露天矿内排土场滑坡成因及治理措施分析

杨世飞

摘  要：在露天矿开采作业中，排土作业最后一个环节，其通常需要会采用分区开采、内部排土的设计方案，并沿岩层倾向设置内排土场，但由于露天开采过程中会出现倾斜角较大的二次剥离边坡，稳定性相对较差，而国内对于此类排土场的稳定性控制又缺乏经验，因此很容易出现内排土场滑坡的问题，并导致一系列的安全事故。为此，该文以云南尖山磷矿石马哨排土场滑坡为例，对露天矿内排土场滑坡的原因进行了分析，并在此基础上围绕内排土场滑坡的治理措施展开了探讨。

关键词：露天矿  内排土场  滑坡

排土场滑坡作为露天矿开采作业中最为常见的一种灾害现象，其不仅会直接影响到矿山的正常生产工作，同时还会给各岗位开采作业人员的生命安全带来直接威胁，一旦得不到及时的处理，就很可能造成严重的人员伤亡与经济损失。由此可见，对于露天矿内排土场滑坡的治理具有着非常重要的意义，而对于内排土场滑坡治理措施的研究也是十分必要的。

1  滑坡区域概况

1.1 地质概况

石马哨排土场位于云南省昆明市西山区石马哨村东侧斜坡地带，属山地丘陵区，斜坡自然坡度在15°～20°之间，且局部存在陡坡。在地质条件方面，矿区分布有第四系松散土层，成因类别为人工填土、滑坡堆积、残坡积层，其中人工填土和残坡积红粘土为特殊性土体，工程地质性质不良;下伏基岩为泥质白云岩、白云岩，岩体节理裂隙发育，地表层风化较强烈，局部溶蚀作用明显。工作区内及其周边，地质构造较简单，周边无断层及褶皱，新构造运动以间歇性抬升为主。矿区虽位于地下水的补给-径流区内，下方存在松散岩类孔隙水与岩溶孔洞裂隙水两种单层结构地下水，以及南北流向季节性地表水，但由于地下水与地表水迳流途径均比较短、地下水脆弱性又较强，因此主要补给水源仍为大气降水补给。区内不良地质作用为岩溶，特殊性岩土为填土和红黏土。

1.2 滑坡特征

2018年1月30日18时40分，排土场边坡发生滑动，据边坡检测数据显示，边坡滑移后变形强烈，变形迹象明显切变形表观较多，造成原矿区道路错断，后缘下挫，其中边坡中部、中后部多处在原平台处形成负地形，中前部推移滑动后掩埋原南北向冲沟后，继续向西侧冲出，滑坡东西向最大滑移距离约180m，由北往南滑移距离逐步减小。在形态体积方面，滑坡平面形态近似“圈椅状”，主滑方向272°，投影平面长度450～550m，平均宽度500～880m，滑体厚度约5.5～98.6m，体积约（1055×104）m3，因此判断为特大型深层推移式填土滑坡。

2  露天矿内排土场滑坡的主要成因

露天矿排土场滑坡的成因分析通常需要对地形条件、地层条件、水文条件、降雨条件、人类工程活动等几方面因素进行综合考虑，在得到石马哨排土场开采作业相关数据并分析后发现，此次滑坡事故原因主要可存在于以下几方面[1]。

2.1 斜坡排土加载

从总体上来看，此次石马哨排土场滑坡事故主要是由工程活动不当引起，在开采作业过程中，排土作业人员未能按规定提前选择合适的弃土堆放位置，而是将弃土堆放在了排土场斜坡上部，直接加大了斜坡荷载，随着排土作业的持续进行，斜坡上部弃土堆载越来越多，斜坡荷载也随之持续增加，最终超过了斜坡承载能力，导致斜坡位移并向西、南方向滑动。

2.2 降雨入渗

在此次排土场滑坡事故的勘查工作中，勘察人员采用了工程地质测绘、工程地质钻探、原位测试、山地工程等多种手段进行了勘测分析，根据最终勘察结果显示，事故发生前期的降水问题同样对滑坡现象造成了直接的影响。排土场滑坡事故发生于2018年1月30日，滑坡前昆明地区出现了短期持续降雨，降雨量相对较大，由于矿区未设置地表降雨水体排泄通道，因此排土场处雨水只能沿填土垂直下渗，并在下渗至红黏土隔水层后逐渐被红黏土所吸收，由于红黏土层本身属于排土场斜坡的一部分，因此随着雨水的持续下渗，斜坡坡体重量迅速提升，破坏了斜坡整体结构的稳定性。另外，在缺少排水渠道的情况下，斜坡处雨水的下渗还使得坡体受到了潜蚀，在长期受雨水潜蚀的坡体下方土层逐渐形成软弱夹层，红黏土层也在潜蚀作用下发生了软化，这些都极大地降低了坡体承载力，最终在斜坡上部弃土堆载的影响下直接引发了滑坡。

