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摘要:矿山的开采无疑给环境造成一定的破坏,尤其是露天矿排土场往往会破坏地貌和植被,加剧水土流失和生态环境的恶化,因此,必须加强水土流失的防治,采取必要的水土保持措施.文章结合实例,对露天矿山排土场水土流失防治进行了相关研究,制定出具体的对策措施,为同类工程开水土流失防治提供指导.

关键词:露天矿；水土流失；防治；稳定性分析；植物措施

随着经济社会的快速发展、综合国力的增强和人民生活水平的不断提高,推进生态文明建设、加快水土流失治理已成为我国当前和今后一段时期重大而紧迫的战略任务.露天矿的开发目前正处于一个新的开发高潮.但是露天矿的开发中,不可避免的破坏地貌植被,造成大面积的植被破坏和水土流失.防治水土流失,实施水土保持,是当前露天矿开发中亟待解决的问题.因此,需设计并实施完善的水土流失防治措施,将露天矿开采中可能带来的水土流失影响降到最低,促进经济效益和社会效益的统一,建立良好生态环境.

1矿山概况

某露天采场730.0m标高以下为凹陷露天矿,剥离的废石由汽车沿另外一条新建的排土运输公路运至排土场堆存.在710.0m标高自北向南由自卸汽车向场内翻卸废石,整体均衡推进,逐步形成710.0m排土平台,平台面逐渐扩大,后续作业始终在大平台内进行.根据矿山排土作业年度计划,从第7年开始在这个大平台展开废石堆排作业.

排土场堆排岩土时,应使回填顺序和层位合理,分层压实.一般为上土下岩；大块在下小块在上；酸性岩在下,中性岩在上；不易风化岩在下,易风化岩在上；贫瘠岩土在下,肥沃岩土在上等.排土场堆满后,堆渣面覆表土全面整地恢复植被.

2排洪设施

2.1主体工程排洪设施设计

排土场位于露天采场南侧,终期堆积北侧边界线紧邻露天采场,东侧边界线靠近分水岭,西侧边界线离分水岭较远.拟在东、西两侧山坡设置截洪沟,拦截其上部汇水,并将汇水引至拦渣坝下游的钢筋砼消力池,不进入排土场内,最大限度地减少进入场内的汇水量.山坡截洪沟所拦截的汇水面积共为0.47km2,其中东、西两侧截洪沟所拦截的汇水面积分别为0.05km2、0.42km2,按一等级工程防洪标准,25年一遇洪水重现期设计洪峰流量分别为0.77m3/s、6.44m3/s；山坡截洪沟断面均为矩形,净断面尺寸分别为b×h=0.6m×0.6m、b×h=1.5m×1.0m,采用m7.5水泥砂浆砌片石,东侧截洪沟底板、侧壁厚0.3m,西侧截洪沟底板、侧壁厚0.4m,沟底平均坡度i=5.0%.

在排土场山坡截洪沟末端设置钢筋砼消力池,l×b×h=10m×7m×2m,用以洪水消能和沉积泥砂,池底和侧壁厚0.4m,采用c30钢筋砼结构.排土场汇水面积虽然较大,但最终堆积边界线东侧已靠近分水岭,仅西侧离分水岭较远,在周边山坡设置截洪沟后场内汇水面积0.39km2,减少了场内的汇水.

在排土场各平台内侧修建排水沟,矩形断面,净断面尺寸为b×h=0.6m×0.6m,m7.5浆砌片石厚0.3m,沟底平均坡度i=0.5%.

在排土场外围坡面截洪沟和平台排水沟末端设置2级沉沙池,长4m,宽2m,深1.5m,采用m7.5浆砌片石衬砌.坡面汇流经沉沙池沉淀后排入下游沟道.

排土场场内废石淋溶水和地表渗水由干砌块石拦渣坝排出,进入渗水处理池处理,经检测达标后外排.渗水处理池为c30钢筋砼结构,容积300m3.

2.2排洪设施防洪设计标准复核

根据《开发建设项目水土保持技术规范》（gb50433-2008）拦渣工程设计要求和《水土保持治沟骨干工程规范》（sl289-2003）的相关规定,并结合工程实际情况,该排土场划分为iii等工程,拦渣、排洪构筑物的级别为3级.防洪标准按50年一遇洪水重现期设计、100年一遇洪水重现期校核,采用推理简化公式进行复核.

排土场东、西两侧截洪沟所拦截的汇水面积分别为0.05km2、0.42km2,100年一遇洪水重现期校核洪峰流量分别为0.99m3/s、8.29m3/s；山坡截洪沟断面均为矩形,净断面尺寸分别为b×h=0.6m×0.6m、b×h=1.5m×1.0m,沟底平均坡度i=5.0%,按按明渠均匀流公式复核,计算得出东、西两侧截洪沟的过流量分别为1.25m3/s、9.68m3/s,可满足最大洪水时排洪的要求.排土场各平台排水沟采用双侧过水,经复核,过水能力0.70m3/s,满足坡面、平台排水要求.

