干砌攔石壩在礦山工程治理中的應用研究

摘要：礦山工程中，出現最多的問題當屬礦山開采過程中產生的廢渣和棄石；廢渣和棄石的隨意堆放無疑會對自然環境造成不利的影響，大量廢渣棄石的隨意堆放往往會構成泥石流災害的物源條件；當暴雨來臨時，大面積的匯水短時內便形成能量巨大的洪水流在山谷內急速奔涌，大量沿山坡或溝谷隨意堆放的廢渣和棄石被夾襄其中，便形成了對自然環境和附近居民具有毀滅性的泥石流災害。干砌欄石壩是一種比較新型的安全防護工程；它主要針對各水庫大壩上游坡水位變化區，既有抗凍又有抗滲等要求而研究；近年來才在礦山廢渣、尾礦等的攔護和治理工程中開始使用，本文試圖對此做一探討。

關鍵詞：匯水面積；冰川；暴雨；洪水；地質災害；泥石流；攔石壩；礦山工程

一 干砌攔石壩的概念

干砌石淤地壩是攔截淤泥的水工構筑物，多建于集水面積0.12km2的干支溝中，在石料豐富地區多采用于砌攔石壩。千砌攔石壩分為三種類型，分別是谷坊、淤地壩、攔沙壩；干砌石谷坊是固定溝床的攔沙構筑物，多建于集水面積小于0.1km2的支毛溝中；干砌石攔秒壩是攔蓄山洪泥石流溝道中固體物質的水工構筑物，多建于泥沙礫石形成區。在設計方法上，根據干砌石壩的特點及受力情況，由于壩體結構設計方法基本相同，因此，把它們通稱為干砌攔石壩。

二、干砌攔石壩的功能特點

首先，具有防護功能，具有固定溝床、滯洪攔沙、加寬溝底、抬高侵蝕基點、減小流速、防止溝床下切和溝岸擴張、減小上游段河床比降的作用。其次，在開發利用上，能淤成可觀的壩地，并報據淤積物顆粒組成情況建成基本農田或發展山區林果業。最后，該種工藝利用細石混凝土抗凍抗滲功能，塊石作為主要原料，它不使用鋼筋，不用考慮鋼筋銹蝕影晌，大大降低了施工成本，而且使用年限更長。總之，干砌攔石壩解決了抗凍抗滲要求等難點，同時抗沖刷、防冰撞擊效果好，而且具有外形美觀，結構牢固、耐久性好、施工成本低的特點。

三 泥石流災害的形成機理與危害

泥石流是突然暴發的，破壞性極大的、含有大量泥沙和石塊的洪流，歷時短暫，破壞力大。泥石流的形成原因很復雜，主要有三個必要條件。地質條件：它是泥石流形成的內因，包括地質構造和巖石的性質，有些巖石很容易風化破裂，為泥石流提供大量的固體物質，直接影響泥石流的形成和發展。地貌條件：主要是地形傾斜度的大小，傾斜度必須大于15°，才可能發生泥石流，而傾斜度越大，泥石流帶來的災害越嚴重。水源條件：它是泥石流發生的不可缺少的條件，主要來源于暴雨和融雪造成的洪水。

泥石流是山區常見的一種自然災害，常對山區的城鎮、村莊、鐵路、公路、農田、水利設施等造成嚴重危害。其中泥沙石塊的體積含量一般大干10％，有時高達80％，流速一般為5-7m／s，有時高達80m／s。泥石流因流速快，黏度大，其侵蝕、搬運、堆積過程特別迅速，在數分鐘到內即可達到數十萬立方米甚至數千萬立方米，并摧毀或掩埋沿途房屋，道路、農田及一切工程設施，造成重大地質災害，給人類的生命財產造成極大的威脅。

