某矿山排土场边坡稳定性分析及环境地质治理

张冕

摘要：通过对江西赣州某矿山排土场废弃物料堆放场的结构特征分析，在对边坡工程地质条件进行勘察和对排土场岩土物理力学性质进行研究的基础上，利用FLAC3D软件分析某矿山排土场边坡的稳定性。并提出矿山排土场地质环境综合治理及对策。

关键词：矿山；排土场；边坡；稳定性；环境地质；治理

一、矿山排土场状况

（一）基本特征

赣州地处南岭、武夷山、诸广三大山脉交接地区，地势四周高，中间低。地貌以丘陵、山地为主，占全市土地面积的83%。江西赣州某矿产地势走向是东南高西北低，矿场山体陡峭，地形高差明显。采矿力度和范围加大后，矿区排土场的高度越堆越高，而且排出的大多是粘土。排土场的下游是铁路和农田，如果矿山排土场出现滑坡会对下游的铁路以及农田带来破坏，给经济带来巨大的损失。

（二）排土场边坡分析

矿山排土场地的基岩层主要是混合岩，厚度0.63-13.6m，岩石松软，表土分布较多，有植物层0.15-0.46m，淤泥亚粘土1.3-2.3m，坡积亚粘土0.76-2.9m，冲积亚粘土1.52—4.63m、残积亚粘土0.52—5.23m。矿场区没有大的断层和断裂构造。潜在滑坡体为人工堆积物，最大堆积高度为86 m，平均堆积坡角为35度。矿山排土场水文地质条件为简单的类型。

二、矿区排土场边坡的稳定性分析

（一）影响矿区排土场边坡稳定的原因

影响矿山排土场边坡的主要原因是基地软层和废弃物的强度，为此在地基土壤中采集有代表性的岩土进行物理力学试验。

地基土物理力学试验结果

地基土名称 密度

/（g.cm-1） 压缩模量E，/MPa 泊松比

粘聚力C

/MPa 内摩擦力

/（°）

坡面软层 1.86 7 0.32 0.06 24

地基软层 1.75 4 0.36 0.008 19

排土场堆积体参数

层号 层厚/m 重度

/（KN/m3） 饱和重度

/（Kn/M3） 粘聚力

/kPa 内摩擦角

/（°）

1 93 16 19.6 0 35

（二）矿区排土场滑坡类型

矿山排土场的滑坡主要有内部滑坡，沿地基软弱层滑坡以及沿地基接触面滑坡。排土场的自身滑坡主要是因为排土台阶受雨水的侵蚀，降低了排土场的堆积物内的摩擦角和粘聚力，导致了矿山排土场的滑坡。而地基土的软弱、地表水排泄不通、地下水位的上升、排土场边坡角过大以及排土场堆弃物过高是致使沿地基软弱面滑坡的主要原因。

（三）矿区排土场边坡的稳定性计算

矿山排土场的稳定性跟边坡的坡度有关，安全平台宽，边坡的稳定性就越好，容量也越少，反之亦然。在设计矿区排土场边坡的时候要在保证安全的前提下尽可能的扩大矿上排土场的容积。

采用目前在岩土工程界FLAC3D数值分析软件进行数值模拟，模型的范围不仅包括整个潜在的滑坡体，还有一定的外延，以减少外界因素对计算结果的影响。

采用FLAC3D最大不平衡力随计算时步的变化计算。计算是稳定的，因为最大不平衡力随计算时步增加而趋于最小值。

三、矿区边坡稳定性的安全措施

（一）矿山排土场边坡堆积体处理方法

在工程上，目前综合治理矿山排土场边坡，避免滑坡的最有效的措施和方法可以归结为“削顶、加固、压脚”。意思是减轻矿山排土场边坡上部的负荷程度，在边坡的中下部进行加固，最后在边坡的下部安置大石块压住边坡脚。总结国内外的丰富经验，可以归纳成六个字：避、排、挡、减、固、植。

