張冕

摘要：通過對江西贛州某礦山排土場廢棄物料堆放場的結(jié)構(gòu)特征分析，在對邊坡工程地質(zhì)條件進行勘察和對排土場巖土物理力學性質(zhì)進行研究的基礎(chǔ)上，利用FLAC3D軟件分析某礦山排土場邊坡的穩(wěn)定性。并提出礦山排土場地質(zhì)環(huán)境綜合治理及對策。

關(guān)鍵詞：礦山；排土場；邊坡；穩(wěn)定性；環(huán)境地質(zhì)；治理

一、礦山排土場狀況

（一）基本特征

贛州地處南嶺、武夷山、諸廣三大山脈交接地區(qū)，地勢四周高，中間低。地貌以丘陵、山地為主，占全市土地面積的83%。江西贛州某礦產(chǎn)地勢走向是東南高西北低，礦場山體陡峭，地形高差明顯。采礦力度和范圍加大后，礦區(qū)排土場的高度越堆越高，而且排出的大多是粘土。排土場的下游是鐵路和農(nóng)田，如果礦山排土場出現(xiàn)滑坡會對下游的鐵路以及農(nóng)田帶來破壞，給經(jīng)濟帶來巨大的損失。

（二）排土場邊坡分析

礦山排土場地的基巖層主要是混合巖，厚度0.63-13.6m，巖石松軟，表土分布較多，有植物層0.15-0.46m，淤泥亞粘土1.3-2.3m，坡積亞粘土0.76-2.9m，沖積亞粘土1.52—4.63m、殘積亞粘土0.52—5.23m。礦場區(qū)沒有大的斷層和斷裂構(gòu)造。潛在滑坡體為人工堆積物，最大堆積高度為86 m，平均堆積坡角為35度。礦山排土場水文地質(zhì)條件為簡單的類型。

二、礦區(qū)排土場邊坡的穩(wěn)定性分析

（一）影響礦區(qū)排土場邊坡穩(wěn)定的原因

影響礦山排土場邊坡的主要原因是基地軟層和廢棄物的強度，為此在地基土壤中采集有代表性的巖土進行物理力學試驗。

地基土物理力學試驗結(jié)果

地基土名稱 密度

/（g.cm-1） 壓縮模量E，/MPa 泊松比

粘聚力C

/MPa 內(nèi)摩擦力

/（°）

坡面軟層 1.86 7 0.32 0.06 24

地基軟層 1.75 4 0.36 0.008 19

排土場堆積體參數(shù)

層號 層厚/m 重度

/（KN/m3） 飽和重度

/（Kn/M3） 粘聚力

/kPa 內(nèi)摩擦角

/（°）

1 93 16 19.6 0 35

（二）礦區(qū)排土場滑坡類型

礦山排土場的滑坡主要有內(nèi)部滑坡，沿地基軟弱層滑坡以及沿地基接觸面滑坡。排土場的自身滑坡主要是因為排土臺階受雨水的侵蝕，降低了排土場的堆積物內(nèi)的摩擦角和粘聚力，導致了礦山排土場的滑坡。而地基土的軟弱、地表水排泄不通、地下水位的上升、排土場邊坡角過大以及排土場堆棄物過高是致使沿地基軟弱面滑坡的主要原因。

（三）礦區(qū)排土場邊坡的穩(wěn)定性計算

礦山排土場的穩(wěn)定性跟邊坡的坡度有關(guān)，安全平臺寬，邊坡的穩(wěn)定性就越好，容量也越少，反之亦然。在設(shè)計礦區(qū)排土場邊坡的時候要在保證安全的前提下盡可能的擴大礦上排土場的容積。

采用目前在巖土工程界FLAC3D數(shù)值分析軟件進行數(shù)值模擬，模型的范圍不僅包括整個潛在的滑坡體，還有一定的外延，以減少外界因素對計算結(jié)果的影響。

