浅谈云南省兴云煤矿小鹿塘排矸场安全综合治理方案

摘 要：云南省兴云煤矿矸石山治理前由于连降暴雨，矸石山堆砌不符合规范要求，泄水不畅，导致矸石山局部滑坡，使拦矸坝局部垮塌，造成了经济财产损失及安全隐患，通过本次的治理，提出科学合理、切实可行的治理方案，减小矸石山对周边环境的污染及威胁。实现以害治害，变害为利的目的，取得环境和经济的双重效益。

关键词：云南省兴云煤矿矸石山；治理方案；绿化

1 概述

伴随着采掘机械化的发展和煤层开采条件的逐渐恶化，煤矿多年开采之后，排出的矸石堆积如山，不但占用了大量土地，而且其中所含的硫化物散发后会污染大气和水源，造成严重的后果。煤矸石燃烧时散发出难闻的气味和有害的烟雾，使附近居民慢性气管炎和气喘病患者增多，周围树木落叶，庄稼减产。矸石山受雨水冲刷，常使附近河流的河床淤积，河水受到污染。

2 煤矿背景及矸石山现状

2.1 煤矿背景

兴云煤矿截止至2014年12月31日矿山累计采出原煤约786.76万吨，开采消耗817.54万吨，回采率约96%，采区回采率较高。

2.2 矸石山现状

兴云煤矿的排矸场设在工业场地的南面小鹿塘山坳里，煤矿年产矸石约5wt，合10wm3/a，自煤矿投产以来，排矸场已排弃约18年矸石，由于早年煤矿产量较小，矸石产量也相对较小，故排矸场目前约堆放了120wm3矸石。1995年，兴云煤矿重新规划后排矸场设计容量为230wm3，目前剩余容量约110wm3，按设计产量计算还够存储约10年。但由于排矸场未按设计要求分台阶堆放、碾压及黄土覆盖等，实际堆放时堆放较为集中，堆放高度大，坡度陡峭，煤矸石中还夹杂一定煤泥，原排水系统较欠缺，钢筋混凝土挡矸坝未采取滤排水等措施。导致2014年7月，由于富源县连降暴雨，造成排矸场大面滑坡，将原排矸场西面至南面的涵洞排水入口全部堵塞，形成泥石流，将位于东边的原钢筋混凝土挡矸坝南部一段全部冲毁。煤矸石及煤泥大量涌出挡矸坝外的一砖厂及河流，造成了一定的环境污染和财产损失。

3 治理依据

3.1 本次治理的任务

根据排矸场现状。本次排矸场安全综合治理方案，分以下三个部分进行：（1）对位于东边现有未冲毁的钢筋混凝土挡矸坝进行修复加固，对冲毁部分在原址新建。（2）对排矸场进行削坡减载处理。原排矸场的堆放较为集中，堆放高度大，坡度陡峭，本次治理将按照规范和相关技术要求对排矸场进行削坡减载等处理。（3）完善整个排矸场的排水系统。包括原挡矸坝的泄水孔处理、原排矸场西面至南面的涵洞及排水明沟的完善等。

3.2 治理依据及原则

3.2.1 堆放场地的选择。堆放场地应选择在基底透水性较好的场地，在有条件的情况下，应选择在沟谷型场地进行排矸场堆放。

3.2.2 堆放形式方面，具体措施如下：（1）在矸石堆放中应采取一定工程措施增加排矸场的固结程度，如：分层堆放，严格控制每层高度，有条件的情况下进行分层碾压等；（2）对排矸场做好完善的浅、深层排水通道，有利于提高排矸场的整体稳定性；（3）合理选取矸石散体堆放的坡高、坡角控制比例，堆积坡度一般不得大于42°。

3.2.3 通过排矸场的变形监控达到以下目的。（1）通过沉降观测可确定其固结度，并进一步在此基础上分析稳定安全储备，控制下一阶段的排弃强度；（2）通过控制点的水平和垂直位移趋势观测，通过其收敛特征，进行滑坡预报。

3.2.4 排矸场的整治措施。（1）在固结前即支护，支护体对排矸场散体起到了更好的变形约束作用，而且坡面主压力矢量也有一定程度降低；（2）如果选择在坡中部设置支挡结构，首先保证基脚的稳定，保证基脚下部的矸石已完全固结，同时还应分析新堆矸石对下部矸石引起的进一步变形情况；（3）对矸石的整体卸载，应根据应力分布、位移分布，速度场的分布合理选择开挖卸载区域；（4）在坡面进行植被恢复能大大降低雨水对排矸场稳定性的影响。

