海口磷矿治理露天矿山事故隐患实践

张 学

（云南磷化集团海口磷业有限公司）

海口磷矿是露天开采矿山，始建于1966年，原开采能力200万t/a。近年来，随着公司磷矿石浮选厂的投产和稳步运行，中低品位磷矿石需求大幅提升，矿石开采量随之增加，从而形成了较大规模的露天采空区及排土场，客观存在边坡失稳、塌方、滑坡、泥石流等事故隐患及地质灾害，落实“控好角（边坡角）、管好水（水害）、护好坡（边坡）、应好急（应急管理）”十二字方针有利于确保安全生产。

1 矿山地理位置

海口磷矿位于云南省昆明市西山区海口街道办事处与安宁市、昆明市晋宁区交界处的桃树箐，矿区面积9.6 km2，依据矿体的赋存条件及断层切割情况，由北向南分成四采区、二采区、一采区、三采区，总体呈北西—南东向展布，长约5.4 km，宽0.8～3.8 km。

2 矿山地质条件

矿区属中低山地貌，山岭由北西向南东呈长蛇状延伸，地势总体西南高北东低，山岭北东坡较平缓，南西坡较陡，矿区总体中部高，四周低。最高标高2 482.6 m，在矿区中南部杉松园顶，最低标高2 070.1 m在矿区北部，相对高差412.5 m。矿床属于海相沉积大型磷块岩矿床，厚度较大，品位中等，层位稳定。含矿岩系为寒武系下统渔户村组（ϵ1y），具工业价值的矿体（层）为上矿层（ϵ1y3）和下矿层（ϵ1y1），其间夹石为含磷砂质白云岩层（ϵ1y2），上矿层的顶板为硅质白云岩（ϵ1y4），下矿层的底板为震旦系上统灯影组（zbdn）白云岩夹硅质条带。矿体（层）围岩顶板为渔户村组第四段硅质白云岩段（上白云岩段），底板为震旦系上统灯影组，顶部为一层较稳定的黄绿色黏土页岩，之下为黑色燧石层或燧石结核层，再往下由灰白色及灰黑色薄至中厚层状、厚层状硅质白云岩组成，夹层为上部灰白色厚层至巨厚层状砂质白云岩，粗晶粒砂质结构，局部由灰黑色薄层磷酸盐与灰白色碳酸盐相间组成，总体属薄层状结构的半坚硬至坚硬岩组，风化后节理层理均较发育，强度降低，浸入水后易泥化、不稳定［1］。

3 矿山开采现状

露天开采形成采空区，矿层顶底板多为软弱工程岩组，在生产过程中采矿剥离扰动，剥离物在排土场集中堆存，人为形成“山体”；受风蚀、雨水冲刷、管理不善等因素影响，客观存在边坡失稳、塌方、滑坡、泥石流等事故隐患及地质灾害。同时，露天开采对属地生态自然环境造成破坏，增大矿区生产安全、生态环境保护风险。

4 事故隐患排查

排土场的形成是采矿作业，尤其是露天开采的必然结果。排土场堆积体主要由露天开采剥离的废弃土石组成，主要组分是黏土、泥质页岩、黑色页岩、砂岩、碳酸岩等，这类土石混合体颗粒大小不一，组成极为分散、不均匀系数较大，而且渗透系数相差悬殊，工程力学特性也十分复杂。大量土石的混合堆积使得排土场成为一种巨型松散的人工边坡，分析排土场安全生产风险，大容量、高台阶、陡边坡是造成排土场边坡失稳、塌方、滑坡、泥石流等事故隐患的主要因素，尤其在暴雨条件下极易诱发生产安全事故及地质灾害。为此，在矿山安全生产管理中将排土场列为露天矿山的主要危险源，其稳定性是矿山安全管理的重点。

