排土场和采场、尾矿库一样，是矿山企业重要的生产、安全和环保设施。企业管理者和工程师要深刻认识，加强管理。为了吸取山西娄烦尖山铁矿" 8.1 "排土场滑坡事故的教训，有必要对排土场可能发生的灾害进行分析预测，并提出相应的防治措施。
大宝山矿业有限公司吴礼排土场位于大宝山矿董藩矿区西南部，属岭南低中山区，坡度40° ~ 50°。植被发达，地势东北高西南低，多呈V型深谷，构成了强大的地表水和地下水排水系统。库区海拔330 ~ 1020 m，属湿润多雨的亚热带气候，地表水系统发育，坡度落差大，水量变化大。场地年降雨量1532.7~2470.1mm，集中在夏季，雨量较大，最大小时降雨量53.2mm，最大连续降雨量421.6mm(连续降雨10天)。
吴礼排土场是一个永久性的沟谷式多级中学外部排土场。排土工艺为汽车-推土机排土，经济的排土方式为高土高排、低土低排和多步同时排土。70年代开始排土，90年代停止外排，改内排。大约2000万立方米的岩石和土壤被倾倒。由于大规模开发的需要，2008年开通757m排土场中段，边坡顶高程761m，底高程649m，相对高差约110m，坡角约45°。根据年产330万吨铜硫矿方案设计，拟建排土场高程约335～765m，相对高差430m，设计采用四个高台阶排土，分别为757、681、605、529 m，断面高度76m，坡角27°，安全平台宽度大于30m，最小工作平台宽度70m，汇水面积约400hm2。下游无矿区、工业场地、居民区、交通干线、输电线路和通信干线、养殖区、水域、隧道和涵洞、旅游景点、固定标志和永久性建筑物。
一、项目概况
(一)排土场工程、水文地质条件
场地位于薛上张背斜的东北倾向端，基底加里东构造层的寒武系形成强烈的闭合褶皱，形成大宝山不对称向斜构造。断裂构造发育良好，但无活动大断裂通过，无岩溶、矿区空区、大面积塌陷等不良地质现象。现场接缝发达。出露地层主要有人工填土(Qml)、第四系冲积层(Qdl)、第四系残积层(Qdl)、强风化砂岩(J1)、中风化砂岩(J1)、中风化砂岩(C1)、强风化砂岩(D2)、中风化砂岩(D2)。工程地质条件中等。
场地地表水为溪流，地下水为第四系孔隙水和基岩风化裂隙水。第四系孔隙水主要分布在缓坡地表、河流河谷两岸、山地洼地等。，由冲积和洪积沉积物、人工填土和残余砾石、砾石和粘土组成。残坡积物一般透水性好，富水性弱，冲洪积物局部富水性中等，泉流量0.054 ~ 0.68 L/s，大部分在旱季干涸，主要受大气降水补给。基岩风化裂隙水，泉流量0.01 ~ 0.6L/s，旱季多干涸，富水性弱。水文地质条件简单。
地震动峰值加速度为0.05g，地震反应谱特征周期为0.35s，地震基本烈度为6度。
(2)排土场颗粒材料和基底的物理力学性质
排土场散体材料和基底的粒度分布和物理力学性质分析是排土场稳定性研究的基础工作。不仅为排土场散体材料的剪切、压缩、渗透等物理力学试验提供粒度组成和参数，而且根据块度分布规律分析排土场岩石块度参数的变化，为研究排土场的破坏模式提供依据。矿床自然休止角25° ~ 39°，松散系统1.1° ~ 1.3°。场地分散和基底的物理力学、承载力特征值和渗透指数建议值分别见表1和表2。
表1颗粒工程特性指标推荐值
排土过程是露天矿开采的基本过程之一。作为露天矿接收废石的场所，是露天矿组织生产不可缺少的永久性工程建筑。因此，排土场能否在矿山整个生产期内以及闭坑后长时间保持安全运行，是矿山管理者必须考虑的重大问题。排土场一旦发生重大变化，将对矿山生产造成严重影响，甚至迫使矿山停产。排土场的灾害形式因地质、地理、气候等自然条件而异。根据它们对环境危害的表现形式，大致可分为以下三类:①排土场滑坡；②排土场泥石流；③垃圾场的环境污染。
