露天礦排土場泥流危害及整治分析

李大海

（本溪鋼鐵〈集團〉礦業有限責任公司南芬露天鐵礦，遼寧 本溪 117014）

露天礦排土場是礦區廢棄地之一，占地面積較大，并且由于是人工堆置的地貌，穩定性較差，容易造成泥流危害。排土場的表層地面被嚴重壓實，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 暴雨導致

排土場堆置坡面上的固體松散碎屑物質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。

1.2 持續雨水導致

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

1.3 滑坡導致

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

2 露天礦排土場泥流危害

根據露天礦周圍的環境，以及受害對象的不同，泥流危害的表現有多種形式，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，從而淤埋區域內的各種目標，如車輛、簡易房屋、礦坑等，對礦坑工作人員造成一定傷害，嚴重者會導致露天礦停工停產；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重沖刷甚至喪失；堵塞，泥流在發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以及周圍環境的表面造成嚴重的磨蝕。

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]。擋渣墻應采用梯形斷面的結構，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，便使用梯形的結構形式，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 設置排水溝

在露天礦排土場的外圍設置排水溝是針對降水比較多并且暴雨天氣較多的地區，在排土場的上游積水面積已經承受不住自身的承受能力時，設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定性造成一定的威脅。排土場設置截排水溝系統為及時排除雨水，應采用梯形斷面的形式，并采用混凝土板敞開式設計，一般情況下，將外排土場的排水溝系統設置在擋渣墻的外側，深度大約為一米，并且寬度為兩米。

3.3 設置內排水系統

內排水系統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定。內排水系統主要包括集水溝道和排水管網。排土場的坡面邊緣在不斷發生變化，內排水溝一般采用矩形土質臨時結構，一般設置的排水溝寬度和深度都為半米，在內排水溝的匯集處還應設置簡單的沉砂池，然后再由排水管道將積水排放出來。

3.4 雨水收集池

雨水收集池的設置主要針對降水較為稀少的露天礦排土場地區，能夠有效緩解范圍內地表水緊張的情況。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當地降水情況而確定，在頂部還要設置混凝土蓋板，雨水收集池的數量可以根據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

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

3.6 蓋壓措施

蓋亞措施主要針對露天礦地區土質結構以細顆粒為主并且大風天氣較多的地區，這些地區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生的巖石，在適當的部位選取合適大小的巖石。當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生概率，又能在泥流危害發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，但是可以按照當地降水情況以及泥流發生方向和概率來進行栽種。植物種類應選擇比較耐旱、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產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，節約礦區珍貴的水資源。

3.8 排土平臺的防護措施

排土場的臺階高度和層數在合理范圍的基礎上，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生時的規模[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側形成一定的坡度，形成外高內低的平臺，能夠使雨水和泥沙向內側收集。

4 結束語

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，有關管理部門還應加強監督管理工作，并加強礦區的統一協調規劃建設，對排土場進行統一管理，并合理設置防護措施，露天礦有關負責人還應設置專業人員加強對排土場的邊坡檢測工作，預防滑坡產生泥流危害。

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

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

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

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