浅谈龙门山石灰石矿云中寺排土场泥石流地质灾害的治理
论文关键词:石灰石矿 云中寺排土场 特点 现状 泥石流 形成机理 灾害治理
论文摘要:通过对云中寺排土场的特点及受纳岩土后的特征
分析
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,论述了该排土场泥石流的形成机理,明确提出了根治该泥石流地质灾害的建议,以期实现该排土场治理后的生态效益、经济效益和社会效益三位一体的最佳目的。
露天矿山排土场的技术管理工作是矿山管理工作的一项重要内容,一旦发生失误,将会造成人为的地质灾害。龙门山石灰石矿建矿初期的主要排土场之一——云中寺排土场,由于建矿初期岩土分开排弃困难,且运距远,加之管理不善,导致未能按设计受纳岩石,形成了岩土混排。此后,曾受暴雨袭击而发生大面积滑坡,并在排土场下部沟内产生泥石流,冲垮了石灰石矿细碎车间5#皮带廊,毁损下方村庄道路及部分民房,造成了很大损失。虽然多次斥巨资进行泥石流地质灾害治理,但时至今日,该排土场泥石地质灾害的威胁依然存在,因此分析该排土场泥石流形成机理,有效地对泥石流地质灾害的治理,具有重要意义。
1 云中寺排土场特点及现状
1.1 云中寺排土场特点
云中寺排土场位于采场南部偏东处,原始地形最高处标高870m,最低处710m,面积168 280m2,自然坡度28°左右,地形陡峻。区内出露岩性为奥陶系第六段灰岩,局部地段为陡崖,无草丛灌木。排土场下方300m内无村庄和工业设施。排土场沟谷坡度陡,地形高差大,面积较大。区内多条沟谷,容易形成汇水。一旦形成岩土混排,尤其是卵圆形岩石与粘土混排,则会形成泥石流的隐患,而300m外的村庄、铁路和工业设施就会变为泥石流的袭击目标。
1.2 云中寺排土场现状
云中寺排土场由于自然因素和人为因素的双重作用,造成了泥石流形成的充足物质来源,埋下了泥石流地质灾害的隐患。在1989年该排土场停止使用至今,形成的高台阶排土场呈现五大特点。
(1)台阶高度大,坡顶到坡底垂直间距达190m左右。
(2)坡堆的坡面与地形坡面同向,且均呈高角度,坡面已达60°,局部达80°。
(3)坡堆里外物质组份基本相同,卵圆形岩石、粘土均匀相混。
(4)坡堆的物质孔隙度大,雨水易渗漏,容易到达基岩(排土前的原岩)上,滞流累积。
(5)无雨时节,土岩相粘固结,形成凸坡面,相对稳定,坡堆面上无杂草、灌木生长。
2 泥石流的形成机理及其地质灾害的治理
2.1 云中寺排土场泥石流的形成机理
云中寺排土场属高台阶排土场,一般条件下很难实现自然安息状态。一般自下而上1/3H处(H为排土场台阶高度)之下部,由于后续排弃岩土中大块岩石的滚动产生的夯实作用,使得呈现安息状态。安息角约在35°~40°,上部因粘性作用,呈现凸形坡面,一段时期后固结并暂时稳定。在雨季,云中寺排土场多次接纳雨水,由于岩土间孔隙度大,由小到中雨的雨水很快从坡堆面上渗透,充沛的雨量,使得渗透到原始基岩,岩土混合物安全被雨水所浸透。
在雨水渗透岩土混合物时,岩土混合物中的粘土由于吸水性强,逐渐地吸水膨胀、软化,而粘土与卵圆形岩石之间的固结性能也因水而失去,相应的凸形坡堆的重量也因纳水而自重加大,坡堆间岩土相对挤压变形(泥石流的重力成因作用),凸形坡堆的稳定性减小。当雨水完全浸透到基岩上且滞流累积时,邻近基岩的圆卵形岩石因与粘土失去固结性能而发生失稳,在基岩斜坡面上向下滚行。粘土失去粘性,显现滑腻特征,反而起了卵圆形岩石的润滑作用。细流静态水作用后的凸形坡面在人们不易觉察下,已开始向坡底蠕动,恰在这时,更大的暴雨袭来,不仅该区多条沟谷的汇水冲击,而且坡堆顶部采场运矿公路的多方汇水也朝云中寺排土场奔来,霎时间,大量的雨水相聚,硕大的洪水(泥石流的动力成因作用)及重力作用对泥石流的产生形成了巨大的推动力,因而倾刻间,云中寺排土场泥石流形成,造成灾害性的后果。
2.2 云中寺排土场泥石流地质灾害的治理
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