離物需在排土場堆放滿前二次搬運，竟而增加運輸成本。永久性排土場是將剝離物永久堆放不在搬運，待排土場排滿之后進行復墾工作等。根據堆放臺階邊坡情況可分為單臺階排土場與多臺階排土場。單臺階排土場為山溝排土場或山坡排土場一般適用于場地較為平緩、容量較小、運輸距離較短、排土線路唯一的排土場。排土場堆置只有一個臺階不利用盡早復墾，一般需排土場服務期滿后方可復墾。堆置臺階邊坡坡比根據剝離物自然安息角、臺階高度、溝底坡度一般為1:1.5、1:1.75、1:2.0。多臺階排土場一般適用于容量較大，多臺階同時剝離的山坡露天礦、排土線路有多個可以分臺階分別排棄。多臺階排土場可以根據排棄標高，高土高排，低土低排。兩種作業方式不可同時作業。臺階高度可根據實際地形情況與總容量確定，一般為20m-30m-40m等整數。臺階與臺階之間需設置安全平臺，安全平臺寬度可參考相關規范中要求的大石滾落距離。堆置臺階邊坡坡比根據剝離物自然安息角、臺階高度、溝底坡度一般為1:1.5、1:1.75、1:2.0。

2 排土場災害特征

排土場主要用于堆置采礦作業礦體周圍的無法利用，無經濟價值的圍巖。根據我國近年礦山企業排土場發生安全事故調查分析，排土場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：排土場在堆置剝離物及運輸過程中由于巖土本身的自重及運輸過程中機械的自重使得排土場會發生壓實和沉降的過程。根據巖土性質和破碎粒度的不同。沉降壓縮變形可能會持續數年才能趨于穩定，在這數年中每年都會發生不同程度的變形量。其壓實沉降系數根據不同巖土性質一般在0.8～0.9之間。這種排土場自身發生的形變速度較慢且破壞性較小，只要在排土場周圍安裝一些檢測儀器隨時觀測排土場的位移及形變，即可實時掌握其動態，避免安全事故發生?；拢号磐翀霎a生的滑坡分為內部滑坡、地基接觸面滑坡、地基破壞滑坡三者。內部滑坡主要是因為排土場自身存在安全隱患最終產生失穩導致滑坡。排土場地基穩固，由于堆置物的巖土力學性質不同、排棄工藝存在安全隱患及外部不確定因素最終導致排土場失穩現象。地基接觸面的滑坡：排土場自身較為穩定，由于排土場地基接觸面在排土場的荷載下產生失穩帶動排土場整體產生滑坡現象。這種情況主要是因為排土場溝底較陡、沒有清理溝底腐蝕土或處理地基所造成的。地基破壞滑坡：排土場自身較為穩定，排土場地基由于受到排土場自身的荷載在接觸面發生破壞，導致地基表面產生滑移的情況進而帶動排土場發生滑坡。泥石流：排土場發生泥石流大都發生在溝谷型排土場及雨量較大的區域。排土場自身在堆置剝離物時，主要是巖土等固體物質，水分含量極少。泥石流的發生主要是排土場周邊沒有做好防水設施，底部沒有做好排水設施，導致大雨乃至暴雨來臨時，排土場外部匯水流入排土場內部，且不能很快有效的排入下游，導致排土場底部的水位不斷升高，排土場下部巖土含水量逐漸增大，強度穩定性逐漸降低。在收到排土場本身的荷載作用在底部形成軟弱面，從而導致整個排土場在下面水流作業的情況下向下游產生滑動，形成泥石流。

3 排土場事故分析

根據我國近年礦山企業排土場發生安全事故調查分析影響排土場邊坡穩定的主要因素有：排水設施不全、排棄工藝不合理、水文地質工程地質條件發生變化、安全平臺預留不足邊坡較陡、地基基礎因素等。

