关于矿山泥石流的若干问题.pdf

关 于矿山泥石流的若干 问题 北 京雨 色冶金 垃 汁研究总 院杨成 立 提要 泥石流 l 块存泥沙中的体积禽量超过I 5 ％，容量1 ． 3 t ／m 埘 称之学是--f 7 新兴 的边缘科学．它腑瞎 和 J 发 鞋与乍 产宾艘芙系密切 “ 矿j f I 混厅流 主要是指受矿山开采的 晌， 米 臼采 晦 场或 境内录 蝇 斗f 冒蒋．嗣 矿的尾矿蝴等坍塌的影响。 我 仃 山建 殴闩新月舁的蟹嘱， 悱嗣 斤 脏 再七．随之而来的矿Ⅱ J 石流也时有发佳 由了 渑石流暴发的规模大和窀 然件，件 』 谳地 F力1 粹河川中的农田作物，以及公路 铁路 等建筑物带来严重危害，蔹 遗 咖 J 敲 此， 々 的矿1 h 建设叶． 产中．也需要对 革些有泥石流危害的矿I 】 1 采职托台亍 卉 蹙 引 宜 『 作，为控制其发展作l出积极的贡献。 率赏就霉天 0 采矿l l - 抖 己 随 l 1 ＼ { 1 。 。 毋的分 ， ＼- 一⋯ 一 、泥 百 形 戒长 件 排奇 量合计达7 4 4 6 万吨。 与渡地特点 关 于泥石流形 成的研 究T阼． 是 其 膨成 条件和形成趟程两个方 面展开的 在国外．除 日本探讨其形成条件 强调 以地} l； 条件 旬 外，多将 泥石流的形。成视为一种过种 ， 我 国 ，主要是 对泥石流形 成条件进 行研究 。笔 者 订为，需具 备形成泥有流i 卞基本条件的 澄 法，是较为恰当台理的 l 、单警糨静酌西傩物质告 土 一 般泥石漉源地最常 见的岩屡， r H 。 } 、 千枚岩 板岩，还有页岩 碳质页岩、丰 分 砂岩 和泥岩及其柱玄武岩、凝灰岩分布地Ⅸ 所囱 上述岩罄的最大特点是风化软弱、松散破碎和 亲水性 强。我 国豹许 多矿 【 l 【 ．基 本 都 确这类 的岩层 如海南铁矿、犬宝 【 f ] 铁矿和云浮硫铁 矿等。尤其是 风化 土_选到饱和状态 Jt ．抗 ． 抗剪强度明显下降，牯结力很弱 ． 苏联 B， K 拉皮尔爱的观察表 明， 年 只要在每平方公里的 石【 } J 坡 卜-尘成 1 O 0 立方 米似 上的 岩石破碎 物，十年 的积臻草 就足 以形 成泥石 流．矿 废 再场的堆方 鼍远 比这个 数 目要大得多 。 以海南 铁矿 为例 ，废 数帚 共 占采 矿 剥 离量 的 7 5 ‰以 [ H 戈f l勺 有 色矿 山一1 9 8 9 5 2 、足够集 中的 水潭流量 - _ 水体 有专家认为当前期降水量为 1 静毫米，1 O 分钟 雨懂 为 5 ． 5毫米 时 ， 即可 暴发泥石 流 。有 的 l{ lj 认为 暴雨 泥石 流 ，是 1 O分 钟 雨 强 1 0 5 毫 水和一小时雨强 3 1 ．2毫米 共 同作 用 的结果。或者认 为 1 O分钟降 雨 为 4毫米 以 上者，有时可能暴发泥石 流； 7 毫米 以上时 ， 则必然要暴发泥石瀛 而海南 ．太宝山等三矿 地处我冒南方多雨地区，一般年平均降瓣量 为 1 3 0 0 ～t 7 0 0毫米，年最 大降雨量选 l 嚣 2 5 ． 3 ～ 2 4 0 0毫米。大宝L 一 次 l O天降雨量达 4 0 o 米． 一 天降 雨量碰蘧‘ 2 O ‘ 3 e 毫球。海南 铁矿 - 叫、 时辟雨量为 5 0 ．- “d O 毫米，f敬降雨 靖可达 3 0 0 ～4 0 0毫米 。 3 ，沟 泥石流形成的每兰个基本条件，是其源地 的⋯坡沟谷地形状态，它包括流城面积，山坡 坡度和l询睐比降诸因索。泥石流通常发生在各 大 I l { 系的前山翔山麓豫骷小流 域向 一定的掏 谷 和坡面 是 它籁 以活动的 好场所 流域丽积，混石流的暴发太多枉其较小的 淘符 巾。