露天矿边坡与排土场灾害防治

八、露天矿边坡与排土场灾害防治

（一）概述

露天矿开采是矿产资源开采的一种主要方法，我国露天铁矿石产量约占铁矿石总产量的77%左右，有色金属占52%左右，化工矿物占70.7%左右，煤矿一直低于4%，而建筑材料则近100%。露天矿边坡是露天矿最主要的结构要素，随着矿山的开挖及开采活动贯穿于矿山服务的始终。露天矿边坡滑坡灾害一直是生产安全中的一个突出间题，，我国绝大多数露天矿都曾发生过规模不等的滑坡灾害。据十个大型金属露天矿山的统计，不稳定或具潜在滑坡危险性的边坡约占边坡总长度的20%，个别露天矿甚至高达33%，且随着露天矿向深部的开采，边坡的稳定条件将愈来愈恶化。

露天矿边坡滑坡是指边坡体在较大的范围内沿某一特定的剪切面滑动，一般的滑坡是滑落前在滑体的后缘先出现裂隙，而后缓慢滑动或周期地快慢更迭，最后骤然滑落，从而引起滑坡灾害。滑坡灾害是露天矿山最频繁的地质灾害。本钢南芬露天矿1999年至2002年，陆续发生4次60万m3-110万m3的大滑坡，抚顺西露天煤矿在65年开采中发生滑坡灾害64次，平均每年发生滑坡1次，阜新海州露天煤矿在33年开采中发生滑坡灾害64次，平均每年发生滑坡1.9次，平庄西露天矿在27年开采过程中发生滑坡灾害45次，平均每年发生滑坡1.7次。露天矿边坡频繁的滑坡灾害对周围环境和人民的生命、财产将带来严重的损失，造成了多起重特大事故。抚顺西露天煤矿1959年底板凝灰岩顺层滑坡造成矿山停产损失2000余万元，1964年南帮西部发生滑坡造成矿山机修厂滑落，1979年西端帮大滑坡再度使矿山停产。1981年6月攀钢石灰石矿采场西部大滑坡，滑坡体总量达1100万吨，直接损失达2000多万元，间接损失上亿元，影响生产近1年。1999年7月酒泉钢铁公司黑沟铁矿发生重大滑坡泥石流事故，堵塞酒泉市、嘉峪关市两市唯一的水源北大河，造成直接经济损失4000余万元。2001年江西乐平县山下村采石场滑坡，造成28人死亡。

矿山排土场，也称废石场，是指矿山采矿排弃物集中排放的场所。排土场作为矿山接纳废石的场所，是露天矿开采的基本工序之一，是矿山组织生产不可缺少的一项永久性工程建筑。当排土场受大气降雨或地表水的浸润作用，排土场内堆积材料的稳定状态会迅速恶化，引发滑坡和泥石流等灾害。1979年12月兰尖铁矿排土场发生200万米m3滑坡，是国内矿山最大的排土场滑坡。海南铁矿6号排土场东部于1973年8月连续大雨之后产生几十万立方米的大滑坡，导致排土场停产。朱家包包铁矿排土场在1978年至1979年间曾发生3次滑坡，体积达36万m3。云浮硫铁矿排土场1972年受台风和暴雨影响发生泥石流，淹没农田194公顷，1975年再次发生泥石流，汇水面积0.3km3，冲毁河堤28处、总长4187m，农田

1334公顷，淹没民房、铁路、桥梁、厂房多处，损失巨大。

高陡边坡和排土场是露天矿开采不可避免且将长期存在的重大安全隐患，对矿山生产、矿区环境和周边群众及建筑设施构成巨大威胁。为了保证露天矿山生产和人民生命财产的安全，必须明确露天矿山滑坡泥石流可能发生的位置、风险程度、灾害形式和波及范围，才能对灾害进行人为控制。因此，露天矿山企业应及时对矿山边坡和排土场进行稳定性分析评价，对滑坡和泥石流灾害区域进行调查，对高风险区域进行重点安全监测和预测，掌握不稳定滑流体的各项参数，对其进行加固治理，降低工程风险。

（二）露天矿滑坡灾害

1. 露天矿山边坡的构成

根据矿床埋藏的地形条件，露天矿分为山坡露天矿和凹陷露天矿，以露天开采境界封闭圈进行划分。封闭圈以上为山坡露天矿，封闭圈以下为凹陷露天矿。露天开采所形成的采坑、台阶和露天沟道的总合称为采场。

由露天采场的底面和坡面限定的可采空间的边界，称为露天开采境界。露天开采时，把开采境内的矿岩划分为一定厚度的水平分层，自上而下逐层开采。台阶是露天开采的基本构成要素，是独立剥离和采矿作业的单元，台阶的命名通常是以该台阶的下部平盘（装运设备站立平盘）的标高来表示。台阶构成要素如图8-1所示。

图8-1边坡台阶构成要素示意图

露天矿采场由台阶坡面和安全平台、清扫平台、运输平台组成。安全平台主要作用是缓冲和阻截滚石，宽度要求大于4m；并每隔2~3个台阶设一个清扫平台，用于阻截和清扫滚石，宽度根据平台清扫手段取6~15m；运输平台是工作台阶与出入沟之间的运输联系通路，宽度根据装载和运输设备不同取10~30m或更大。最终边坡角是露天采场最下一个台阶的坡底线和最上一个台阶的坡顶线构成的假想斜面与水平面的夹角，也称最终帮坡角或最终边帮角，是按露天矿边坡结构要素布置后形成的实际角度。采场构成要素如图8-2所示。