排土场的安全防护对策措施与事故分析

汶晓伟

（长春黄金设计院有限公司，吉林 长春 130000）

1 排土场分类

矿山排土场一般在考虑环保、安全的前提下，为了节省成本建设在靠近露天采场或者井下废石出口位置处，这样可以减少废石的运输距离，节省运营成本。排土场的可以根据建设地点、现状地形、堆放时间、堆放台阶边坡情况分为以下最为常见的四类。

按建设地点分类可分为内部排土场与外部排土场。内部排土场需根据设计与实际开采现状将露天或者井下开采的废石堆弃于开采境界内，例如：露天开采形成露天采坑，合理安排开采顺序，当某部分露天采完后就可将废石堆置于此。外部排土场位于境界外侧，需根据现状地形总图布置，相比内部排土场更为常见、但是需重新征地、运输距离较远、运营成本较高。按现状地形分类可分为山坡排土场、山沟排土场、平地排土场三种情况。其中山沟排土场最为理想，顾名思义山沟排土场就是寻找一处山沟处，优先选择沟底平缓、山沟里较大，沟口窄小的沟谷。这样沟里容量大，能节省投资，沟口狭窄较为安全。沟底平均坡度最大不可超过24度，否则将进行人工沟底修整。山坡排土场刚开始排土时沿着山坡堆放。逐步根据山坡地形向外扩大堆放。地形选择时也需选择较为平缓山坡，这样可以增大堆放容量，减少占地面积。平地排土场占地较大，一般处于平原无高山等地形平缓处、我国内蒙地区最为常见。平地排土场一般三到四面放坡堆置，由低向高一层一层分层堆置。按堆放时间分类可分为临时性排土场和永久性排土场两类。临时性排土场剥离物为临时堆置，一般为七天、一个月、一年不等，需根据企业现状情况和排土场容量确定。剥离物需在排土场堆放满前二次搬运，竟而增加运输成本。永久性排土场是将剥离物永久堆放不在搬运，待排土场排满之后进行复垦工作等。根据堆放台阶边坡情况可分为单台阶排土场与多台阶排土场。单台阶排土场为山沟排土场或山坡排土场一般适用于场地较为平缓、容量较小、运输距离较短、排土线路唯一的排土场。排土场堆置只有一个台阶不利用尽早复垦，一般需排土场服务期满后方可复垦。堆置台阶边坡坡比根据剥离物自然安息角、台阶高度、沟底坡度一般为1:1.5、1:1.75、1:2.0。多台阶排土场一般适用于容量较大，多台阶同时剥离的山坡露天矿、排土线路有多个可以分台阶分别排弃。多台阶排土场可以根据排弃标高，高土高排，低土低排。两种作业方式不可同时作业。台阶高度可根据实际地形情况与总容量确定，一般为20m-30m-40m等整数。台阶与台阶之间需设置安全平台，安全平台宽度可参考相关规范中要求的大石滚落距离。堆置台阶边坡坡比根据剥离物自然安息角、台阶高度、沟底坡度一般为1:1.5、1:1.75、1:2.0。

2 排土场灾害特征

排土场主要用于堆置采矿作业矿体周围的无法利用，无经济价值的围岩。根据我国近年矿山企业排土场发生安全事故调查分析，排土场安全事故主要分如下三种：沉降压缩变形、滑坡、泥石流。

沉降压缩变形：排土场在堆置剥离物及运输过程中由于岩土本身的自重及运输过程中机械的自重使得排土场会发生压实和沉降的过程。根据岩土性质和破碎粒度的不同。沉降压缩变形可能会持续数年才能趋于稳定，在这数年中每年都会发生不同程度的变形量。其压实沉降系数根据不同岩土性质一般在0.8～0.9之间。这种排土场自身发生的形变速度较慢且破坏性较小，只要在排土场周围安装一些检测仪器随时观测排土场的位移及形变，即可实时掌握其动态，避免安全事故发生。滑坡：排土场产生的滑坡分为内部滑坡、地基接触面滑坡、地基破坏滑坡三者。内部滑坡主要是因为排土场自身存在安全隐患最终产生失稳导致滑坡。排土场地基稳固，由于堆置物的岩土力学性质不同、排弃工艺存在安全隐患及外部不确定因素最终导致排土场失稳现象。地基接触面的滑坡：排土场自身较为稳定，由于排土场地基接触面在排土场的荷载下产生失稳带动排土场整体产生滑坡现象。这种情况主要是因为排土场沟底较陡、没有清理沟底腐蚀土或处理地基所造成的。地基破坏滑坡：排土场自身较为稳定，排土场地基由于受到排土场自身的荷载在接触面发生破坏，导致地基表面产生滑移的情况进而带动排土场发生滑坡。泥石流：排土场发生泥石流大都发生在沟谷型排土场及雨量较大的区域。排土场自身在堆置剥离物时，主要是岩土等固体物质，水分含量极少。泥石流的发生主要是排土场周边没有做好防水设施，底部没有做好排水设施，导致大雨乃至暴雨来临时，排土场外部汇水流入排土场内部，且不能很快有效的排入下游，导致排土场底部的水位不断升高，排土场下部岩土含水量逐渐增大，强度稳定性逐渐降低。在收到排土场本身的荷载作用在底部形成软弱面，从而导致整个排土场在下面水流作业的情况下向下游产生滑动，形成泥石流。

