边坡治理在辽宁某露天铁矿排土场的应用
时间：2020-10-11 09:54:06 来源：达达文档网 本文已影响 人 
李伟
摘 要：本文通过对边坡治理与环境保护的方法在辽宁某露天铁矿排土场的应用，通过治理排土场消除了地质灾害的隐患，裸露的渣台被绿色植物覆盖，矿区空气清新，自然环境将逐渐得到根本改善。
关键词：铁矿;边坡治理;排土场;环境治理
一、 前言
生态建设和环境保护是21世纪人类共同关注的热门话题，也是世界各国政府和人民为之不懈努力解决的焦点问题。基本建设的快速发展与生态环境的不协调，导致了人类赖以生存环境的生态破坏，同时也制约了社会经济的可持续发展，对人类的生存和社会发展构成了威胁。因此，项目开发与环境保护兼顾是经济可持续发展的重大课题，在工程建设中合理利用资源、保护环境、美化环境，是我们必须正视和认真对待的问题。
辽宁某铁矿是一个有着百年历史的老矿区，新中国成立后，国家对矿山进行了恢复重建，于1956年投入生产，是本溪钢铁集团重要的铁矿石原料生产基地。是全国大型露天开采的黑色冶金矿山之一，属国有重点矿山国家一级企业。
辽宁某露天铁矿自开采以来，已经形成了五个较大的排土场。其中I#和Ⅱ#排土场已连为一体，合称Ⅱ#排土场。除Ⅳ#排土场已停止使用以外，其它排土场都正在使用中。排弃的大量的废石占用了大量的土地，使原有的绿色生态环境变成了碎石遍地，寸草不生的荒坡。每年汛期排土场形成的滑坡、泥石流等地质灾害的危险直接威胁着周边居民生命财产的安全。春秋季节由于大风的作用，排土场成了空气污染的源头，漫天飞舞的尘土黄砂，严重地影响着矿区及周边居民的身体健康。由于矿山的生产严重的破坏了周边地区的自然生态环境，至使矿山与周边地区居民的矛盾日趋严重。
为使矿山能够正常的、可持续的进行生产，消除地质灾害隐患，改善自然生态环境，保证人们的身体健康及生产生活的正常进行。本钢集团和地方政府对这个露天铁矿排土场地质环境治理也非常重视，提出自筹部分资金和结合申请财政资金，对铁矿排土场地质环境进行治理。
二、排土场地质环境治理的目的和任务
（一）目的
通过排土场地质环境治理，被荒废的土地可以重新利用，矿山增加绿色植被覆盖面积6.14 km2。通过治理和采取避让措施，消除了人们生命财产受到地质灾害隐患的威胁，消除了矿山与周边群众之间存在的矛盾。改善矿山生态环境，创造出文明生产、健康生活的良好社会及自然环境。为省内其它大中型矿山的生态地质环境治理工作做出范例。
（二）任务
在冯家东沟和大东沟沟谷地带修筑拦挡泥石流的拦石网和谷坊，预防泥石流对沟谷下游公路及农田的危害。对各排土场，除正在生产使用的卸渣斜坡外，存在的不稳定斜坡及陡坎进行卸坡，分阶治理，使边坡达到稳定的目的。对各排土场上部平台进行平整，并铺垫碾压起隔水作用的粘性土层，起到防止大气降水渗入渣台增加排土场的稳定性。在排土场上平臺及平台与山体相交部位修筑排水沟渠和集水池，疏导上部山体的汇水顺利排泄和蓄存。在排土场上平台及不再卸渣的斜坡分阶平台上铺垫客土，复垦绿化、恢复自然生态环境。
三、排土场地质环境现状
铁矿建矿初期就设计了Ⅰ#、Ⅱ#排土场，后因两个排土场排弃的废石堆已经相连，合称为Ⅱ#排土场。位于南芬铁矿顶盘西部的冯家东沟和大东沟的源头一带，堆积量17907万m3，目前排土场南北向长1500m，东西向宽1300m，占地1.6 km2，上平面标高600m左右。坡角最低点标高360m，排土场高度达242.7m，排土场边坡倾角35°—44°，排土场横跨一道山脊和冯家东沟、大东沟两个沟谷。沟谷中的两个自然村仅距排土场坡角分别为300m、500m。2000年7月15日，排土场出现大规模的边坡滑体，引起了南芬铁矿高度的警惕，2002年夏季由于连降暴雨，在冯家沟上游产生稀性泥石流，致使河淤积，河床改道，淹没部分农田。2005年5月大东沟发生滑坡。每年春秋两季，高耸如山的排土场产生的粉尘使两个山沟都宠罩在烟尘之中，农作物的叶片上都有厚厚的一层灰尘。