采用FLAC3D最大不平衡力隨計算時步的變化計算。計算是穩(wěn)定的，因為最大不平衡力隨計算時步增加而趨于最小值。

三、礦區(qū)邊坡穩(wěn)定性的安全措施

（一）礦山排土場邊坡堆積體處理方法

在工程上，目前綜合治理礦山排土場邊坡，避免滑坡的最有效的措施和方法可以歸結(jié)為“削頂、加固、壓腳”。意思是減輕礦山排土場邊坡上部的負荷程度，在邊坡的中下部進行加固，最后在邊坡的下部安置大石塊壓住邊坡腳?？偨Y(jié)國內(nèi)外的豐富經(jīng)驗，可以歸納成六個字：避、排、擋、減、固、植。

所謂“避”就是對一些規(guī)模比較大的滑坡群，治理起來難度以及人力、物力、財力的耗費太大時，就需要將避開滑坡對構(gòu)筑物的傷害，將構(gòu)筑物建筑在滑坡群以外的地方；“排”，排除和疏干排土場已有的水，增加排土場邊坡的穩(wěn)定性；“減”，將滑體上方的土石方挖去，填在滑坡下部地段；“固”，就是利用物理化學加固土石性質(zhì)；“植”，就是植樹造林、綠化山坡等措施。

（二）排水措施

要嚴格控制礦山排土場的安全平臺寬度，保證排土場邊坡的坡角滿足設(shè)計的要求，并且為了防止坡腳被雨水沖刷，坡角用大塊石來進行填筑，有助于排水，防止坡腳不穩(wěn)造成滑坡。

（三）保持安全防護的距離

礦山排土場邊坡若是不穩(wěn)定，造成大塊滾石的滑坡會造成下游人民的財產(chǎn)以及生命的損失。所以在設(shè)計礦山排土場邊坡的位置時，要考慮到與下游居民居住區(qū)、農(nóng)田以及公共設(shè)施的安全防護距離，不滿足這些規(guī)范要求的要進行拆遷。

四、環(huán)境地質(zhì)治理建議

想要從根本上治理礦上排土場帶來的地質(zhì)環(huán)境問題，需要做到：

（一）合理排放

采用科學合理的開采工藝進行礦產(chǎn)的開采，使用無污染的土壤用于采空區(qū)的填充，減少廢棄物在地面的堆放造成的滑坡等一系列的地質(zhì)環(huán)境問題。

（二）合理堆放

新建的一些礦井在建臨時性的排土場時，它的選址、設(shè)計都必須符合技術(shù)的規(guī)范和要求。竟可能的減小礦山排土場堆積斜面的坡度，堆積的坡度不能超過42度，不能在礦山排土場堆放大于70度的物料以及如生活垃圾、鋸木等易燃物。

（三）廢棄物要進行綜合的利用

對一些廢棄物料的再加工可能會增加成本，同時也可能影響產(chǎn)品的質(zhì)量，所以需要對廢棄物料的利用進行分類。比如像煤礦，可以把煤矸石分成含炭矸石和巖矸石兩大類進行分運分排。也可以最大限度地提高煤矸石的利用率將含有伴生礦物、具有深加工價值及特殊用途單獨排運，減少廢棄物的堆存量。

五、結(jié)論

綜上所述，利用FLAC3D對江西贛州某礦山排土場邊坡穩(wěn)定性進行了數(shù)值模擬計算。結(jié)果表明，邊坡位移變化是隨著根據(jù)礦山排土場的堆積高度而變。根據(jù)對礦山排土場邊坡穩(wěn)定性分析提出對環(huán)境地質(zhì)的治理辦法，可以保證礦山排土場的正常生產(chǎn)以及解決排土場帶來的地質(zhì)環(huán)境問題。

參考文獻

[1]曹蘭柱，楊秀.基于FLAC3D的黃土基底排土場邊坡穩(wěn)定性分析[J].科技導報，2011，29（14）.