一旦发生超过设计和校核标准的洪水,堆积废石之间的空隙将有效排泄汇水量,释放动水压力,不至于产生积水,消除产生危害的可能性.

3拦渣工程

排土场堆排过程尽量保持场地平整,不积水,排土线整体均衡推进,考虑沉降因素,排土场工作面向山坡方向保持2%～3%的反坡.

沟谷沟底平均纵坡上陡下缓,平均比降36.18%,局部地段陡于24°.排土场排弃废石之前,清理沟底地表植被和腐殖土层,将其削成阶梯状,避免形成不稳定的软弱滑移面.排土场清基土方暂存于专门划定的表土临时堆场内,待排土场堆满后用于覆土绿化.

针对排土场废石性质及堆置高度,为确保排土场的稳定和安全,沿沟谷底每间隔100m挖掘一道拦截沟槽,拦挡滚石,削减势能,减缓冲击.拦截沟槽净断面尺寸为b×h=3.0m×2.0m,在沟槽朝向下游方向一侧的侧壁开凿一条净宽0.3m的排水通道,及时排出废石淋溶水和地表渗水.考虑建设两级拦渣坝,作为废石边坡脚拦挡设施.在场内东、西方向两条沟谷、830.0m标高废石堆置边坡脚各建设1座拦渣坝,在东、西两侧沟谷汇集后的主沟沟谷收口处再建设1座拦渣坝,共3座拦渣坝.坝型均为干砌块石拦渣坝,达到既拦挡废石、流失泥砂又能排出废石淋溶水和地表渗水的目的.

东侧支沟拦渣坝坝底标高663.0m,坝顶标高668.0m,坝高5.0m（不包括清基深度）,顶宽2.0m,顶长22.6m（不包括两侧坝肩清基深度）,上、下游坡比均为1∶1.5；坝基底及两侧坝肩清基至中风化凝灰熔岩.西侧支沟拦渣坝坝底标高636.0m,坝顶标高641.0m,坝高5.0m（不包括清基深度）,顶宽2.0m,顶长19.7m（不包括两侧坝肩清基深度）,上、下游坡比均为1∶1.5；坝基底及两侧坝肩清基至中风化凝灰熔岩.主沟沟谷收口处的拦渣坝坝底标高575.0m,坝顶标高590.0m,坝高15.0m（不包括清基深度）,顶宽3.0m,顶长46.1m（不包括两侧坝肩清基深度）,上、下游坡比均为1∶1.5；坝基底及两侧坝肩清基至中风化凝灰熔岩.

排土场中的3座拦渣坝均为干砌石坝,内外坡坡比均为1∶1.5.根据《混凝土面板堆石坝设计规范》（sl228-98）中的规定,3座拦渣坝坝坡坡比均满足规范建议值.

拦渣坝施工时采用块石交错干砌,搭接应牢固,筑坝石料要求新鲜、坚硬、耐风化、耐磨蚀,不得使用风化石,抗压强度≥40mpa,软化系数≥0.85,干砌块石规格,长短边之比≤4,砌石孔隙率≤25%,干容重≥2.1t/m3.

坝基底与岸坡清理要求将坝断面范围内的草皮、树根、耕植土、淤泥、蛮石及其他废料全部清除；坝基底及两侧坝肩清基至中风化凝灰熔岩；上下游坡脚设置齿槽,嵌入基岩1.0m,增强坝体的抗滑稳定性.岸坡的开挖应大致平顺,不应挖成台阶状、反坡或突然变坡.

基槽开挖时,应在基槽外侧设置排水系统,有效阻隔周边地下水及地表水渗入,保证基底干燥.开挖弃土不得直接堆放在坑壁周围,保证坑壁稳定.

4排土场整体稳定性分析评价

根据《有色金属矿山排土场设计规范》中对于剥离物花岗岩的自然安息角取值范围为35～40°,平均为37°,而本排土场最终边坡角为28.14°,小于自然安息角,保证边坡稳定与安全.

按照《有色金属矿山排土场设计规范》第7.0.9条的规定,当地面横坡大于24°时,除应保证排土场边坡稳定外,还应预防整个场地沿陡山坡下滑.排土场稳定性验算应根据排土场边坡类型及废石性

质和可能的破坏形式,采用圆弧滑动法、平面滑动法、折线滑动法或相关边坡分析软件验算,稳定安全系数应大于《有色金属矿山排土场设计规范》规定的最小安全系数[kmin]=1.15,满足设计规范要求.

5植物措施

排土场堆渣平台绿化混交种植大叶女贞、马尾松,混交比例1∶1,株行距2.5m×2.5m,隔行品字型种植,穴状整地60cm×60cm×50cm.随整地随造林,种植前施复合肥0.1kg/株作底肥,回填表土后种植.苗木栽植前修根、浸水,放入穴内要保持根系舒展,踏实.栽植后加强抚育管理,松土除草,防治病虫害,确保成活率,对死苗应及时清除并进行补植.