四 干砌攔石壩在礦山工程中的應用

早期的采礦活動大多缺乏環保內容，因此，采礦區周圍的山坡和溝谷地帶會有大量的采礦廢渣和選礦形成的尾礦被人隨意堆放，并在過去的年代里造成了多次泥石流災害，使人類遭受了多次巨大的損失。干砌攔石壩作為一種新型的護坡結構工程，由于取材方便、施工技術簡單，近幾年在堤防工程中得到了推廣及應用，常用于擋土墻、護岸、護村壩、護地壩等堤防工程工程。同時，其結構形式簡單，易于施工和進行施工質量控制；整體性比較好，不易發生沉陷的現象，而且鋪砌后整齊美觀，易于維修和養護管理，綜合成本低較低；最主要的最關鍵的是其透水性能好，不用專設透水孔洞，最適用于河道、堤防等大面積工程的護坡。

干砌攔石壩則由于同時具有攔石和透水的優勢，比較適合對礦山廢渣及尾礦的治理。在礦山工程的應用中，礦山采礦廢渣多由廢棄的碎石、塊石等混同山皮土構成，尾礦則以選礦形成的尾礦砂構成，順山坡堆積即相當于“土壩”，當其上游山坡匯水面積較大時便對下游構成危害。因此，應根據設計要求，分析當地的水文、泥沙、氣象、地質、工程情況、經濟社會現狀等基本資料，滿足相應的設計條件，并確保工程在設計條件下安全運用。

1、干砌攔石壩在布局、設計方面的特點：

(1)壩址選擇。在進行梯級建壩時，壩址選在溝谷狹窄、基巖外露、彎道下游等處，這樣可減少工程量，增加庫容，利于壩體安全。 (2)壩高選擇。根據建壩位置，以下壩頂與上壩底同高確定下壩壩高，可減少上壩下泄水流對基礎的破壞，從而增強壩體安全。(3)壩體斷面。內外壩坡較陡；邊坡系數一般為0.2-0.3，這樣可提高攔石壩的抗沖擊能力。

2、干砌攔石壩在礦山工程中的施工要點和技術要求

干砌攔石壩的施工要點：首先，將原有堤壩迎水坡進行削坡，由坡比來確定坡長，削去多余土方，并填平低洼處，進行輾壓，以達到壓實標準；土坡修好后，則著手挖齒墻和基礎槽。一般采用重力式齒墻，用漿砌石砌筑。其次，基礎齒墻砌完后，進行鋪設土工布前要清除地面一切可能損傷土工布的帶尖棱硬物，沿壩面橫幅鋪設，松緊要適度；織物應與土面密貼，不留空隙。最后，邊鋪墊層，邊砌干砌石，掛線施工以保證砌坡坡面的平整順滑。干砌石料采用斷面新鮮、質地堅硬、不易風化、大小均勻的毛石，其規格在20～40cm之間；長度在30cm以下石塊連續使用不得超過5塊，且兩端需加丁字石加固；長條石砌筑不得順長使用，砌筑時排緊填嚴，不得出現通縫；采用立砌法，底部應墊穩填實，不使用翅口石和飛口石，不能疊砌和浮塞。

干砌攔石壩的技術要求：第一，講求外觀質量。砌筑要堅實美觀，砌筑時要將石塊大面與坡面豎向垂直，與橫向平行。在砌體的邊口處做好封頂，用較大的塊石加砌雙層或單層封邊，并進行分層砌筑，各層縫口錯開。第二，嚴格質量檢查制度，加大質量檢查頻率。砌筑質量有較大的不穩定性，質量檢查的頻率，頻次要適當大于規范要求，及時發現不合格的砌筑作業，及時調整和改正。總之，干砌石施工有八個字，即“豎砌，咬扣、密實、平整”，只有掌握這八個字，才能把干砌石施工工作做好，使之達到工程所要求的標準。

五、結論

總之，干砌攔石壩具有經濟效益明顯，技術獨特、結構合理先進的特點，便于施工和質量控制，確保了工程質量；與其它類型護坡工程相比，更好的體現了護坡技術質量的可靠性和經濟合理性，在礦山工程治理中有較強的實用價值，值得廣泛推廣應用。