[2]張濤，馬寧，陳慶豐等.弓長嶺露天鐵礦大陽溝排土場邊坡穩(wěn)定性分析[J].金屬礦山，2013，（9）.endprint

摘要：通過對江西贛州某礦山排土場廢棄物料堆放場的結(jié)構(gòu)特征分析，在對邊坡工程地質(zhì)條件進行勘察和對排土場巖土物理力學性質(zhì)進行研究的基礎(chǔ)上，利用FLAC3D軟件分析某礦山排土場邊坡的穩(wěn)定性。并提出礦山排土場地質(zhì)環(huán)境綜合治理及對策。

關(guān)鍵詞：礦山；排土場；邊坡；穩(wěn)定性；環(huán)境地質(zhì)；治理

一、礦山排土場狀況

（一）基本特征

贛州地處南嶺、武夷山、諸廣三大山脈交接地區(qū)，地勢四周高，中間低。地貌以丘陵、山地為主，占全市土地面積的83%。江西贛州某礦產(chǎn)地勢走向是東南高西北低，礦場山體陡峭，地形高差明顯。采礦力度和范圍加大后，礦區(qū)排土場的高度越堆越高，而且排出的大多是粘土。排土場的下游是鐵路和農(nóng)田，如果礦山排土場出現(xiàn)滑坡會對下游的鐵路以及農(nóng)田帶來破壞，給經(jīng)濟帶來巨大的損失。

（二）排土場邊坡分析

礦山排土場地的基巖層主要是混合巖，厚度0.63-13.6m，巖石松軟，表土分布較多，有植物層0.15-0.46m，淤泥亞粘土1.3-2.3m，坡積亞粘土0.76-2.9m，沖積亞粘土1.52—4.63m、殘積亞粘土0.52—5.23m。礦場區(qū)沒有大的斷層和斷裂構(gòu)造。潛在滑坡體為人工堆積物，最大堆積高度為86 m，平均堆積坡角為35度。礦山排土場水文地質(zhì)條件為簡單的類型。

二、礦區(qū)排土場邊坡的穩(wěn)定性分析

（一）影響礦區(qū)排土場邊坡穩(wěn)定的原因

影響礦山排土場邊坡的主要原因是基地軟層和廢棄物的強度，為此在地基土壤中采集有代表性的巖土進行物理力學試驗。

地基土物理力學試驗結(jié)果

地基土名稱 密度

/（g.cm-1） 壓縮模量E，/MPa 泊松比

粘聚力C

/MPa 內(nèi)摩擦力

/（°）

坡面軟層 1.86 7 0.32 0.06 24

地基軟層 1.75 4 0.36 0.008 19

排土場堆積體參數(shù)

層號 層厚/m 重度

/（KN/m3） 飽和重度

/（Kn/M3） 粘聚力

/kPa 內(nèi)摩擦角

/（°）

1 93 16 19.6 0 35

（二）礦區(qū)排土場滑坡類型

礦山排土場的滑坡主要有內(nèi)部滑坡，沿地基軟弱層滑坡以及沿地基接觸面滑坡。排土場的自身滑坡主要是因為排土臺階受雨水的侵蝕，降低了排土場的堆積物內(nèi)的摩擦角和粘聚力，導致了礦山排土場的滑坡。而地基土的軟弱、地表水排泄不通、地下水位的上升、排土場邊坡角過大以及排土場堆棄物過高是致使沿地基軟弱面滑坡的主要原因。

（三）礦區(qū)排土場邊坡的穩(wěn)定性計算

礦山排土場的穩(wěn)定性跟邊坡的坡度有關(guān)，安全平臺寬，邊坡的穩(wěn)定性就越好，容量也越少，反之亦然。在設(shè)計礦區(qū)排土場邊坡的時候要在保證安全的前提下盡可能的擴大礦上排土場的容積。

采用目前在巖土工程界FLAC3D數(shù)值分析軟件進行數(shù)值模擬，模型的范圍不僅包括整個潛在的滑坡體，還有一定的外延，以減少外界因素對計算結(jié)果的影響。