2.3 地形条件发生变化

石马哨排土场处原本虽存在斜坡，但斜坡坡度相对较换，但随着排土场的建立及矿山排土作业的展开，施工及作业人员在原有斜坡的基础上进行再次开挖，最终导致当地地形地貌发生了较大改变，斜坡也变得十分陡峻，由于新斜坡的有效高陡临空面较大，破坏了坡体平衡条件，因此坡体稳定性及承载能力都大大下降，而这也是导致排土場滑坡事故的间接原因。

2.4 原始地形条件较差

从原始地形条件来看，石马哨排土场所在斜坡区域本身地质环境条件就比较脆弱，不仅坡体高差较大，同时还存在有效高陡临空面，坡体上部为填土，结构松散，填土之下为红黏土软弱层，整体结构稳定性比较差，与其他常见的滑坡事故多发区域十分类似[2]。

2.5 综合原因分析

综合以上多方面原因可以做出判断，石马哨排土场所在斜坡坡体本身地形条件较差，在被改造后长期更是处于“头重脚轻”状态，随着不断加载及降雨后坡体内软弱带不断软化、泥化，坡体重量逐渐向坡下积累，当其下滑力超过红黏土层抗剪强度时，坡体直接被破坏，最终导致了滑坡[3]。

3  露天矿内排土场滑坡治理有效措施

3.1 清方减载

经过对石马哨排土场滑坡的整体分析后决定，于滑坡北部合理平衡前后部清方减载，并在滑体前部适度清方，以增加边坡稳定性，为实施支挡工程创造良好基础条件，解决局部稳定问题;对于滑坡中、后部，同样采取清方减载措施，以保证整体达到稳定安全标准;滑坡南部较为复杂，因此，专门设计了采取整体清方减载方案，保证局部边坡和滑坡整体达到稳定安全标准，最后将南、北二部清坡坡面及台面整体协调顺接。

3.2 支挡抗滑桩

在对滑坡坡体进行清方减载后发现，滑坡后局部坡体在工况Ⅲ条件下稳定系数为1.14～1.15，不满足安全标准要求。因此，为保证该部分坡体稳定，确保坡下居民区安全，选择在前部增设抗滑桩支挡，抗滑桩分别为清坡1955m、1960m平台上，抗滑桩桩确定采用施挖桩机施工，桩顶设冠梁，冠梁高1.2m，宽2m，长167.5m，两端出桩0.1m。

3.3 挖设截排水沟

滑坡事故发生期间昆明地区降雨较多，为避免降雨形成地表水并流入排土场区内，决定在排土场外围设置4条截洪沟，并在排土场内部分别布设7条平台排水沟以及5条纵排水沟以及9个集水井与之相连接，以保证降雨时能够将坡面地表水及时排出排土场区。

3.4 构建挡土墙

为防止水土流失边界扩展且防止浅表坍滑牵引后部失稳，决定于南北两侧滑坡下坡脚处结合清坡分别设挡墙护脚，并在坡体南侧坡脚部位设置钢筋石笼坝为防止坡体掩埋道路、泵房，以加强现场安全防护措施，其中南侧挡土墙总长472.01m、北侧挡土墙195m、钢筋石笼坝总长294m。

4  结语

从石马哨排土场滑坡事故的分析中可以发现，露天矿内排土场滑坡的影响因素有很多，实际影响十分严重，一旦事故发生，开采企业必须要迅速做出反应，根据地质条件等现场勘察资料对滑坡原因展开深入分析，并据此制定针对性的治理方案，以消除滑坡的各方面安全隐患与影响。

参考文献

[1] 张建强.露天矿排土场边坡稳定性分析及评价机制[J].中国设备工程，2019（17）：78-79.

[2] 王向华，吴湘炬.自燃滑坡体发育特征及综合治理对策探讨[J].中国地质灾害与防治学报，2015，26（2）：148-152.

[3] 田中.解析露天矿山排土场灾害分析与防治措施[J].民营科技，2012（10）：35.