邊坡治理在遼寧某露天鐵礦排土場的應用

李偉

摘 要：本文通過對邊坡治理與環(huán)境保護的方法在遼寧某露天鐵礦排土場的應用，通過治理排土場消除了地質災害的隱患，裸露的渣臺被綠色植物覆蓋，礦區(qū)空氣清新，自然環(huán)境將逐漸得到根本改善。

關鍵詞：鐵礦;邊坡治理;排土場;環(huán)境治理

一、 前言

生態(tài)建設和環(huán)境保護是21世紀人類共同關注的熱門話題，也是世界各國政府和人民為之不懈努力解決的焦點問題。基本建設的快速發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的不協(xié)調，導致了人類賴以生存環(huán)境的生態(tài)破壞，同時也制約了社會經濟的可持續(xù)發(fā)展，對人類的生存和社會發(fā)展構成了威脅。因此，項目開發(fā)與環(huán)境保護兼顧是經濟可持續(xù)發(fā)展的重大課題，在工程建設中合理利用資源、保護環(huán)境、美化環(huán)境，是我們必須正視和認真對待的問題。

遼寧某鐵礦是一個有著百年歷史的老礦區(qū)，新中國成立后，國家對礦山進行了恢復重建，于1956年投入生產，是本溪鋼鐵集團重要的鐵礦石原料生產基地。是全國大型露天開采的黑色冶金礦山之一，屬國有重點礦山國家一級企業(yè)。

遼寧某露天鐵礦自開采以來，已經形成了五個較大的排土場。其中I#和Ⅱ#排土場已連為一體，合稱Ⅱ#排土場。除Ⅳ#排土場已停止使用以外，其它排土場都正在使用中。排棄的大量的廢石占用了大量的土地，使原有的綠色生態(tài)環(huán)境變成了碎石遍地，寸草不生的荒坡。每年汛期排土場形成的滑坡、泥石流等地質災害的危險直接威脅著周邊居民生命財產的安全。春秋季節(jié)由于大風的作用，排土場成了空氣污染的源頭，漫天飛舞的塵土黃砂，嚴重地影響著礦區(qū)及周邊居民的身體健康。由于礦山的生產嚴重的破壞了周邊地區(qū)的自然生態(tài)環(huán)境，至使礦山與周邊地區(qū)居民的矛盾日趨嚴重。

為使礦山能夠正常的、可持續(xù)的進行生產，消除地質災害隱患，改善自然生態(tài)環(huán)境，保證人們的身體健康及生產生活的正常進行。本鋼集團和地方政府對這個露天鐵礦排土場地質環(huán)境治理也非常重視，提出自籌部分資金和結合申請財政資金，對鐵礦排土場地質環(huán)境進行治理。

二、排土場地質環(huán)境治理的目的和任務

（一）目的

通過排土場地質環(huán)境治理，被荒廢的土地可以重新利用，礦山增加綠色植被覆蓋面積6.14 km2。通過治理和采取避讓措施，消除了人們生命財產受到地質災害隱患的威脅，消除了礦山與周邊群眾之間存在的矛盾。改善礦山生態(tài)環(huán)境，創(chuàng)造出文明生產、健康生活的良好社會及自然環(huán)境。為省內其它大中型礦山的生態(tài)地質環(huán)境治理工作做出范例。

（二）任務

在馮家東溝和大東溝溝谷地帶修筑攔擋泥石流的攔石網和谷坊，預防泥石流對溝谷下游公路及農田的危害。對各排土場，除正在生產使用的卸渣斜坡外，存在的不穩(wěn)定斜坡及陡坎進行卸坡，分階治理，使邊坡達到穩(wěn)定的目的。對各排土場上部平臺進行平整，并鋪墊碾壓起隔水作用的粘性土層，起到防止大氣降水滲入渣臺增加排土場的穩(wěn)定性。在排土場上平臺及平臺與山體相交部位修筑排水溝渠和集水池，疏導上部山體的匯水順利排泄和蓄存。在排土場上平臺及不再卸渣的斜坡分階平臺上鋪墊客土，復墾綠化、恢復自然生態(tài)環(huán)境。

三、排土場地質環(huán)境現狀

鐵礦建礦初期就設計了Ⅰ#、Ⅱ#排土場，后因兩個排土場排棄的廢石堆已經相連，合稱為Ⅱ#排土場。位于南芬鐵礦頂盤西部的馮家東溝和大東溝的源頭一帶，堆積量17907萬m3，目前排土場南北向長1500m，東西向寬1300m，占地1.6 km2，上平面標高600m左右。坡角最低點標高360m，排土場高度達242.7m，排土場邊坡傾角35°—44°，排土場橫跨一道山脊和馮家東溝、大東溝兩個溝谷。溝谷中的兩個自然村僅距排土場坡角分別為300m、500m。2000年7月15日，排土場出現大規(guī)模的邊坡滑體，引起了南芬鐵礦高度的警惕，2002年夏季由于連降暴雨，在馮家溝上游產生稀性泥石流，致使河淤積，河床改道，淹沒部分農田。2005年5月大東溝發(fā)生滑坡。每年春秋兩季，高聳如山的排土場產生的粉塵使兩個山溝都寵罩在煙塵之中，農作物的葉片上都有厚厚的一層灰塵。