(一)排土场滑坡
它是边坡岩土体沿着通常的剪切破坏面的滑动现象。排土场滑坡是排土场最常见、最频繁的灾害之一。按其机理可分为沿基底接触面滑坡、沿基岩软弱层滑坡和排土场内部滑坡。滑坡的基本条件是边坡前方和两侧的切割面存在滑动空空间。从边坡的物质组成来看，松散土层、碎石土、风化壳、半成型岩土层的边坡，抗剪强度低，容易滑动。降雨对滑坡的影响最大。结合吴礼排土场的实际情况，滑坡可能有以下原因:
1.设计不合理。我们必须重视与排土场建设质量相关的诸多方面，如工程地质勘察、排土场设计等。不能因为施工进度的要求而放松对设计合理性的审查，这样会为排土场的滑坡埋下隐患。
2.地下室民用挖掘巷道和倾倒技术不科学。一方面是排土场上部基底较陡，另一方面是大量的民采巷道，民采巷道的水直接流入排土场基底。在一定的生产时期，岩土混合，人为地在排土场形成一个软弱面。上述弱表面的物理和机械强度低。随着排土场废石高度的增加，当一个软弱面的剪应力超过其抗剪强度时，就会沿着这个软弱面发生滑坡。
3.同时，排水设施也不完善。暴雨是排土场滑坡的重要原因。大气降雨和地表水对排土场的渗透导致排土场的初始稳定状态发生变化，稳定状态迅速恶化。暴雨期间，排土场排水不及时，大量地表水流入排土场。雨水渗入内部后，排土场原有的平衡状态会发生变化，排土场会被水饱和。一方面会增加排土场的承载质量，同时会降低排土场内部潜在滑动面的摩擦力，从而形成排土场滑坡。
4.农民的采矿活动。一方面，排土场周边及下游的农民采矿活动和排土场坡角的采矿活动导致排土场坡角不稳定，另一方面，排土场滑坡直接掩埋矿工。
(2)排土场泥石流
泥石流是大量松散堆积物在水和重力作用下形成强大流体的现象。泥石流的形成必须同时满足以下三个条件:地形、地貌陡峭，便于集水、集物；松散材料丰富；短时间内有大量的水。
矿山泥石流一般分为水动力泥石流和重力泥石流。水动力泥石流是在汇水面积较大的河谷中堆积的大量松散固体物质，在水动力冲刷作用下沿陡坡地形快速流动。重力泥石流是吸水岩土的软化，当含水量达到一定程度时，会转化为粘性流体。
根据Bagnold的颗粒流理论，粘性流体中的固体颗粒在动能的作用下频繁地相互碰撞，使颗粒与相邻滑动层发生动量交换，进而使流体中的固体颗粒产生弥散压力，被水软化成类似液体的泥质母岩(如粘土、风化岩)，并与岩土块和水混合形成浆体(液固相)。在滑坡势能转化为动能的作用下，促使滑体流动，产生泥石流。
(3)垃圾场的环境污染
空气体中含有大量有害粉尘或污水中携带有害重金属，对环境造成空气体污染和水污染。作为采矿中存放废石的地方，排土场必然会有大量的固体小颗粒。无论哪种排土工艺，在排土和转运时，都会伴随着排土场边坡上倾倒的废石的滚动和风力产生大量的粉尘，这些粉尘会随风到处飞扬，影响排土工人的健康，造成空空气污染。此外，垃圾场的污水含有有害重金属和强酸性，对下游水系造成严重污染。
三。灾害预防和控制措施
(一)重视排土场的规划设计。
吴礼垃圾场的山坡地形陡峭而平缓。如果是自下而上倾倒，是最安全的方法，但最不经济。如果是自上而下布置，是最经济的方法，安全性相对更难，但能找到有效的解决方法。无论从哪个方向，都需要从影响排土场边坡稳定性的几个因素中寻找答案，水、重力、岩土性质和成分等。通过基底处理、多级筑坝、截水渗排水措施、削坡减荷和坡角等措施进行处理。