典型 泥石流淘的 流域面积在 1 ～2 o平 卉公 以内 可 占其发 生总数 的蔓分之 二， 尤 以小 于 5 f疗公 里 占多数 。 一 r 9一 维普资讯 J h 坡坡 度，滟 石流补给 区的L I i 坡 ， 一般 多 为 2 0 ～5 0度。另外，在陡峻和高差大的地形 玻面，往彳 I ． 是增雨效应加人，迳流汇集快速 ， 也是一 个 币可忽视 的因索 。 沟床 比降，按不少的实际观察资料分析 ， 泥f 流经常发生在中等比降的沟谷里。在全流 域平均比降 5 ～3 0 ％的沟谷，产生泥石流的可 其暴发总数近 8 0 ％，其中尤以_在 l O 一2 5 ％ 的沟各者 占多数 大于 5 0 ％沟谷 比降的，未 见发 生过 泥石 流。 海南等矿 L 【 J 的废石场地 区，各 自的流域 丽 积 ．均 是 较 小或 不 九的； 山坡 坡 度一 般 为 3 0 ～ 4 o度，陡者可达 5 O ～6 0 度；沟床比降通过 综合 分析 ．大 约为 1 5 ％左右 。 此 外 ， 尚 须 亘视 地 下 水 的 贮存 和 补 给情 况，以便考虑其综合作用对泥石流的影响程 度 。 二、废石场 的堆置和 排水 矿J l 大量的废石弃土，每年能在每平方公 里 L 地 } ，需 堆置 积聚数 千百万 米 的松 散 固 体物质。因此，矿I l 』 建设 的总体设计，在进行 废石场的选择 D 与规划工作时，必须考虑到 矿I n泥石流 的问题 1 、做好岩土排弃堆置设计 废石场的正确堆置，是其要素的选择，它 包 括容 积 、堆置 高度 、 平 台 宽度 、岩 土安 息 角 F 沉系数 其中堆置高度与岩土安息角， 是废石场稳定设计的主要因素，也是矿山泥石 流发生 与否及其规模大小的内在条件。 堆置高度与水文、地质、气候条件、岩士 物理力学性质，地形山势情况以及运输和堆放 机械方式等因素有关。其型式可分为单水平高 台阶和多 水 平低 台阶两 种 。前者是 一坡到底 而 形成 的总堆置高度，适 用于废石土 物理 力学性 质较好的地区；后者是各台阶段 商及若干水平 台 阶组 成的总堆 置高度 ，多用 J 岩土物理 力学 一 2 0 性 质较 差的地 区。 岩土堆置 的设计 问题 ， 包括其 安息 角和废 石场边坡角度 稳定 的边坡角应岩土安息 角 。在整体稳定性计算的说 明书中，还应对 生产排放管理提 出明确的要求。在多雨地 区的 设计 中，要尽 可能顾及 非天 然含 水量对 岩土安 息 角的影 响因素。 2 、离台阶排放的可行性 废石场的高台阶排放，可以充分利用谷坡 荒地，不占或少 占耕地，缩小堆积范围，增大 废石场容积。在高山露天矿开采时，还可缩短 运输线路，减少运输设备，节省基建和经营费 用。有条件时应尽可能地采用这种废石场。但 在多雨地区，若管理不善，就有发生坍塌、滑 坡和 石流危害的可能性，如海南、大宝山 云浮等矿山在基建生产初期， 由于对泥石流的 危害认识不足没有设计必要的防治设施也未能 进行合理排放废石士导致 了一定程度的泥石流 灾害。以晤，在云浮硫铁矿坚持综合治理，取 得了制服泥石流的显著成效，每年减少赔款损 失 近 2 0 0万元 。 3 、认真搞好场地排水 废石场很多病害均是 由水引起的，最大限 度控制雨水迳流量，井切实做好场地排水，是 废石场设计 的组成部分，也是矿山生产全过程 不能忽视的极其重要的工作。 为了有效地控制降水的迳流量，应在废石 场周围采用引，截、排水工程，全力削弱水的 作用，是减少或避免泥石流发生的重要手段。 其次还要注意废石场顶部表面的排水，经常保 持其顶面一定 的排水反坡，并及时清理排水明 沟 。 此外，还应重视地下水的排除。如安放大 块石于废石场底部泉水流线的两侧，并引导各 股支流水路，集 中后再由管道或块石涵，将水 排出废石场外。