所谓“避”就是对一些规模比较大的滑坡群，治理起来难度以及人力、物力、财力的耗费太大时，就需要将避开滑坡对构筑物的伤害，将构筑物建筑在滑坡群以外的地方；“排”，排除和疏干排土场已有的水，增加排土场边坡的稳定性；“减”，将滑体上方的土石方挖去，填在滑坡下部地段；“固”，就是利用物理化学加固土石性质；“植”，就是植树造林、绿化山坡等措施。

（二）排水措施

要严格控制矿山排土场的安全平台宽度，保证排土场边坡的坡角满足设计的要求，并且为了防止坡脚被雨水冲刷，坡角用大块石来进行填筑，有助于排水，防止坡脚不稳造成滑坡。

（三）保持安全防护的距离

矿山排土场边坡若是不稳定，造成大块滚石的滑坡会造成下游人民的财产以及生命的损失。所以在设计矿山排土场边坡的位置时，要考虑到与下游居民居住区、农田以及公共设施的安全防护距离，不满足这些规范要求的要进行拆迁。

四、环境地质治理建议

想要从根本上治理矿上排土场带来的地质环境问题，需要做到：

（一）合理排放

采用科学合理的开采工艺进行矿产的开采，使用无污染的土壤用于采空区的填充，减少废弃物在地面的堆放造成的滑坡等一系列的地质环境问题。

（二）合理堆放

新建的一些矿井在建临时性的排土场时，它的选址、设计都必须符合技术的规范和要求。竟可能的减小矿山排土场堆积斜面的坡度，堆积的坡度不能超过42度，不能在矿山排土场堆放大于70度的物料以及如生活垃圾、锯木等易燃物。

（三）废弃物要进行综合的利用

对一些废弃物料的再加工可能会增加成本，同时也可能影响产品的质量，所以需要对废弃物料的利用进行分类。比如像煤矿，可以把煤矸石分成含炭矸石和岩矸石两大类进行分运分排。也可以最大限度地提高煤矸石的利用率将含有伴生矿物、具有深加工价值及特殊用途单独排运，减少废弃物的堆存量。

五、结论

综上所述，利用FLAC3D对江西赣州某矿山排土场边坡稳定性进行了数值模拟计算。结果表明，边坡位移变化是随着根据矿山排土场的堆积高度而变。根据对矿山排土场边坡稳定性分析提出对环境地质的治理办法，可以保证矿山排土场的正常生产以及解决排土场带来的地质环境问题。

参考文献

[1]曹兰柱，杨秀.基于FLAC3D的黄土基底排土场边坡稳定性分析[J].科技导报，2011，29（14）.

[2]张涛，马宁，陈庆丰等.弓长岭露天铁矿大阳沟排土场边坡稳定性分析[J].金属矿山，2013，（9）.endprint

摘要：通过对江西赣州某矿山排土场废弃物料堆放场的结构特征分析，在对边坡工程地质条件进行勘察和对排土场岩土物理力学性质进行研究的基础上，利用FLAC3D软件分析某矿山排土场边坡的稳定性。并提出矿山排土场地质环境综合治理及对策。

关键词：矿山；排土场；边坡；稳定性；环境地质；治理

一、矿山排土场状况

（一）基本特征

赣州地处南岭、武夷山、诸广三大山脉交接地区，地势四周高，中间低。地貌以丘陵、山地为主，占全市土地面积的83%。江西赣州某矿产地势走向是东南高西北低，矿场山体陡峭，地形高差明显。采矿力度和范围加大后，矿区排土场的高度越堆越高，而且排出的大多是粘土。排土场的下游是铁路和农田，如果矿山排土场出现滑坡会对下游的铁路以及农田带来破坏，给经济带来巨大的损失。

（二）排土场边坡分析

矿山排土场地的基岩层主要是混合岩，厚度0.63-13.6m，岩石松软，表土分布较多，有植物层0.15-0.46m，淤泥亚粘土1.3-2.3m，坡积亚粘土0.76-2.9m，冲积亚粘土1.52—4.63m、残积亚粘土0.52—5.23m。矿场区没有大的断层和断裂构造。潜在滑坡体为人工堆积物，最大堆积高度为86 m，平均堆积坡角为35度。矿山排土场水文地质条件为简单的类型。