采用FLAC3D最大不平衡力隨計算時步的變化計算。計算是穩(wěn)定的，因為最大不平衡力隨計算時步增加而趨于最小值。

三、礦區(qū)邊坡穩(wěn)定性的安全措施

（一）礦山排土場邊坡堆積體處理方法

在工程上，目前綜合治理礦山排土場邊坡，避免滑坡的最有效的措施和方法可以歸結(jié)為“削頂、加固、壓腳”。意思是減輕礦山排土場邊坡上部的負荷程度，在邊坡的中下部進行加固，最后在邊坡的下部安置大石塊壓住邊坡腳?？偨Y(jié)國內(nèi)外的豐富經(jīng)驗，可以歸納成六個字：避、排、擋、減、固、植。

所謂“避”就是對一些規(guī)模比較大的滑坡群，治理起來難度以及人力、物力、財力的耗費太大時，就需要將避開滑坡對構(gòu)筑物的傷害，將構(gòu)筑物建筑在滑坡群以外的地方；“排”，排除和疏干排土場已有的水，增加排土場邊坡的穩(wěn)定性；“減”，將滑體上方的土石方挖去，填在滑坡下部地段；“固”，就是利用物理化學加固土石性質(zhì)；“植”，就是植樹造林、綠化山坡等措施。

（二）排水措施

要嚴格控制礦山排土場的安全平臺寬度，保證排土場邊坡的坡角滿足設(shè)計的要求，并且為了防止坡腳被雨水沖刷，坡角用大塊石來進行填筑，有助于排水，防止坡腳不穩(wěn)造成滑坡。

（三）保持安全防護的距離

礦山排土場邊坡若是不穩(wěn)定，造成大塊滾石的滑坡會造成下游人民的財產(chǎn)以及生命的損失。所以在設(shè)計礦山排土場邊坡的位置時，要考慮到與下游居民居住區(qū)、農(nóng)田以及公共設(shè)施的安全防護距離，不滿足這些規(guī)范要求的要進行拆遷。

四、環(huán)境地質(zhì)治理建議

想要從根本上治理礦上排土場帶來的地質(zhì)環(huán)境問題，需要做到：

（一）合理排放

采用科學合理的開采工藝進行礦產(chǎn)的開采，使用無污染的土壤用于采空區(qū)的填充，減少廢棄物在地面的堆放造成的滑坡等一系列的地質(zhì)環(huán)境問題。

（二）合理堆放

新建的一些礦井在建臨時性的排土場時，它的選址、設(shè)計都必須符合技術(shù)的規(guī)范和要求。竟可能的減小礦山排土場堆積斜面的坡度，堆積的坡度不能超過42度，不能在礦山排土場堆放大于70度的物料以及如生活垃圾、鋸木等易燃物。

（三）廢棄物要進行綜合的利用

對一些廢棄物料的再加工可能會增加成本，同時也可能影響產(chǎn)品的質(zhì)量，所以需要對廢棄物料的利用進行分類。比如像煤礦，可以把煤矸石分成含炭矸石和巖矸石兩大類進行分運分排。也可以最大限度地提高煤矸石的利用率將含有伴生礦物、具有深加工價值及特殊用途單獨排運，減少廢棄物的堆存量。

五、結(jié)論

綜上所述，利用FLAC3D對江西贛州某礦山排土場邊坡穩(wěn)定性進行了數(shù)值模擬計算。結(jié)果表明，邊坡位移變化是隨著根據(jù)礦山排土場的堆積高度而變。根據(jù)對礦山排土場邊坡穩(wěn)定性分析提出對環(huán)境地質(zhì)的治理辦法，可以保證礦山排土場的正常生產(chǎn)以及解決排土場帶來的地質(zhì)環(huán)境問題。

參考文獻

[1]曹蘭柱，楊秀.基于FLAC3D的黃土基底排土場邊坡穩(wěn)定性分析[J].科技導報，2011，29（14）.