四、排土场地质环境治理
（一）对Ⅱ#排土场存在地质灾害隐患的治理
（1）治理方案
在两沟临近排土场坡脚附近处设置长约90—150m，高6m的被动拦石网，以防止滚石的危害。在冯家东沟和大东沟内，距排土场400m和800m的下游谷狭窄地段分别建两座谷坊，以防止排土场形成滑坡及泥石流对沟内居民及沟口道路造成危害。排土场设置观测桩、观测孔、对地表位移和地下水水位进行监测;
（2）施工图设计及技术要求
<1>拦石网设计及施工
为防止排土场内堆积的弃碴体发生崩塌滑落危害下游居民，应设置拦石网。考虑到此排土场坡度较大，坡面落石来源区面积大，可能崩塌的落石难以确定位置，若采用主动拦石网，防护面大，经济效果差。因此在排土场下游布置被动拦石网，用以拦截落石，消减落石动能。考虑排土场继续堆碴的影响及该区的地形情况，拦石网布置见图，根据拦石网布置地点的地形情况及落石可能滚落的区域，冯家东沟拦石网高6m，长约150m。大东沟拦石网高6m，长约90m。
<2>谷坊的功能与设计
在该区设置谷坊的目的是缓解山洪、泥石流危害，分段拦蓄泥沙，减小沟道纵坡，抬高侵蚀基面，防止沟床下切，减小对下游居民的危害。
在两沟内分别设计两座混凝土谷坊。坝轴线为直线型，与下游沟谷方向垂直，且都在沟谷狭窄地段，增强拦储能力，且避开了构造断裂带和破碎带。
断面形式：谷坊的横断面为梯形，迎水面采用坡度1：0.5的缓倾面，背水面坡度采用1：0.1的陡倾面，目的是利用上游淤积物重量以增加坝体的稳定性，减轻过流对坝体下游面的冲刷及磨蚀，基础砌置深入基岩0.5m。
排水孔：排水孔顺水流方向做成上窄下宽的倒喇叭形，有利于疏水，迎水面处排水孔尺寸设为0.5 0.5m，背水面处排水孔尺寸设为0.7 0.7m。冯家东沟谷坊较长，排水孔设计过多会影响其稳定性，所以谷坊中部的排水孔间距2m，两侧排水孔间距4m。大东沟谷坊较短，排水孔间距均为2m。两沟内排水孔规格相同。
对于基岩的平面破坏，首先必须满足的一个条件是：滑动面倾向与坡面倾向的夹角应该在20o范围之内。所谓的滑动面，在此分析中是指基岩层面。可以得到，冯家东沟和大东沟两个谷坊都不满足这一条件，其岩层倾向与坡面倾向的夹角都远大于20o。故不会产生沿地层滑动的平面破坏。
<3>渣台放坡
如果渣台高度过大，需对现状渣台进行分阶放坡，考虑上阶边坡对下阶边坡的荷载影响，分阶边坡高度定为30m，分阶放坡时水平台阶宽度为4.0m，边坡角度达到 <45°的稳定状态。
根据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）对边坡稳定性的规定，对于稍密状态的碎石土，坡率允许值为1：1.0～1：1.25。排土场渣台边坡坡角小于35°为稳定状态。渣台现状坡角度为33o～42o，放坡治理需动用土石方：140000 立方米。
<4>排土场观测桩、观测孔的设置
在各排土场的前缘，特别是在2号排土场面向冯家东沟和大东沟的渣台前缘设立观测桩，在排土场的后缘山坡上设立基准观测桩。在各排土场的前缘，距边坡前缘10～30m范围内设置观测孔，孔深20m。每年汛期（7～9月）观测排土场的前缘的沉降变形情况和渣台内含水量的变化情况。
六、结论
通过对辽宁 某铁矿排土场地质环境进行治理，解决了每年汛期排土场形成的滑坡，泥石流等地质灾害的 危险对周边居民生命财产的安全。缓和了由于矿山的生产严重破坏周边地区的自然生态环境与周边地区居民正常生活的矛盾。
边坡治理在辽宁某露天铁矿的应用为同类矿山治理工作树立的示范工程。为其他同类矿山的治理提供了借鉴，为我国今后治理大型矿山污染问题提供了有效的技术支持。项目开发与环境保护兼顾是经济可持续发展的重大课题，因此将来我们要在工程建设中合理利用资源，保护环境，美化环境。