二、矿区排土场边坡的稳定性分析

（一）影响矿区排土场边坡稳定的原因

影响矿山排土场边坡的主要原因是基地软层和废弃物的强度，为此在地基土壤中采集有代表性的岩土进行物理力学试验。

地基土物理力学试验结果

地基土名称 密度

/（g.cm-1） 压缩模量E，/MPa 泊松比

粘聚力C

/MPa 内摩擦力

/（°）

坡面软层 1.86 7 0.32 0.06 24

地基软层 1.75 4 0.36 0.008 19

排土场堆积体参数

层号 层厚/m 重度

/（KN/m3） 饱和重度

/（Kn/M3） 粘聚力

/kPa 内摩擦角

/（°）

1 93 16 19.6 0 35

（二）矿区排土场滑坡类型

矿山排土场的滑坡主要有内部滑坡，沿地基软弱层滑坡以及沿地基接触面滑坡。排土场的自身滑坡主要是因为排土台阶受雨水的侵蚀，降低了排土场的堆积物内的摩擦角和粘聚力，导致了矿山排土场的滑坡。而地基土的软弱、地表水排泄不通、地下水位的上升、排土场边坡角过大以及排土场堆弃物过高是致使沿地基软弱面滑坡的主要原因。

（三）矿区排土场边坡的稳定性计算

矿山排土场的稳定性跟边坡的坡度有关，安全平台宽，边坡的稳定性就越好，容量也越少，反之亦然。在设计矿区排土场边坡的时候要在保证安全的前提下尽可能的扩大矿上排土场的容积。

采用目前在岩土工程界FLAC3D数值分析软件进行数值模拟，模型的范围不仅包括整个潜在的滑坡体，还有一定的外延，以减少外界因素对计算结果的影响。

采用FLAC3D最大不平衡力随计算时步的变化计算。计算是稳定的，因为最大不平衡力随计算时步增加而趋于最小值。

三、矿区边坡稳定性的安全措施

（一）矿山排土场边坡堆积体处理方法

在工程上，目前综合治理矿山排土场边坡，避免滑坡的最有效的措施和方法可以归结为“削顶、加固、压脚”。意思是减轻矿山排土场边坡上部的负荷程度，在边坡的中下部进行加固，最后在边坡的下部安置大石块压住边坡脚。总结国内外的丰富经验，可以归纳成六个字：避、排、挡、减、固、植。

所谓“避”就是对一些规模比较大的滑坡群，治理起来难度以及人力、物力、财力的耗费太大时，就需要将避开滑坡对构筑物的伤害，将构筑物建筑在滑坡群以外的地方；“排”，排除和疏干排土场已有的水，增加排土场边坡的稳定性；“减”，将滑体上方的土石方挖去，填在滑坡下部地段；“固”，就是利用物理化学加固土石性质；“植”，就是植树造林、绿化山坡等措施。

（二）排水措施

要严格控制矿山排土场的安全平台宽度，保证排土场边坡的坡角满足设计的要求，并且为了防止坡脚被雨水冲刷，坡角用大块石来进行填筑，有助于排水，防止坡脚不稳造成滑坡。

（三）保持安全防护的距离

矿山排土场边坡若是不稳定，造成大块滚石的滑坡会造成下游人民的财产以及生命的损失。所以在设计矿山排土场边坡的位置时，要考虑到与下游居民居住区、农田以及公共设施的安全防护距离，不满足这些规范要求的要进行拆迁。

四、环境地质治理建议

想要从根本上治理矿上排土场带来的地质环境问题，需要做到：

（一）合理排放

采用科学合理的开采工艺进行矿产的开采，使用无污染的土壤用于采空区的填充，减少废弃物在地面的堆放造成的滑坡等一系列的地质环境问题。

（二）合理堆放

新建的一些矿井在建临时性的排土场时，它的选址、设计都必须符合技术的规范和要求。竟可能的减小矿山排土场堆积斜面的坡度，堆积的坡度不能超过42度，不能在矿山排土场堆放大于70度的物料以及如生活垃圾、锯木等易燃物。

