7.3 排土场灾害防治

    (1)设置多级坝体控制主沟谷纵坡降：在启动坡段坡脚选用大块废石设立拦截堤，运动停淤区域构筑多级平坝，增强沟库的阻抗因素，使泥石流态返回准泥石流态；

    (2)表土剥离岩土宜分排，可减少排土过程中的粉化细粒含量，尤其是黏粒含量；

    (3)排渗盲沟、泄流基底等措施调控疏导排土场和地基接触界面，可以防止松散体的饱和，并减少排弃物料的湿化及泥化作用；

    (4)有丰富水源的排土场应采取的泥石流防治工程，因为有大量松散物质堆放的陡坡场地，如具有形成泥石流的水源和动力，容易出现滑塌、崩坍，控制工程措施不当将引发泥石流，从而破坏环境，危及人民生命财产安全。为贯彻“以防为主，防治结合”的方针，特规定了排土场类似情况必须采取坡脚防护或拦碴工程。

7.3.2  形成滑坡、坍塌、沉陷、泥石流等危险级土场的关键原因主要是软弱地基承载力较低、堆置参数或排土工艺不合理。病级土场危险性较大，不仅危及土场自身排土作业安全，还会严重危及坡脚范围的建(构)筑物及重要设施安全。因此设计中应分别予以处理防治：

    (1)地基承载力较低时，上部堆载作用下，特别是土场废石荷载超过地基承载力，会发生地基底鼓进而牵引上部土场滑坡，应通过清理软土层或其他主动加固、地基改良等措施处理。

    (2)排土场的形成是一个动态的过程，其稳定性随时间和空间变化，受堆置参数和排土工艺控制。工程实际中，排土场单台阶自然安息角受废石物料的自身组构控制，难以人为调整。设计中，应根据造成病害的关键原因，通过优化堆置参数，特别是排土段高来调整自身的固结变形，减少排土场对地基的作用荷载；通过调整排土平台宽度来控制排土场整体边坡角。确定排土工艺时，应以安全稳定为前提，兼顾排土经济的合理性，充分考虑采场开拓运输系统要求。在排土场稳定性不能得以保证，特别是场地的地形复杂及地基软弱时，宜采用由远及近或自下而上的排土工艺。

    (3)对冶金矿山而言，排土场大规模滑坡、远距离流滑及泥石流是后果影响最大的病害类型，甚至是灾难性的。控制排土场出现大规模滑坡，特别是防止远距离流滑及泥石流发生是排土场病害防治的重点。由于排土场的永久存在特征，本规范强调了应建立泥石流拦挡措施，主要是考虑到排土场形成过程中的不可见因素等，在设计阶段对控制措施的预防性考虑。通过在建设阶段实施包括谷坊坝、格栅坝和堆石坝等泥石流拦挡措施，虽然不能从根本上改变泥石流的形成，但可以控制其危害范围。

    (4)排土场重大危险源主要包括：排土平台顺坡、高度过大及排水措施不全。从设计角度而言，关键是高台阶、高强度排土导致的排土场过度沉降进而发生排土机械的侧翻及地表径流的下渗，以及平台顺坡兼之排水措施不配套导致排土场斜坡面冲刷产生坡面型泥石流。因此对这些影响排土场稳定的因素关键在于水的控制，设计阶段应规定排土平台的反坡坡度、设置平台排水沟和平台表层防水措施、控制排土线推进速度等。

    (5)地表降雨及地下渗流严重影响排土场的稳定性。随着基本条件(场地坡度、颗粒级配、废石岩性等)的不同，水的作用程度不同。通过对土场疏干、基底泄流通畅，加固、修复排洪工程，可以将土场的安全等级进行不同程度的改善。

    本条中提到的拦碴工程有下述三种类型，其设置应按排土设防范围及落石弹跳轨迹选定，其中坡脚挡土墙与建筑工程挡土墙大同小异，修建在排土场坡脚处的砌石或混凝土挡墙，其结构形式有重力式、衡重式、折背式、悬臂式。拦碴坝的结构形式有土坝、堆石坝、浆砌石坝、竹笼坝。拦碴坝通常是一沟一坝，将疏松泥石全部拦入坝内，只许水流通过。对于携带大量泥石砂危害的沟谷，可以采用多级低矮拦挡坝(俗称谷坊坝)予以拦截。拦挡坝的作用有三：拦蓄泥砂、石块；防止沟床下切和谷坡坍塌；平缓纵坡，减少泥石流流速。拦挡坝高、坝间距离根据泥石流沉物多少和沟床地形条件而定，阶梯形拦挡坝高一般为3m～5m。坝间距离按下式计算：

    式中：
          L——坝与坝间距(m)；

          H——坝高(m)；

          I₀——原河床坡度；

          I——回淤坡度。

    多级拦挡坝主要功能并不是用坝拦截所有罔体流涌物，而是形成具有一定坡度的台阶，为有效沉积创造可靠的条件，使水土流失减少到最低限度。在沉积量不多、人烟稀少的泥石流沟，亦可以考虑分批设坝，分期加高措施。