4 治理内容

根据治理任务，以下对本次治理的内容进行说明

4.1 排矸场削坡减载工程

兴云煤矿原排矸场的堆积高度较高，坡度较陡，目前最高堆积标高为+2128.0m，最低挡矸坝底标高为+2020.0m，高差108.0m。

在本方案中，拟将排矸场的最高排弃高度降低至+2080.0m后，不再在原排矸场处排弃矸石。

降低标高后的排矸场最低标高为+2037.5m，比挡矸坝顶标高+2040.0m低2.5m，平段为5.0m，后分为4个坡段，坡度为1：2.0（约26°）第一、第二坡段长度为20.0m，高度为10m，两坡段间设2.0m宽马道及1.0m×1.0m排水沟，作为第二、三、四坡段的地表水截水沟。第三坡段长22.0m，高度11.0m，第四坡段长23.0m，高度为11.5m，排矸场顶部标高+2080.0m。

排矸场在重新堆积的过程中，有条件的情况下进行分层碾压，分层碾压的方法为由下至上每2m用推土机进行推平压实，压实后喷洒石灰水，并覆盖黄土，因兴云煤矿不再在小鹿塘排弃矸石，在排矸场重新堆积完成后，在坡面进行撒草籽，种植乔、灌木类植物等一些植被恢复措施。

4.2 排矸场排水系统完善工程

（1）排矸场西南面山沟中的山涧水。兴云煤矿小鹿塘排矸场地处一条东南高，西北低的山沟中，汇水面积约0.56km2，山沟中有季节性溪流通过，现有一条涵洞从排矸场南面穿过排矸场南部边缘，将山涧水引出场外，但由于涵洞入口位置处时常被堵塞，在村庄东南面，雨季时会形成小型堰塞湖，造成安全隐患，本次治理中，在排矸场西南面涵洞入口位置处重新砌筑一道小型挡矸坝，防止矸石滚落堵塞涵洞口，同时，在涵洞口西面重新砌筑排水沟，并加设跌水井，防止沿山涧流下的碎石泥沙堵塞涵洞口。（2）排矸场场地内的地表水。本次治理中，在排矸场南面边缘设置顶宽2.0m，底宽1.2m，高度为1.8m的梯形截面排水沟，由西向东引出场外，在重新堆积后的排矸场第一坡段顶及挡矸坝后平段位置设置北高南低的1.0m×1.0m的排水沟，将排矸场坡面流下的地表水引至南面的排水沟。在通往村庄的道路中段南面有一条山涧，有季节性溪水流淌，故山涧与道路相连的地方设置涵洞，穿过便道，将其一并汇入排水沟引出场外。（3）排矸场边坡监测措施。定期对排矸场经行水平和垂直位移趋势观测，通过其收敛特征，进行滑坡预报。特别是雨季时，应缩短监测的间隔时间，对正在滑动的土体，需严密监控，必要时进行昼夜连续观测。

5 结束语

根据我国有关矿山煤矿排矸场的地理特点及物质组成和地质环境治理的要求，对排矸场主要采取放缓坡度、分层碾压，黄土覆盖，排矸场排灌水措施、排矸场坡脚挡护工程和整体绿化。

按国家有关规范、规定要求，施工单位按照我院的设计施工图，在今年雨季之前，云南省兴云煤矿小鹿塘排矸场安全综合治理工程的三个部分：挡矸坝坝体新建、修复加固工程已全部完成；排矸场的排水系统工程已基本完成；排矸场削坡减载工程，由于受雨季影响较大，只完成了能施工的部分，还有部分未完成，整体绿化也未完成。就已完工的情况，已达到的综合治理的要求，消除排矸场的安全及环境隐患。今年雨水、雨量比往年均较多，现雨季已过大半，排矸场的安全综合治理工程经受住了严峻的考验，证明是安全可靠的，达到了设计要求和安全综合治理的预期目的。

今后需继续完成未完成的排矸场削坡减载工程和整体绿化工程等综合治理措施，定期对排矸场经行水平和垂直位移趋势观测。实现排矸场“变害为利”的目的，从而取得环境和经济的双重效益。