（三）废弃物要进行综合的利用

对一些废弃物料的再加工可能会增加成本，同时也可能影响产品的质量，所以需要对废弃物料的利用进行分类。比如像煤矿，可以把煤矸石分成含炭矸石和岩矸石两大类进行分运分排。也可以最大限度地提高煤矸石的利用率将含有伴生矿物、具有深加工价值及特殊用途单独排运，减少废弃物的堆存量。

五、结论

综上所述，利用FLAC3D对江西赣州某矿山排土场边坡稳定性进行了数值模拟计算。结果表明，边坡位移变化是随着根据矿山排土场的堆积高度而变。根据对矿山排土场边坡稳定性分析提出对环境地质的治理办法，可以保证矿山排土场的正常生产以及解决排土场带来的地质环境问题。

参考文献

[1]曹兰柱，杨秀.基于FLAC3D的黄土基底排土场边坡稳定性分析[J].科技导报，2011，29（14）.

[2]张涛，马宁，陈庆丰等.弓长岭露天铁矿大阳沟排土场边坡稳定性分析[J].金属矿山，2013，（9）.endprint

摘要：通过对江西赣州某矿山排土场废弃物料堆放场的结构特征分析，在对边坡工程地质条件进行勘察和对排土场岩土物理力学性质进行研究的基础上，利用FLAC3D软件分析某矿山排土场边坡的稳定性。并提出矿山排土场地质环境综合治理及对策。

关键词：矿山；排土场；边坡；稳定性；环境地质；治理

一、矿山排土场状况

（一）基本特征

赣州地处南岭、武夷山、诸广三大山脉交接地区，地势四周高，中间低。地貌以丘陵、山地为主，占全市土地面积的83%。江西赣州某矿产地势走向是东南高西北低，矿场山体陡峭，地形高差明显。采矿力度和范围加大后，矿区排土场的高度越堆越高，而且排出的大多是粘土。排土场的下游是铁路和农田，如果矿山排土场出现滑坡会对下游的铁路以及农田带来破坏，给经济带来巨大的损失。

（二）排土场边坡分析

矿山排土场地的基岩层主要是混合岩，厚度0.63-13.6m，岩石松软，表土分布较多，有植物层0.15-0.46m，淤泥亚粘土1.3-2.3m，坡积亚粘土0.76-2.9m，冲积亚粘土1.52—4.63m、残积亚粘土0.52—5.23m。矿场区没有大的断层和断裂构造。潜在滑坡体为人工堆积物，最大堆积高度为86 m，平均堆积坡角为35度。矿山排土场水文地质条件为简单的类型。

二、矿区排土场边坡的稳定性分析

（一）影响矿区排土场边坡稳定的原因

影响矿山排土场边坡的主要原因是基地软层和废弃物的强度，为此在地基土壤中采集有代表性的岩土进行物理力学试验。

地基土物理力学试验结果

地基土名称 密度

/（g.cm-1） 压缩模量E，/MPa 泊松比

粘聚力C

/MPa 内摩擦力

/（°）

坡面软层 1.86 7 0.32 0.06 24

地基软层 1.75 4 0.36 0.008 19

排土场堆积体参数

层号 层厚/m 重度

/（KN/m3） 饱和重度

/（Kn/M3） 粘聚力

/kPa 内摩擦角

/（°）

1 93 16 19.6 0 35

（二）矿区排土场滑坡类型

矿山排土场的滑坡主要有内部滑坡，沿地基软弱层滑坡以及沿地基接触面滑坡。排土场的自身滑坡主要是因为排土台阶受雨水的侵蚀，降低了排土场的堆积物内的摩擦角和粘聚力，导致了矿山排土场的滑坡。而地基土的软弱、地表水排泄不通、地下水位的上升、排土场边坡角过大以及排土场堆弃物过高是致使沿地基软弱面滑坡的主要原因。