(2)基底处理和倾倒工艺调整
一般来说，矿山排土场的基底覆盖着一层表土或风化软岩，这层软弱面往往成为排土场滑坡的重要诱因。新建矿山可在排土场前开挖，然后铺设一层排渗岩石，以增加排土场基底的摩擦力和排渗能力，提高排土场的稳定性。另一方面，吴礼垃圾场倾倒了2000万立方米的岩石和土壤。根据工程地质勘探资料，虽然没有不良地质现象，但顶部陡峭的地形和底部厚厚的泥石流是影响排土场稳定性的重要因素。本文认为可以采用多级台阶同时排土，下一级台阶压上一级台阶的坡角，保持台阶的坡角小于岩土的自然休止角，保持总坡角较小。此外，岩土成行排列，A层中下部，B层上部，B层上部也可作为排土场复垦的土源。有水的民用采掘巷道应采取封堵措施。
(3)增加堆码材料的块度。
剥离采用松动爆破，尽可能多使用大块，增加岩土的摩擦和排水性能。
(四)修建截排水设施，消除和减轻对地表水和地下水的危害。
排土场灾害的发生往往与水的作用密切相关，水在排土场灾害中起着非常重要的作用。因此，需要采取一定的工程措施来控制和排水，降低孔隙水压力和动水压力，减少岩土的软化和溶蚀，减少水的冲刷和波浪冲击。
1.在排土场上部修建截水沟，减少排土场的汇水面积，拦截大气降水。对已建成的截水沟进行定期维修和清理，使雨水能顺利排到垃圾场外的低洼处。
2.暴雨期间，排土场岩土材料中含有大量孔隙水，排土场基底存在大量承压水压力。因此，一般的边坡排水和脱水方法不能用于正在使用的排土场的处置。因此，在排土场下部底部，倾倒较厚的大块岩石，以增加摩擦和排水能力，使承压水压力得以顺利排出。采用土石分离，提高渗透系数，降低静水压力。排土场高边坡暴雨期间应避开人员和设备。暴雨过后，在倾倒场稳定之前，应停止倾倒作业，禁止人员进入下游可能发生滑坡的范围。
(五)清理库区民采和采矿人员
排土场下游影响区的民采、矿检人员一直是排土场安全运行的一大隐患，必须彻底清理。明知危险，但排土场下游少数村民没有及时撤离，也是导致尖山铁矿“8.1”矿难严重后果的因素之一。
(六)土地复垦和建筑围护及污水处理
1.排土场的环境污染治理应与排土作业计划统一规划，因地制宜，在工程治理的同时，采用生物措施——土地复垦进行治理。排土场的植被不仅可以稳定边坡，防止雨水冲刷排土场边坡，还可以固化地表的表土和风化岩石，防止扬尘。
2.从排土场的最低坡角到澄清水域上部的山谷封闭处修建多级拦沙坝，形成泥沙沉淀池，可以起到拦沙的作用。
3.在大坝下游修建污水处理厂，处理重金属和酸性水。
四。排土场边坡稳定性分析
由于排土场存储量大，一旦边坡失稳，规划设计采用四个典型断面进行稳定性计算，确定该边坡为一级边坡。采用瑞典圆弧法中的总应力法，考虑了地震力和渗透力对边坡稳定性的影响。如图1所示。
其中Fs为边坡稳定性分析的安全系数；Li为条带滑动面的长度，m；Bi为钢筋宽度，m；Wi为块体重力，kn；Ai为杆底的倾斜角度，()；Ci和ψi是土的抗剪强度指标。采用总应力法时，取总应力指数，采用有效应力法时，取有效应力指数。
根据计算结果，四个典型断面的边坡稳定安全系数FS均大于一级边坡稳定安全系数限值1.30，可以判定设计排土场是安全稳定的。
动词 （verb的缩写）结论。
排土场的稳定性和安全性是露天矿开采进度计划和排土计划实施的重要保证。如果排土场管理不到位，措施跟不上，会给企业和社会带来很大的危害。因此，矿山企业必须重视排土场的管理。根据排土场的特点，因地制宜，防患于未然，使其更好地为矿山建设服务，是每个矿山建设者必须关心和重视的问题。