四、排土場地質環(huán)境治理

（一）對Ⅱ#排土場存在地質災害隱患的治理

（1）治理方案

在兩溝臨近排土場坡腳附近處設置長約90—150m，高6m的被動攔石網，以防止?jié)L石的危害。在馮家東溝和大東溝內，距排土場400m和800m的下游谷狹窄地段分別建兩座谷坊，以防止排土場形成滑坡及泥石流對溝內居民及溝口道路造成危害。排土場設置觀測樁、觀測孔、對地表位移和地下水水位進行監(jiān)測;

（2）施工圖設計及技術要求

<1>攔石網設計及施工

為防止排土場內堆積的棄碴體發(fā)生崩塌滑落危害下游居民，應設置攔石網。考慮到此排土場坡度較大，坡面落石來源區(qū)面積大，可能崩塌的落石難以確定位置，若采用主動攔石網，防護面大，經濟效果差。因此在排土場下游布置被動攔石網，用以攔截落石，消減落石動能。考慮排土場繼續(xù)堆碴的影響及該區(qū)的地形情況，攔石網布置見圖，根據攔石網布置地點的地形情況及落石可能滾落的區(qū)域，馮家東溝攔石網高6m，長約150m。大東溝攔石網高6m，長約90m。

<2>谷坊的功能與設計

在該區(qū)設置谷坊的目的是緩解山洪、泥石流危害，分段攔蓄泥沙，減小溝道縱坡，抬高侵蝕基面，防止溝床下切，減小對下游居民的危害。

在兩溝內分別設計兩座混凝土谷坊。壩軸線為直線型，與下游溝谷方向垂直，且都在溝谷狹窄地段，增強攔儲能力，且避開了構造斷裂帶和破碎帶。

斷面形式：谷坊的橫斷面為梯形，迎水面采用坡度1：0.5的緩傾面，背水面坡度采用1：0.1的陡傾面，目的是利用上游淤積物重量以增加壩體的穩(wěn)定性，減輕過流對壩體下游面的沖刷及磨蝕，基礎砌置深入基巖0.5m。

排水孔：排水孔順水流方向做成上窄下寬的倒喇叭形，有利于疏水，迎水面處排水孔尺寸設為0.5 ?0.5m，背水面處排水孔尺寸設為0.7 ?0.7m。馮家東溝谷坊較長，排水孔設計過多會影響其穩(wěn)定性，所以谷坊中部的排水孔間距2m，兩側排水孔間距4m。大東溝谷坊較短，排水孔間距均為2m。兩溝內排水孔規(guī)格相同。

對于基巖的平面破壞，首先必須滿足的一個條件是：滑動面傾向與坡面傾向的夾角應該在20o范圍之內。所謂的滑動面，在此分析中是指基巖層面。可以得到，馮家東溝和大東溝兩個谷坊都不滿足這一條件，其巖層傾向與坡面傾向的夾角都遠大于20o。故不會產生沿地層滑動的平面破壞。

<3>渣臺放坡

如果渣臺高度過大，需對現狀渣臺進行分階放坡，考慮上階邊坡對下階邊坡的荷載影響，分階邊坡高度定為30m，分階放坡時水平臺階寬度為4.0m，邊坡角度達到 <45°的穩(wěn)定狀態(tài)。

根據《建筑邊坡工程技術規(guī)范》（GB50330-2002）對邊坡穩(wěn)定性的規(guī)定，對于稍密狀態(tài)的碎石土，坡率允許值為1：1.0～1：1.25。排土場渣臺邊坡坡角小于35°為穩(wěn)定狀態(tài)。渣臺現狀坡角度為33o～42o，放坡治理需動用土石方：140000 立方米。

<4>排土場觀測樁、觀測孔的設置

在各排土場的前緣，特別是在2號排土場面向馮家東溝和大東溝的渣臺前緣設立觀測樁，在排土場的后緣山坡上設立基準觀測樁。在各排土場的前緣，距邊坡前緣10～30m范圍內設置觀測孔，孔深20m。每年汛期（7～9月）觀測排土場的前緣的沉降變形情況和渣臺內含水量的變化情況。

六、結論

通過對遼寧 某鐵礦排土場地質環(huán)境進行治理，解決了每年汛期排土場形成的滑坡，泥石流等地質災害的 危險對周邊居民生命財產的安全。緩和了由于礦山的生產嚴重破壞周邊地區(qū)的自然生態(tài)環(huán)境與周邊地區(qū)居民正常生活的矛盾。

邊坡治理在遼寧某露天鐵礦的應用為同類礦山治理工作樹立的示范工程。為其他同類礦山的治理提供了借鑒，為我國今后治理大型礦山污染問題提供了有效的技術支持。項目開發(fā)與環(huán)境保護兼顧是經濟可持續(xù)發(fā)展的重大課題，因此將來我們要在工程建設中合理利用資源，保護環(huán)境，美化環(huán)境。