落实安全管理双重预防机制，对排土场隐患进行全面排查，生产过程中采矿剥离物从围岩中分离出来处于松散状态，按照设计边坡角、阶段高度、堆排容量，经碾压、自然沉降，达到新的力学平衡，形成排土场边坡。受排土场设计不合理或不按设计组织生产、防排水系统不完善、爆破作业不规范、周边私挖乱采等因素影响，将催生排土场边坡失稳、塌方、滑坡、泥石流等事故及地质灾害。剥离物中的磷、氟等元素淋滤水对周边水体水质也将造成生态环保风险。故排土场边坡事故隐患及事故后果主要有失稳、塌方、滑坡、泥石流、生态环境污染，其中，产生事故隐患的主要因素：①排土场未按设计选址。如排土场工程地质不明；排土前未对底部软弱层清理或清理不彻底；位于倾斜的山坡地段等。②排土场未按设计组织生产或排土作业不规范。如排土场设计参数不合理；未按照设计组织排土作业；在生产过程中岩土混排，在排土场内部形成软弱层，伴随排土场堆置高度、容量增加，当某一软弱层剪切应力超过其抗剪强度时，便会沿此软弱层发生滑坡。③排水系统不完善。如遇降雨，地表水汇入排土场不能及时外排，加大了排土场的液化程度，降低了排土场内部固有的滑动面摩擦力，形成排土场“水害”。④人为因素。排土场周边存在私挖乱采；不按设计爆破振动；应急管理不力等。⑤其他不可抗拒因素。如地震、极端降雨等。⑥排土场泥石流。排土场一旦发生大面积滑坡，极易伴随泥石流发生。⑦排土场生态环境污染。排土场物料在装卸、推排、风力等作用下细小颗粒物质形成扬尘，对空气造成污染；淋滤水对水体造成污染；地表裸露破坏生态景观。

5 露天采空区及排土场边坡失稳成因和对应治理措施

露天采空区及排土场边坡是采矿活动按照一定边坡角，选取一定段高、堆置方式，经碾压、自然沉降，建立新的力的平衡后形成的。自然边坡在采矿开挖前岩体内部应力相对平衡，因而处于稳定状态。因采矿扰动岩体，内部应力状态不断变化，当岩体应力超过强度时，导致岩体发生破坏，使边坡岩体向临空面发生变形和破坏，如果岩体层面倾向与临空面方向一致，岩层倾角接近内摩擦角，加上外界振动、地下水与地表水等因素作用下，极易造成边坡失稳。边坡失稳的主要形式有塌方、滑坡。边坡失稳的治理方式：①控制“水害”。如通过分水岭、截洪沟等采区排水系统对雨季地表水进行分流。②控制边坡角。③控制“力”的变化，即减小边坡体下滑力和增大抗滑力，如采取缓坡清理法与减重压脚法。④改善边坡岩体强度。如挡土墙、抗滑桩、金属锚杆、钢绳锚索、压力灌浆、喷射混凝土护坡和注浆防渗加固等。⑤控制爆破震动。对采场边坡和台阶爆破破坏的形式主要有后冲爆破、顶部龟裂爆破、坡面岩石松动爆破。采取周边爆破技术就是通过降低炸药能量，在采场周边控制爆破能量在边坡上集中，从而达到限制爆破对最终采场边坡和台阶的破坏。具体的周边爆破技术有减震爆破、缓冲爆破、预裂爆破等措施［2］。⑥落实边坡安全管理要求。如建立边坡检查制度；安排专业技术人员或有经验的管理人员专门负责边坡管理；对有变形和滑坡迹象的边坡，应有专门观测点，定期观测记录变化情况等。

6 综合治理

6.1 “十二字方针”治理

针对露天采矿形成的采空区及排土场存在边坡失稳、塌方、滑坡、泥石流等事故隐患及地质灾害，结合国内外相关治理经验，海口磷矿总结为“控好角（即严格按设计边坡角组织生产）、管好水（即完善采区防排水系统，避免形成“水害”）、护好坡（即把边坡安全管理作为重中之重）、应好急（即事故预防和应急“两手抓”）”的十二字方针，采取安全管理、工程措施、生态修复相结合的综合治理措施对采空区及排土场持续治理，取得了较好的效果。①安全管理方面主要依靠日常管理和专项管理相结合，如制订边坡与防排水安全管理、爆破安全管理、安全检查、隐患上报治理制度等，边坡、排土场专项安全检查，汛期安全生产专项检查，沉降位移监测等管理措施，以及采场生产安全事故综合应急预案和边坡、排土场塌方、滑坡专项应急预案。②工程方面主要采取按照设计控制边坡角、台阶高度，清理边坡，修筑拦沙坝、截水沟等工程措施。如根据防排水设计在“管好水”上下功夫，采用临时沟道铺设防渗膜、固定沟道铺设涵管、浆砌石沟、集水池等，将雨季汇水分段引流，减少对采空区及排土场和生态修复区的冲刷、侵蚀、破坏。按照设计修筑拦砂坝10余座，均有利于采空区及排土场边坡失稳、塌方、滑坡、泥石流等事故隐患及地质灾害的治理，提升了事故隐患及地质灾害治理本质安全水平。同时，对采场淋滤水收集，用于洒水降尘、植被区绿化，符合国家“三磷”企业（磷矿、磷肥、磷石膏）治理要求。③在生态修复方面主要采取覆土、复土植被等生态修复措施。在充分利用矿山现有工程、设施及相关辅助设施的基础上，新增部分工程、设施，多方面、多角度实现“剥采—内排—覆土—复土植被”为一体的较为科学合理的“生产安全风险防控—生态环境修复”体系，落实在“开发中保护，在保护中开发”，安全生产“双重预防机制”，使矿山安全生产、生态环境得到改善，促进矿山安全生产标准化、绿色矿山建设持续健康发展。