（三）矿区排土场边坡的稳定性计算

矿山排土场的稳定性跟边坡的坡度有关，安全平台宽，边坡的稳定性就越好，容量也越少，反之亦然。在设计矿区排土场边坡的时候要在保证安全的前提下尽可能的扩大矿上排土场的容积。

采用目前在岩土工程界FLAC3D数值分析软件进行数值模拟，模型的范围不仅包括整个潜在的滑坡体，还有一定的外延，以减少外界因素对计算结果的影响。

采用FLAC3D最大不平衡力随计算时步的变化计算。计算是稳定的，因为最大不平衡力随计算时步增加而趋于最小值。

三、矿区边坡稳定性的安全措施

（一）矿山排土场边坡堆积体处理方法

在工程上，目前综合治理矿山排土场边坡，避免滑坡的最有效的措施和方法可以归结为“削顶、加固、压脚”。意思是减轻矿山排土场边坡上部的负荷程度，在边坡的中下部进行加固，最后在边坡的下部安置大石块压住边坡脚。总结国内外的丰富经验，可以归纳成六个字：避、排、挡、减、固、植。

所谓“避”就是对一些规模比较大的滑坡群，治理起来难度以及人力、物力、财力的耗费太大时，就需要将避开滑坡对构筑物的伤害，将构筑物建筑在滑坡群以外的地方；“排”，排除和疏干排土场已有的水，增加排土场边坡的稳定性；“减”，将滑体上方的土石方挖去，填在滑坡下部地段；“固”，就是利用物理化学加固土石性质；“植”，就是植树造林、绿化山坡等措施。

（二）排水措施

要严格控制矿山排土场的安全平台宽度，保证排土场边坡的坡角满足设计的要求，并且为了防止坡脚被雨水冲刷，坡角用大块石来进行填筑，有助于排水，防止坡脚不稳造成滑坡。

（三）保持安全防护的距离

矿山排土场边坡若是不稳定，造成大块滚石的滑坡会造成下游人民的财产以及生命的损失。所以在设计矿山排土场边坡的位置时，要考虑到与下游居民居住区、农田以及公共设施的安全防护距离，不满足这些规范要求的要进行拆迁。

四、环境地质治理建议

想要从根本上治理矿上排土场带来的地质环境问题，需要做到：

（一）合理排放

采用科学合理的开采工艺进行矿产的开采，使用无污染的土壤用于采空区的填充，减少废弃物在地面的堆放造成的滑坡等一系列的地质环境问题。

（二）合理堆放

新建的一些矿井在建临时性的排土场时，它的选址、设计都必须符合技术的规范和要求。竟可能的减小矿山排土场堆积斜面的坡度，堆积的坡度不能超过42度，不能在矿山排土场堆放大于70度的物料以及如生活垃圾、锯木等易燃物。

（三）废弃物要进行综合的利用

对一些废弃物料的再加工可能会增加成本，同时也可能影响产品的质量，所以需要对废弃物料的利用进行分类。比如像煤矿，可以把煤矸石分成含炭矸石和岩矸石两大类进行分运分排。也可以最大限度地提高煤矸石的利用率将含有伴生矿物、具有深加工价值及特殊用途单独排运，减少废弃物的堆存量。

五、结论

综上所述，利用FLAC3D对江西赣州某矿山排土场边坡稳定性进行了数值模拟计算。结果表明，边坡位移变化是随着根据矿山排土场的堆积高度而变。根据对矿山排土场边坡稳定性分析提出对环境地质的治理办法，可以保证矿山排土场的正常生产以及解决排土场带来的地质环境问题。

参考文献

[1]曹兰柱，杨秀.基于FLAC3D的黄土基底排土场边坡稳定性分析[J].科技导报，2011，29（14）.

[2]张涛，马宁，陈庆丰等.弓长岭露天铁矿大阳沟排土场边坡稳定性分析[J].金属矿山，2013，（9）.endprint