[2]張濤，馬寧，陳慶豐等.弓長嶺露天鐵礦大陽溝排土場邊坡穩(wěn)定性分析[J].金屬礦山，2013，（9）.endprint

摘要：通過對江西贛州某礦山排土場廢棄物料堆放場的結(jié)構(gòu)特征分析，在對邊坡工程地質(zhì)條件進行勘察和對排土場巖土物理力學性質(zhì)進行研究的基礎(chǔ)上，利用FLAC3D軟件分析某礦山排土場邊坡的穩(wěn)定性。并提出礦山排土場地質(zhì)環(huán)境綜合治理及對策。

關(guān)鍵詞：礦山；排土場；邊坡；穩(wěn)定性；環(huán)境地質(zhì)；治理

一、礦山排土場狀況

（一）基本特征

贛州地處南嶺、武夷山、諸廣三大山脈交接地區(qū)，地勢四周高，中間低。地貌以丘陵、山地為主，占全市土地面積的83%。江西贛州某礦產(chǎn)地勢走向是東南高西北低，礦場山體陡峭，地形高差明顯。采礦力度和范圍加大后，礦區(qū)排土場的高度越堆越高，而且排出的大多是粘土。排土場的下游是鐵路和農(nóng)田，如果礦山排土場出現(xiàn)滑坡會對下游的鐵路以及農(nóng)田帶來破壞，給經(jīng)濟帶來巨大的損失。

（二）排土場邊坡分析

礦山排土場地的基巖層主要是混合巖，厚度0.63-13.6m，巖石松軟，表土分布較多，有植物層0.15-0.46m，淤泥亞粘土1.3-2.3m，坡積亞粘土0.76-2.9m，沖積亞粘土1.52—4.63m、殘積亞粘土0.52—5.23m。礦場區(qū)沒有大的斷層和斷裂構(gòu)造。潛在滑坡體為人工堆積物，最大堆積高度為86 m，平均堆積坡角為35度。礦山排土場水文地質(zhì)條件為簡單的類型。

二、礦區(qū)排土場邊坡的穩(wěn)定性分析

（一）影響礦區(qū)排土場邊坡穩(wěn)定的原因

影響礦山排土場邊坡的主要原因是基地軟層和廢棄物的強度，為此在地基土壤中采集有代表性的巖土進行物理力學試驗。

地基土物理力學試驗結(jié)果

地基土名稱 密度

/（g.cm-1） 壓縮模量E，/MPa 泊松比

粘聚力C

/MPa 內(nèi)摩擦力

/（°）

坡面軟層 1.86 7 0.32 0.06 24

地基軟層 1.75 4 0.36 0.008 19

排土場堆積體參數(shù)

層號 層厚/m 重度

/（KN/m3） 飽和重度

/（Kn/M3） 粘聚力

/kPa 內(nèi)摩擦角

/（°）

1 93 16 19.6 0 35

（二）礦區(qū)排土場滑坡類型

礦山排土場的滑坡主要有內(nèi)部滑坡，沿地基軟弱層滑坡以及沿地基接觸面滑坡。排土場的自身滑坡主要是因為排土臺階受雨水的侵蝕，降低了排土場的堆積物內(nèi)的摩擦角和粘聚力，導致了礦山排土場的滑坡。而地基土的軟弱、地表水排泄不通、地下水位的上升、排土場邊坡角過大以及排土場堆棄物過高是致使沿地基軟弱面滑坡的主要原因。

（三）礦區(qū)排土場邊坡的穩(wěn)定性計算

礦山排土場的穩(wěn)定性跟邊坡的坡度有關(guān)，安全平臺寬，邊坡的穩(wěn)定性就越好，容量也越少，反之亦然。在設(shè)計礦區(qū)排土場邊坡的時候要在保證安全的前提下盡可能的擴大礦上排土場的容積。

采用目前在巖土工程界FLAC3D數(shù)值分析軟件進行數(shù)值模擬，模型的范圍不僅包括整個潛在的滑坡體，還有一定的外延，以減少外界因素對計算結(jié)果的影響。