6.2 排土场治理

矿区范围内有1个已堆排的外排土场和5个内排土场，外排土场为小黑沟排土场，已经堆排结束多年并恢复基本生态；内排土场分别为四采区内排土场、北端部（二采区）内排土场、一采区内排土场、三采区内排土场，其中一采区内排土场、三采区内排土场目前正在堆排，向阳山内排土场已堆排结束多年并恢复基本生态。北端部（二采区）排土场、小黑沟排土场为矿山永久边坡，部分排土台阶恢复基本生态，边坡稳定性满足排土场安全生产规范，这是“控好角、管好水、护好坡、应好急”十二字方针落实，有效防范边坡失稳风险的具体体现。一采区内排土场、三采区内排土场目前正在堆排，其排土边坡随着堆排高度、容量增加，边坡稳定性逐渐下降，失稳风险加大。因此，需持续落实“十二字方针”，确保治理对策有效实施：①严格控制排土场参数。②控制排土场总边坡角，确保排土场稳定性满足安全系数。③土石分排，利于排土场整体稳定，同时满足排土场后期复垦需要。④控制排土堆排段高，防止超出设计高度。⑤延长排土线，分区域分时段堆排，控制排土线推进速度，留出松散物料必要的固结时间。⑥对堆排物料进行碾压，提高密实度。⑦陡坡修理成台阶状，增加排土场与周边山坡接触面的抗滑力。⑧完善截排水系统。联通排土场内部梯形排水沟；排土场底部导流排渗，控制浸润线；地表分段截流、引流排水，减少雨水渗透；及时植被护坡，防雨水冲刷等。⑨排土场底部设置挡墙，增加边坡抗滑力。⑩加强日常排土场安全检查和边坡监测，动态掌握排土场边坡沉降、位移情况；定期开展排土场稳定性评价。综上所述，牢固树立“隐患就是事故，事故必须治理”观念，事故隐患整改率100%。依据《金属非金属矿山重大生产安全事故隐患判定标准（试行）》对标检查，无重大生产安全事故隐患［3］。从源头、本质安全上确保安全生产，持续改进矿山安全生产标准化绩效，并同步在排土场边坡持续开展覆土及复垦植被修复生态，减少水土流失和泥石流地质灾害风险。

6.3 采空区治理

矿山采用边开采、边内排、边复垦方式，有效利用采矿结束后形成的采空区作为内部排土场，既及时治理了采矿遗留采空区的边坡失稳、塌方、滑坡、泥石流等事故隐患及地质灾害，又有效利用了内部排土空间，减少外部排土场建设占用土地、林地。在实际生产过程中对达到排土设计容量的区域及时进行复垦，提高边坡稳定性，严格遵循“矿山开采到哪里，复垦植被就跟进到哪里”的策略，主要措施：①表土收集堆存。在生产剥离作业过程中，对原生表土，在排土场固定区域堆放，供覆土使用。②平整场地，表土铺设厚度1 000 mm左右，供覆土植被。③在边坡较陡，岩层风化程度低、硬度大等不适宜覆土区域，人工在坡面“刻槽”进行覆土植被。④生态植被恢复。根据复垦规划及区域地理位置、气候条件，选择适宜的草籽和树种进行植草植树。⑤施肥、病虫害防治、浇水灌溉等管理。综上所述，通过多年的治理，充分利用采空区作为内排土场，减少外排土场，既满足了生产，又节约了土地。采空区边坡失稳、塌方、滑坡、泥石流等事故隐患及地质灾害生产安全风险可控。近年来，矿山生态修复共完成复垦植树214.32万m2，投入费用8 019.8万元，形成了以“森林湖”矿山地质公园建设为中心，连片辐射周边采空区的生态环保修复区，践行了“绿水青山就是金山银山”理念。

7 结语

海口磷矿对矿山采空区及排土场边坡失稳、塌方、滑坡、泥石流等事故隐患及地质灾害，贯彻“控好角、管好水、护好坡、应好急”十二字方针，采取安全管理、工程、生态修复相结合的综合治理措施，达到确保矿山安全生产和生态环境治理目标。有效利用磷矿开采后形成的内排空间，可节约土地，对淋滤水收集供洒水降尘、绿化使用，符合“三磷”治理要求，对采空区及排土场严格按矿山安全生产标准化作业，在治理的同时做好持续改进工作，提升了矿山安全生产标准化水平，促进了公司安全发展、绿色发展。