露天矿排土场泥流危害及整治分析

李大海

（本溪钢铁〈集团〉矿业有限责任公司南芬露天铁矿，辽宁 本溪 117014）

露天矿排土场是矿区废弃地之一，占地面积较大，并且由于是人工堆置的地貌，稳定性较差，容易造成泥流危害。排土场的表层地面被严重压实，坡面比较松散，一般为岩土混合，再加上长时间的受力沦陷，出现特殊的空隙、裂缝等，形成独特的侵蚀特征。

1 露天矿排土场泥流形成机理

1.1 暴雨导致

排土场堆置坡面上的固体松散碎屑物质受到坡面径流的冲刷和侵蚀作用，使固体泥土和雨水混合形成泥流，泥流的形成是快速侵蚀的结果，并且是露天矿排土场泥流中最常见的形成机理[1]。暴雨到来时，在排土场较低坡面中形成了地表径流，在夹带大量松散碎屑物的情况下随着径流的不断增大，其侵蚀力也在不断增大，逐渐形成流体性质。

1.2 持续雨水导致

在持续雨水的情况下，虽然雨水的流量较小，对松散物质的冲击力也较小，但在不断浸透下，物质的含水量会不断增加，物质重量的增加会逐渐出现渗流的动水压力，最终导致堆置物质不稳定，便顺着坡面向下移动。

1.3 滑坡导致

在雨水渗入后，物质的基质吸力会丧失，在孔隙水压力升高后，局部的土体会出现膨胀，物质之间的空隙较大，在雨水渗入后，土体膨胀会进一步扩大，从而出现应变软化，导致土体受到的剪应力增加，在超过其抗剪强度后，坡面上的土体和松散物质会一起向下滑落。

2 露天矿排土场泥流危害

根据露天矿周围的环境，以及受害对象的不同，泥流危害的表现有多种形式，主要有以下几种：淤埋，在露天矿排土场中，泥流会在平缓地带停止运动，从而淤埋区域内的各种目标，如车辆、简易房屋、矿坑等，对矿坑工作人员造成一定伤害，严重者会导致露天矿停工停产；冲刷，排土场上坡面的表层土体会被泥流带走，坡面的表层土壤被严重冲刷甚至丧失；堵塞，泥流在发生后由于受到平缓地面或障碍物影响，在停止流动后，会造成道路堵塞或者河道堵塞，严重者还会流入露天矿场中；磨蚀，泥流运动过程中夹带大量泥沙，在运用过程中会对各种保护目标以及周围环境的表面造成严重的磨蚀。

3 露天矿排土场泥流危害的整治措施

3.1 修筑挡渣墙

在对露天矿排土场泥流危害进行整治时，要贯彻“先拦后弃”的工作方针，应对排土场的外围修筑挡渣墙，挡渣墙的修筑材料可以使用在露天矿开采过程中形成的岩石[2]。挡渣墙应采用梯形断面的结构，进行简单堆砌或者使用水泥堆砌的方法。如在南芬露天铁矿中，在排土场的外围坡面的边缘修筑了挡渣坝，便使用梯形的结构形式，下底宽为八米，坝高十米，挡渣坝总长度为三百五十米，大约使用了四万立方米的岩石修筑而成。

3.2 设置排水沟

在露天矿排土场的外围设置排水沟是针对降水比较多并且暴雨天气较多的地区，在排土场的上游积水面积已经承受不住自身的承受能力时，设置的排水沟可以及时排除坡脚渗出和上游汇集的雨水，否则将会对排土场坡脚的稳定性造成一定的威胁。排土场设置截排水沟系统为及时排除雨水，应采用梯形断面的形式，并采用混凝土板敞开式设计，一般情况下，将外排土场的排水沟系统设置在挡渣墙的外侧，深度大约为一米，并且宽度为两米。