排土場邊坡失穩的主要形態有：

（1）排水設施不全：排土場排水設施不全導致外部匯水流入排土場內部，暴雨時期雨水沖刷排土場邊坡及安全平臺，導致排土場底部含水量逐漸增大，底部強度穩定性逐漸降低，邊坡由于雨水的沖刷逐漸失去穩定性，最終導致安全事故的發生。

（2）排棄工藝不合理：根據不同地形，排棄標高不同及設計排土場的標高。排土場可采取高土高排，低土低排的排土工藝。一般由于排棄工藝產生的排土場安全事故是由于高土高排，排土臺階過高，有的甚至超過200m，一味的節約運輸成本最終形成一個高達百米的邊坡，稍有不慎就會產生滑坡。

（3）水文地質工程地質條件發生變化：在進行排土作業前對排土場需進行工程勘測。有時因為種種不確定因素，工程勘測并不能完全覆蓋排土場的各個地方。經常是在排土場建設時，發現水文地質和工程地質條件與工勘報告存在差異，從而可能產生安全隱患。

（4）安全平臺預留不足邊坡較陡：在設計及排棄過程中，往往因為節省投資，減少占地，增加排土場容量。導致預留的安全平臺過小，不符合規范要求，且邊坡較陡。尤其在進行排土作業時，單臺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致邊坡失穩滑坡產生。

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

4 排土場安全對策措施

排土場的安全防護對策應該根據不同分類的排土場分別設置，但總的來說主要包括以下方面：內外部主動防護措施、預先處理、排棄工藝調整、安全預警、滿足安全距離要求。

（1）內外部主動防護措施：主動防護措施主要包括設置排土場外部截洪溝，將排土場外部匯水通過截洪溝引流至下游。設置排土場安全平臺排水溝，減少雨水對排土場邊坡的沖刷。設置溝底引水設置，在溝底排水不良處設置排水涵洞加快排土場內部溝底的排水。截洪溝、排水溝及涵洞可根據不同的情況設置土質、漿砌石、素混凝土及鋼筋混凝土等不同形式。

設置排土場坡腳加固壩及攔渣壩，增加排土場坡腳穩定性。在排土場下游溝口設置攔渣壩，高度及材質可根據現場情況采用碾壓堆石壩，主要攔截排土場內部滾石及小規?；录澳嗍?。這種防護措施主要針對溝谷型排土場。

（2）預先處理：預先處理主要針對排土場地基處理。依據工勘報告在排土場地基不良或溝底坡度較大時，進行排土作業與修筑攔渣壩前需對地表腐蝕土進行清理與地基修整處理(階梯形）清基厚度根據地表腐蝕土情況而定，每個修整臺階高度不大于0.5m，寬度根據現場實際地形情況而定。

（3）排棄工藝調整：根據不同地形，排棄標高不同及設計排土場的標高選擇最為可靠經濟的排棄工藝，高土高排時，根據不同的巖土條件，排棄高度不能超過相關規范要求，排土作業時需根據設計要求逐漸降低排棄標高，形成壓坡腳，增加排土場的穩定性。

（4）安全預警：設置排土場觀測系統，在排土場內部及周圍設置觀測點、在攔渣壩各平臺上設置位移觀測點，在壩體兩側布置位移觀測基點；排土場最終邊坡設置觀測標點。主要設置的觀測設備為水準儀，全站儀和GPS測量儀；實時記錄排土場情況，及時針對不用的安全隱患做出相應的處理措施。

（5）滿足安全距離要求：排土場選址需滿足《有色金屬礦山排土場設計規范》（GB50421-2007）中：距居民區和工業設施≧2倍排土臺階高度的規定。

5 結論

目前在我國礦山建設中排土場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。排土場在設計及建設過程性的安全隱患已經成為制約我國礦業發展的因素之一。本文通過綜合歸納、總結研究，結合目前我國礦山排土場發生的安全事故隱患，分析了排土場的事故原因及安全防護對策，總結相應的問題，探索了相應的解決方法，并逐一總結了相應的方法，得出了可行措施，對我國礦山企業排土場安全建設具有一定的指導意義。