    为防止小规模滑坡对山沟下方造成的危害，应设置抗滑支挡构筑物，如重力式抗滑挡土墙、抗滑石垛等。在排土场使用中，若发现有滑动活动的迹象时，应立即进行位移、地下水动态观测，并结合其他有关资料一起综合分析，提出正确的整治方案。在进行滑坡推力或滑动面稳定性验算时，需要的计算指标有：滑坡体的土体容重(γ)、土体黏聚力(C)与内摩擦角(φ)。根据滑坡性质和材料来源，可以采用重力式抗滑挡土墙、干砌片石垛、钢筋混凝土抗滑桩等支挡建筑物。挡土墙墙型有仰斜式、俯斜式、直立式、折背式，采用何种墙型，宜根据滑坡稳定状态、地形地质条件、地方材料、土地利用等因素确定。抗滑挡土墙墙高不宜超过8m，否则应采用特殊形式挡土墙，土质滑坡基础埋置深度应在滑动面以下1m～2m。

7.3.3  排土场的坍塌与沉陷属于排土场运行过程中的正常现象。一般通过调整排土顺序、控制排土强度，降低排土场细粒土的混入，并通过监测手段进行控制。设计中应在安全管理要求中予以说明。但对于阶段高度大、场地条件复杂的排土场应按照滑坡防治措施进行防治。

7.3.4  正交试验分析表明，影响滚石运动加速度的因素依次为边坡坡度、滚石形状、边坡覆盖层特征、坡面长度、滚石质量及块体初始启动方式；边坡覆盖层和植被特征对滚石碰撞速度恢复系数有较为显著的影响。从排土场特征而言，散体坡面消能作用较大，滚石碰撞速度恢复系数影响显著。规范编制阶段，在峨口铁矿和昌盛铁矿完成滚石试验并进行长期滚石散落范围统计，综合锦屏一、二级电站448次滚石现场试验、冶金系统和煤炭系统的试验成果认为：滚石的影响距离与排土场边坡堆置高度呈线形变化规律，随堆高的加大，滚石距离减小。99.1％的滚石在排土场坡脚自然边坡上16m～20m范围内停止滚动。因此利用消能作用机理，设置坡脚防护(坡脚挡碴墙、拦碴坝)工程等措施，对高陡自然沟谷排土场设置一级或多级挡砂堤(坝)，可有效减少滚石对下游的危害。

    规范编制过程中，强调基于消能效应限制滚石散落(影响)范围，因而规范中强调坡脚下应留有安全距离，挡碴墙或拦碴坝宜采用钢筋笼片石结构，确保变形和结构的柔性消能作用，且坝顶高出撞点的安全高度不小于1m以解决部分块体弹跳。

    需要说明的是，钢筋混凝土结构的坡脚防护工程对陡倾地形下的排土场行之有效的基本原理在于其岩桥效应，将陡倾地基-排土体接触面的大规模的整体滑坡形态转化为只能发生小规模的排土本体滑坡形态。因此规定当滑坡对山沟下方可能造成危害时，应设置如中立式抗滑挡土墙、抗滑片石垛或抗滑桩等抗滑支挡构筑物。

    滚石在地面上的滚动距离——滚石在地面上停止时至排土场坡底线的距离，与排土场高度、坡面角、排土场坡面上的岩石块度、岩块形状及其物理力学性质(即坡面平均阻力系数)、地面地形倾角和地面平均运动阻力系数有关。即：

    式中：
          S——滚石的滚动距离(m)；

          H——滚石降落的垂高，即土场段高(m)；

          α——排土场坡面角(°)；

          D——滚石块度；

          j——滚石形状系数；

          u₁——坡面平均运动阻力系数；

          θ——地面地形倾角，度；

          u₂——地面平均运动阻力系数。

    滚石的滚动距离与排土场边坡坡脚处原地面坡度息息相关，而堆置高度影响并不明显。因此，从对周边影响的控制出发，本规范对于滚石出界给出了采取挡石坝的要求，规定挡石坝具有排、泄水功能。考虑矿山排土场坡脚大块废石较多，可就地取材，本规范推荐采用土石坝或钢筋笼片石墙。坝体材料要求选用质地致密，具有较高抗压强度、抗水性和抗风化能力的岩块。粒径小于0.1mm的颗粒含量不宜超过5％。挡石坝的高度与宽度可根据地形条件，参照现行行业标准《碾压式土石坝设计规范》DL/T 5395由设计确定，并进行抗滑稳定、渗透稳定、应力和变形验算。

7.3.5  本条为强制条文。沟谷是指介于两个自然山梁之间的凹地，按沟谷的大小和发育形态可分为四种主要类型：细沟、切沟、冲沟、坳沟(干谷)。沟谷型排土场是矿山排土场最常见的形式，排土场堆置高度大于120m时，在强降雨条件下，极易产生泥石流和滑坡灾害，因此出于对下游设施的保护要求，必须在排土场底部(坡脚)设置堆石坝来提高排土场稳定性和降低泥石流灾害的风险。堆石坝的高度应取排土场最下部台阶高度的1/8～1/6，但不得小于10m，自然沟谷坡度大于12°的沟谷区(地形坡度大于12°沟谷属于复杂场地)，其堆石坝的高度应取上限值。

    对于堆置高度小于120m的排土场，可根据下游设施的安全要求等级、地形条件、地基条件按本条要求执行，其堆石坝高度应通过稳定性计算分析后确定。