盲沟易于淤塞，应尽可能地不 用或者少用 。 有 色矿山一l 9 8 9 ． 5 维普资讯 三、泥石流 的防治与管理 l 、泥 石流 的防治 矿 山泥石流的 防治工 作，应 汝根 据其 可控 性特点，采取 以防为主，以治为辅，防治结 合 的方针 。 矿山泥石流的治理设施，可分 为稳、拦． 排 三个 方 面。 “ 稳 主要 是 泥石 流形 成 区废石 场 周围植树造林 ，并可在支毛冲沟 中修建谷坊。 拦 主要是在沟谷河床中修建拦挡坝，截留下 泄泥石流的固体物质，减缓河床纵坡，控制 雨 洪迳流。 排 主要是建造排导构筑物，防』 j 泥 石流对废石场下方的村庄 农田和构筑物的危 害。所有 的治理 工作设 施，要实行 拦排结 合，以拦为主 的原则 。否则，大量泥砂石块 输入江河， 日积月累的结果 ，后患却是无穷 的。对拦坝 内积聚的泥石，应在一定的时阃 里，做 一些必要 的清理 工作。 2 、合理排放加强管理 除 了做 好泥石流防治设 施的设计 与施 工 外，很重要的是加强经常性的合理排放和管理 工作。建立一套完整可行的规荜制度，贯彻执 行技术 岗位责任制，设立技术资料档案，并同 企业的经济效益结合起来 合理排放和管理可 分三个生 产时期 1 排放前期主要是 做好各项 准备 工 作，建立必要的组织机构，配备一定的工作人 员；确保泥 石流防治措 施的施 工质量 ，以及提 高早期小树的成活率，并及时补种；废石土从 一 开始就要在规定时间按既定位置，有计划有 步骤地进行排弃。 在排 水工程 未施工 完毕之时 ，千万不 要轻 易使用废石场。 2 排 放初 中期总的 原则是 按照采 剥 出岩土的防治特点，针对不同岩性进行其分类 排弃；依照不同季节和各种废石场状况，正确 实行具体的排放顺序。初期排放，可先行使用 有色矿 山一1 9 8 9 ． 5 零星堆放型或瓤 二 水面积较小的淘源 废f 场 然后再按矿 山生产宴际情况，迓步使 川⋯坡 碴 沟谷 型废 石场 同时，必须 分 注 意季 节 性 的排 放 工作 ， 采 取 旱 季多 排 土． 雨 季 多排 石，旱季高排，雨季低排等具体方法。在淘谷 方先排 t 类废石，其 F 方后排坚碗石块。另 外，还要用大块岩石封锁沟 口， 稳定废 场 的坡脚 等 在合 理排放 的 基础 上， 专职 ] 作 、 员要进 行 经常性 的巡视 ，检查排放 原则 和制度 的执 行 情况，密切注意废石场的变化状况，有针对性 地提出处理意见与补强措施，经常保持废石场 排水线的相对稳定。对泥石流的防治设计和排 水工程，应定期检查和认真修复，并继续促进 树苗成活率和 良好地成长。 3 排放后期废石场排放工作后期，是 指单个废石场堆放的末期。为了确保其安全可 靠，须在整个废石场内设置若 I 观测点 如有 条件宜在 中期设立 ，定期进行巡 回观察与测 定，发现问题要及时懈决。雨季期间或地震区 发震后，尤其应该如此。这个时期更应做好一 些防治泥石流的 日常性工作如植树种草；维护 修理好防治泥石流的设施；继续认真执行好钉 关的泥石流防治的各项规章制度。同时，将已 经建立起来的技术档案，进行必要的完善和整 理，使它成为立档存查 行总结的有用资料。 此 外 ，还应 重 视矿 山泥石 流的污 水处 理 在冶金工业特别是有色冶金工业的矿山中，都 不同程度地存在着无机化合物，一般矿山废石 场，由于水和无机化合物的作 用，总是要产生 一 定的污水，某些化台物有剧毒，在 土壤和植 物内有积累作用，对土壤和农作物的生长有危 害。因此，对废 石场排士的污水要进行必要的 检查，当废石场排出的污水，其有害物质含量 的浓度超 过排放 标准时 ，应经适 当处理达 到排 放标 准。 参考资料 略 2 J～ 维普资讯