l 歪头山铁矿区自然条件和排土场现状

本钢歪头山铁矿位于本溪市溪湖区歪头山镇。矿区属长白山系，东南高西北低，海拔标高一般在300～400m。歪头山矿区现有上盘和下盘两个排土场，上盘排土场位于露天采场的西南部，排弃标高230、255、275和290m 4个水平。其中230m水平已排至最终界。自然地形为南部高，北部低。地形地貌为沟谷、坡地，自然坡度5⁰～10⁰，上陡下缓，地面植被发育，属于高台阶多段覆盖式排土场。最危险的剖面应为纵向沟谷方向，该排土场下部正对下部农田和村庄，并且在排土场的平台布设有多条生产铁路和公路，排土场的稳定性直接关系到人身、财产以及矿山生产的安全。

2影响排土场稳定性的因素

歪头山铁矿上盘排土场位于一自然坡地，已使用多年，也曾发生过局部滑坡。随着排土场的进一步加高直至终了状态时，其稳定性是至关重要的。因此，根据对歪头山铁矿上盘排土场的调查分析，影响稳定性的因素主要有：

——地基土性质及其坡度。地基土的性质是影响排土场稳定性的关键因素，软弱的地基土通常导致排土场整体及大面积的滑动，同时地基土的坡度也是导致排土场滑坡的主导因素。

——排弃物料的力学性质。排土场滑坡的3种形式中，内部滑坡主要受排弃物料的力学性质的影响，其影响排土场自身稳定性，主要表现为岩石对水的敏感程度。易水解、易风化的岩石容易引起排土场的破坏，排弃物料的力学参数见表1。

——排土工艺。采用不同的排土方式和设备，使排土场堆置的高度不一，废石压密的程度不同，设备的大小、重量不同排土场所受的外载也不同。不同的排土工艺，使不同岩性的岩石的土场空间分布也不一样。

——大气及水文地质条件。水对排土场边坡稳定性的影响主要表现在水对岩石的作用，使岩石强度降低；边坡中高含水层构成滑坡体的潜在滑面。

——地震与露天采场爆破。在不同区域内发生地震的概率不同，震级也不同，对排土场废石形成的自然坡面的稳定性影响也不同；采场爆破引起附近岩石震动，是影响排土场稳定性的因素之一。

3排土场稳定性计算分析

3．1计算剖面选取

歪头山铁矿上盘排土场最大的潜在破坏威胁主要来自整体失稳和最底部边坡的失稳破坏，因此在综合分析了其特征后选取排土场北侧沟谷作为主计算剖面。有关研究表明，金属矿山生产状态下排土场的最大边坡角可达40⁰以上，一般稳定边坡角在36⁰～38⁰，设计时较安全地按1：1．5(34。)选取排土场边坡角。

3．2排土场边坡破坏模式及安全系数限值选取

3．2．1排土场的变形破坏形式

排土场主要用于排弃露天采场破碎围岩，围岩岩性较为单一、均匀。其排土场边坡的滑动破坏模式主要为：

——沉降压缩变形。由于岩石自重的作用，排土场逐渐压实和沉降的过程，即沉降压缩变形，这一沉降过程要连续多年，其沉降压缩率波动于10％～20％的范围内。沉降系数和压缩率是反映废石沉降程度的物理量。这种变形速度慢、幅度不大、破坏性小，对生产没有太大的影响。

——滑坡：1)排土场内部滑坡。地基岩层稳固，由于物料的岩石力学性质、排土工艺及外界条件如外载荷、雨水等导致的排土场失稳现象，其滑动面出露在排土场的不同高度处，详见图1；2)沿地基接触面的滑坡。滑坡沿着地基土的软弱接触带产生，虽然水平地基也会出现这类滑坡，但多数在倾斜地基条件下发生，特别当废石堆置在倾角较陡的山坡上时很容易滑坡，详见图2；3)软弱地基底鼓引起的滑坡。由于地基中软弱岩层受排土场压力的作用面发生破坏，地基中出现岩层滑移和底鼓等现象，从而导致排土场滑坡，详见图3。

——泥石流。总发生在沟谷中或地面上的一种饱含大量泥砂、石块和巨砾的固-液两相流体，它是各种自然应力和人为因素综合作用的结果，给自然环境和人们生产活动带来巨大的破坏和灾害。

3．2．2排土场的变形破坏特征

根据对歪头山上盘排土场勘察、物料粒度的测量、现场调查分析，可以看出：

——排土场在形成过程中，所用的物料和排土工艺都受设计控制，所以在排土场内部不会产生人为的软弱面；

——通过对歪头山上盘排土场的自然地形特征和物料的分析，本区不具备产生泥石流的条件；

——根据岩土工程勘察和对排土场的实际调查，歪头山上盘排土场破坏方式主要是终了状态时的局部高度范围内的内部滑坡和沿地基接触面的滑坡；其次是最下部台阶的表层松散滑落和沿地基接触面的滑坡；

——最危险滑面集中在两条沟谷及附近区域。

另外，排土场的沉降变形和以排土场堆积物料内部滑坡在堆积过程中和堆积完毕的一定时期内，也将存在但危害较小。

3．2．3排土场计算安全系数限值的选取

按照边坡工程地质勘察规范规定及边坡稳定性分析安全系数的限值，确定露天采场一般取1．1～1．3，未明确排土场边坡稳定性安全系数限值。安全系数限值的确定应考虑边坡的重要性、危害程度、可靠性、经济条件等方面因素，并借鉴类似矿山的经验。本次分析经综合论证，确定在不计地震力的条件下选取1．25作为排土场边坡稳定性计算分析的安全系数；计地震力的条件下选取1．20。