3.3 设置内排水系统

内排水系统是指对雨水和地下水进行及时排除，能够维持排土场坡面边缘的稳定。内排水系统主要包括集水沟道和排水管网。排土场的坡面边缘在不断发生变化，内排水沟一般采用矩形土质临时结构，一般设置的排水沟宽度和深度都为半米，在内排水沟的汇集处还应设置简单的沉砂池，然后再由排水管道将积水排放出来。

3.4 雨水收集池

雨水收集池的设置主要针对降水较为稀少的露天矿排土场地区，能够有效缓解范围内地表水紧张的情况。雨水收集池中雨水的来源主要依靠排土场排水沟和内排水沟汇集的雨水，能够成为周围植物的灌溉用水。雨水收集池应采用混凝土和鹅卵石修筑，雨水收集池体积的大小可以根据当地降水情况而确定，在顶部还要设置混凝土盖板，雨水收集池的数量可以根据雨水收集能力来增加，还能起到沉沙集水的作用。

3.5 修筑防洪堤

露天矿排土场还应防止矿区外的降水流入，除了在排土场坡面上游汇集雨水，还要在地势较高的矿区边缘修筑防洪堤，来防止矿区外的地表径流流入到排土场冲刷地面。防洪堤一般也是设计为梯形断面，修筑材料和挡渣墙相同可采用开采过程中产生的岩石，在利用粘土等，对容易造成滑坡和泥石流的地区进行预防修筑[3]。

3.6 盖压措施

盖亚措施主要针对露天矿地区土质结构以细颗粒为主并且大风天气较多的地区，这些地区如不对露天矿排土场采取必要的措施，会成为沙尘天气的根源地。为减少排土场土质流失，可在排土场的边坡采取盖压的防护措施，盖压的物体可使用开采过程中产生的岩石，在适当的部位选取合适大小的岩石。当然这项措施并不具有普遍性，只是针对特殊情况的露天矿提出的建议。

3.7 植物的栽种

植物的作用是不可忽略的，既能够降低泥流危害的发生概率，又能在泥流危害发生后起到一定的阻挡作用，虽然在露天矿排土场进行大面积栽种植物的措施有些不切实际，但是可以按照当地降水情况以及泥流发生方向和概率来进行栽种。植物种类应选择比较耐旱、耐旱和耐贫瘠的品种，如沙枣、梭梭等植物品种，并且林带要以混交林种植为主，植物之间前后距离在一米作用。植物的灌溉水源可以使用矿区产生的生活废水和雨水收集池中的雨水，降低生活用水的使用，节约矿区珍贵的水资源。

3.8 排土平台的防护措施

排土场的台阶高度和层数在合理范围的基础上，可将排土形成的高边坡分成若干个小边坡，能够减少泥流危害发生时的规模[4]。排土平台要保持平整并压实，在平整过程中要将平台向内侧形成一定的坡度，形成外高内低的平台，能够使雨水和泥沙向内侧收集。

4 结束语

通过了解露天矿排土场泥流形成的机理，以及泥流造成的危害，除了上文中提出对露天矿排土场泥流整治措施，有关管理部门还应加强监督管理工作，并加强矿区的统一协调规划建设，对排土场进行统一管理，并合理设置防护措施，露天矿有关负责人还应设置专业人员加强对排土场的边坡检测工作，预防滑坡产生泥流危害。

［1］温靓靓.黄土高原区大型露天矿区土地节约集约利用研究[D].中国地质大学（北京）,2012,06（12）：106-107.

［2］马英武.准东矿区露天煤矿排土场水土保持防治措施分析[C]//新疆水利厅、中国水土保持学会.首届干旱半干旱区域水土保持生态保护论坛论文选编.新疆水利厅、中国水土保持学会,2013,09（06）：39-40.

［3］肖兴田,王志宏.煤炭资源开发对土地破坏及土地复垦之研究[J].露天采煤技术,2013,04（06）：31-34.

［4］马英武.准东矿区露天煤矿排土场水土流失防治措施分析[J].水土保持应用技术,2013,03（03）：35-37.