采用FLAC3D最大不平衡力隨計算時步的變化計算。計算是穩(wěn)定的，因為最大不平衡力隨計算時步增加而趨于最小值。

三、礦區(qū)邊坡穩(wěn)定性的安全措施

（一）礦山排土場邊坡堆積體處理方法

在工程上，目前綜合治理礦山排土場邊坡，避免滑坡的最有效的措施和方法可以歸結(jié)為“削頂、加固、壓腳”。意思是減輕礦山排土場邊坡上部的負荷程度，在邊坡的中下部進行加固，最后在邊坡的下部安置大石塊壓住邊坡腳?？偨Y(jié)國內(nèi)外的豐富經(jīng)驗，可以歸納成六個字：避、排、擋、減、固、植。

所謂“避”就是對一些規(guī)模比較大的滑坡群，治理起來難度以及人力、物力、財力的耗費太大時，就需要將避開滑坡對構(gòu)筑物的傷害，將構(gòu)筑物建筑在滑坡群以外的地方；“排”，排除和疏干排土場已有的水，增加排土場邊坡的穩(wěn)定性；“減”，將滑體上方的土石方挖去，填在滑坡下部地段；“固”，就是利用物理化學加固土石性質(zhì)；“植”，就是植樹造林、綠化山坡等措施。

（二）排水措施

要嚴格控制礦山排土場的安全平臺寬度，保證排土場邊坡的坡角滿足設(shè)計的要求，并且為了防止坡腳被雨水沖刷，坡角用大塊石來進行填筑，有助于排水，防止坡腳不穩(wěn)造成滑坡。

（三）保持安全防護的距離

礦山排土場邊坡若是不穩(wěn)定，造成大塊滾石的滑坡會造成下游人民的財產(chǎn)以及生命的損失。所以在設(shè)計礦山排土場邊坡的位置時，要考慮到與下游居民居住區(qū)、農(nóng)田以及公共設(shè)施的安全防護距離，不滿足這些規(guī)范要求的要進行拆遷。

四、環(huán)境地質(zhì)治理建議

想要從根本上治理礦上排土場帶來的地質(zhì)環(huán)境問題，需要做到：

（一）合理排放

采用科學合理的開采工藝進行礦產(chǎn)的開采，使用無污染的土壤用于采空區(qū)的填充，減少廢棄物在地面的堆放造成的滑坡等一系列的地質(zhì)環(huán)境問題。

（二）合理堆放

新建的一些礦井在建臨時性的排土場時，它的選址、設(shè)計都必須符合技術(shù)的規(guī)范和要求。竟可能的減小礦山排土場堆積斜面的坡度，堆積的坡度不能超過42度，不能在礦山排土場堆放大于70度的物料以及如生活垃圾、鋸木等易燃物。

（三）廢棄物要進行綜合的利用

對一些廢棄物料的再加工可能會增加成本，同時也可能影響產(chǎn)品的質(zhì)量，所以需要對廢棄物料的利用進行分類。比如像煤礦，可以把煤矸石分成含炭矸石和巖矸石兩大類進行分運分排。也可以最大限度地提高煤矸石的利用率將含有伴生礦物、具有深加工價值及特殊用途單獨排運，減少廢棄物的堆存量。

五、結(jié)論

綜上所述，利用FLAC3D對江西贛州某礦山排土場邊坡穩(wěn)定性進行了數(shù)值模擬計算。結(jié)果表明，邊坡位移變化是隨著根據(jù)礦山排土場的堆積高度而變。根據(jù)對礦山排土場邊坡穩(wěn)定性分析提出對環(huán)境地質(zhì)的治理辦法，可以保證礦山排土場的正常生產(chǎn)以及解決排土場帶來的地質(zhì)環(huán)境問題。

參考文獻

[1]曹蘭柱，楊秀.基于FLAC3D的黃土基底排土場邊坡穩(wěn)定性分析[J].科技導報，2011，29（14）.

[2]張濤，馬寧，陳慶豐等.弓長嶺露天鐵礦大陽溝排土場邊坡穩(wěn)定性分析[J].金屬礦山，2013，（9）.endprint