在堆渣平台和坡面撒播宽叶雀稗草籽快速覆盖,草籽撒播密度120kg/hm2.草籽撒播前应施足底肥并浇水浸地,待稍干后撒播草籽.草籽撒播后应覆盖细土20～30mm并碾压紧密.

林草种植后采取封禁管护措施,确保林草成活率.

6预防保护措施

对排土场存在的安全隐患提出以下预防保护措施:

为保证排土场安全,建议矿山业主必须对排土场下游居民点进行搬迁.

排土场进行排弃作业时,应圈定危险范围,并设立醒目的安全警戒标志,无关人员不应进入危险范围内.

为保证排土场拦渣坝、截洪沟的安全,建议主体工程设计单位应进一步复核拦渣坝稳定性和排土场洪峰流量,保证坝体安全和汛期排洪能力.

汛期前应明确防汛安全生产责任制,制定应急救援预案；疏通排土场内外截洪沟,详细检查排洪系统的安全情况；备足抗洪抢险所需物资,落实应急救援措施；及时了解和掌握汛期水情和气象预报情况,确保排土场安全运行.汛期应对排土场拦渣坝进行巡视,发现问题应及时修复,防止连续暴雨后发生泥石流和垮坝事故.洪水过后应对坝体和排洪构筑物进行全面认真的检查与清理,发现问题应及时修复.

建立变形及位移监测系统,定期对排土场边坡特别是固定边坡进行监测,及时监测排土场的变形.统计、调查、积累有关资料如排土场基底岩性、倾角,基底破坏程度；排弃物岩性,块度沿排土台阶高的分布、其风化特性；排土场参数；排土场底部有无渗水；降水与排土场变形的关系等.结合不同条件如基底倾角增大、排土高度增加、降水量变化等,为分析排土场边坡包括二次剥离边坡的稳定性提供基础资料.

7 结束语

总之,露天矿排土场对地面扰动和破坏,造成水土流失在所难免,同时造成的危害和影响也是巨大的.因此,必须高度重视水土流失和水土保持工作,使露天矿排土场的水土流失问题良性发展,更有力地推进生态建设.

参考文献:

[1]辛建宝.露天矿排土场水土流失防治模式探究[j].煤炭工程,2012年s2期

[2]田增刚；王玉太；周士勇.浅谈矿产开采类项目水土流失的特点及防治对策[j].山东水利,2007年第8期

露天矿开采是一项重要的经济活动，但其对环境的影响也是不可忽视的。在雨季等多雨气候条件下，露天矿的开采往往会导致水土流失等问题，严重影响生态环境。因此，为了保护生态环境，采取一系列有效的防水土流失措施是非常必要的。

一、露天矿雨季施工防水土流失保证措施

1. 排洪设施设计

在露天矿的开采过程中，排洪设施的设计非常重要。在雨季时，排洪设施可以有效地排除露天xx区内的积水，避免水土流失。因此，合理的排洪设施设计应该考虑到雨季水量的变化和露天xx区地形的特点，采用多级排水系统，确保排水畅通。

2. 稳定性分析

露天矿的施工过程中，需要进行稳定性分析，以保证开采过程中不会出现滑坡等问题。稳定性分析需要考虑到露天xx区地质条件、岩土力学参数等因素，通过数值模拟等手段，评估露天xx区的稳定性，并采取相应的措施进行加固。

3. 植物措施

植物措施是防止露天矿水土流失的有效手段之一。植被可以增加土壤的保水能力，减少水土流失。在露天xx区的合适位置种植适应该地区气候条件和土壤类型的植被，可以有效地减少水土流失。

4. 其他措施

除了以上三种措施外，还可以采取其他措施，如铺设防护网等，减少土壤流失。此外，露天矿施工过程中应该遵守环保法律法规，严格控制污染物排放，减少对环境的影响。

二、某露天采场的具体防治措施

以某露天采场为例，介绍具体的防治措施。该露天采场位于山区，地形陡峭，雨季时水流湍急，水土流失问题较为严重。为了保护环境，该采场采取了以下防治措施：

1. 排洪设施设计

针对该采场的地形特点，采用了多级排水系统。在采场中央设置了一个大型的排水沟，连接了各个分支的排水管道，确保排水畅通。此外，在采场周围设置了拦水坝，防止雨水大量流入采场。

2. 稳定性分析

该采场在施工前，进行了稳定性分析，评估了采场的稳定性。针对分析结果，采取了相应的加固措施，包括在采场边缘设置了加固墙，增加了采场的稳定性。

3. 植物措施

在采场的合适位置种植了适应该地区气候条件和土壤类型的植被，如竹子、松树等，增加土壤的保水能力，减少水土流失。

4. 其他措施

在采场施工过程中，严格控制污染物排放，采用环保型材料，减少对环境的影响。此外，铺设了防护网，减少土壤流失。

通过以上防治措施的实施，该露天采场成功地保证了雨季时的水土流失防治。同时，也为其他露天矿开采提供了借鉴和参考。