3 排土场事故分析

根据我国近年矿山企业排土场发生安全事故调查分析影响排土场边坡稳定的主要因素有：排水设施不全、排弃工艺不合理、水文地质工程地质条件发生变化、安全平台预留不足边坡较陡、地基基础因素等。

排土场边坡失稳的主要形态有：

（1）排水设施不全：排土场排水设施不全导致外部汇水流入排土场内部，暴雨时期雨水冲刷排土场边坡及安全平台，导致排土场底部含水量逐渐增大，底部强度稳定性逐渐降低，边坡由于雨水的冲刷逐渐失去稳定性，最终导致安全事故的发生。

（2）排弃工艺不合理：根据不同地形，排弃标高不同及设计排土场的标高。排土场可采取高土高排，低土低排的排土工艺。一般由于排弃工艺产生的排土场安全事故是由于高土高排，排土台阶过高，有的甚至超过200m，一味的节约运输成本最终形成一个高达百米的边坡，稍有不慎就会产生滑坡。

（3）水文地质工程地质条件发生变化：在进行排土作业前对排土场需进行工程勘测。有时因为种种不确定因素，工程勘测并不能完全覆盖排土场的各个地方。经常是在排土场建设时，发现水文地质和工程地质条件与工勘报告存在差异，从而可能产生安全隐患。

（4）安全平台预留不足边坡较陡：在设计及排弃过程中，往往因为节省投资，减少占地，增加排土场容量。导致预留的安全平台过小，不符合规范要求，且边坡较陡。尤其在进行排土作业时，单台阶排土形成高陡边坡，边坡坡度小于岩土自然安息角最终导致边坡失稳滑坡产生。

（5）地基基础因素：对于地基不良或地基较陡时，必须进行地基处理。如果不加以处理地基由于受到排土场自身的荷载会形成软弱地基层，特别当剥离物堆置在底部较陡的山坡上时，容易产生排土场的整体滑移。

4 排土场安全对策措施

排土场的安全防护对策应该根据不同分类的排土场分别设置，但总的来说主要包括以下方面：内外部主动防护措施、预先处理、排弃工艺调整、安全预警、满足安全距离要求。

（1）内外部主动防护措施：主动防护措施主要包括设置排土场外部截洪沟，将排土场外部汇水通过截洪沟引流至下游。设置排土场安全平台排水沟，减少雨水对排土场边坡的冲刷。设置沟底引水设置，在沟底排水不良处设置排水涵洞加快排土场内部沟底的排水。截洪沟、排水沟及涵洞可根据不同的情况设置土质、浆砌石、素混凝土及钢筋混凝土等不同形式。

设置排土场坡脚加固坝及拦渣坝，增加排土场坡脚稳定性。在排土场下游沟口设置拦渣坝，高度及材质可根据现场情况采用碾压堆石坝，主要拦截排土场内部滚石及小规模滑坡及泥石流。这种防护措施主要针对沟谷型排土场。

（2）预先处理：预先处理主要针对排土场地基处理。依据工勘报告在排土场地基不良或沟底坡度较大时，进行排土作业与修筑拦渣坝前需对地表腐蚀土进行清理与地基修整处理(阶梯形）清基厚度根据地表腐蚀土情况而定，每个修整台阶高度不大于0.5m，宽度根据现场实际地形情况而定。

（3）排弃工艺调整：根据不同地形，排弃标高不同及设计排土场的标高选择最为可靠经济的排弃工艺，高土高排时，根据不同的岩土条件，排弃高度不能超过相关规范要求，排土作业时需根据设计要求逐渐降低排弃标高，形成压坡脚，增加排土场的稳定性。

（4）安全预警：设置排土场观测系统，在排土场内部及周围设置观测点、在拦渣坝各平台上设置位移观测点，在坝体两侧布置位移观测基点；排土场最终边坡设置观测标点。主要设置的观测设备为水准仪，全站仪和GPS测量仪；实时记录排土场情况，及时针对不用的安全隐患做出相应的处理措施。

（5）满足安全距离要求：排土场选址需满足《有色金属矿山排土场设计规范》（GB50421-2007）中：距居民区和工业设施≧2倍排土台阶高度的规定。

5 结论

目前在我国矿山建设中排土场不论是在投资还是在占地上都举足轻重，尤其是在露天采矿企业。排土场在设计及建设过程性的安全隐患已经成为制约我国矿业发展的因素之一。本文通过综合归纳、总结研究，结合目前我国矿山排土场发生的安全事故隐患，分析了排土场的事故原因及安全防护对策，总结相应的问题，探索了相应的解决方法，并逐一总结了相应的方法，得出了可行措施，对我国矿山企业排土场安全建设具有一定的指导意义。