一、研究的背景與問(wèn)題

廟溝鐵礦于2012年、2016年雨季間連續累計發(fā)生八起滑坡地質(zhì)災害，直接經(jīng)濟損失達到200多萬(wàn)元。針對排土場(chǎng)治理后次生地質(zhì)災害發(fā)生的實(shí)際情況，經(jīng)深入次生地質(zhì)災害發(fā)生現場(chǎng)調研后，得出廟溝鐵礦東排土場(chǎng)經(jīng)過(guò)二期治理后存在問(wèn)題：（1）發(fā)生滑坡、泥石流次生地質(zhì)災害的時(shí)間是在雨季7、8兩月份暴雨過(guò)后；（2）發(fā)生地的特點(diǎn)是在邊坡角33°以上且邊坡走向或傾向急劇變化處；（3）東排土場(chǎng)沒(méi)有建立邊坡位移監測預警系統；（4）只對排土場(chǎng)邊坡進(jìn)行了穩定性研究，未對擋土墻進(jìn)行穩定性研究，也未對植草袋進(jìn)行穩定性研究；（5）擋土墻位置與植草袋堆砌角度只有簡(jiǎn)單的實(shí)施方案，沒(méi)有具體設計方案；（6）二期治理后邊坡形成的新平臺沒(méi)有排水設施；（7）沒(méi)有滑坡、泥石流等次生地質(zhì)災害發(fā)生的應急預案；（8）排土場(chǎng)治理期后維護管理措施不完善?；诖?，在東排土場(chǎng)二期治理基礎上，運用現代數學(xué)、工程力學(xué)與采礦學(xué)相結合方法進(jìn)行排土場(chǎng)邊坡、擋土墻與植草袋穩定性理論研究并應于排土場(chǎng)實(shí)際治理過(guò)程中，同時(shí)進(jìn)行排土場(chǎng)資源化（西排土場(chǎng)磁鐵貧礦回收、廢石回填至采坑形成覆蓋層，廢石作為建筑材料外銷(xiāo)）研究與實(shí)施。并運用邊坡、擋土墻與植草袋穩定性理論研究成果，結合礦山地質(zhì)環(huán)境現狀，提出排土場(chǎng)生態(tài)修復具體方案，具有重大現實(shí)意義。

二、解決問(wèn)題技術(shù)方案?

分析雨季豐水期排土場(chǎng)次生地質(zhì)災害植草袋堆砌體嚴重滑坡、發(fā)生泥石流的主要原因，運用巖土工程理論進(jìn)行排土場(chǎng)擋土墻、植生袋穩定性研究，取得植生袋與擋土墻穩定性研究成果及相關(guān)實(shí)施參數；排土場(chǎng)生態(tài)修復過(guò)程中植生袋堆砌角度，植生袋穩定參數，擋土墻安全等級、設計標準、壓力值、穩定性結果是否滿(mǎn)足設計要求；分析廢石中磁鐵貧礦礦石質(zhì)量特征，運用數學(xué)地質(zhì)理論即運用多元線(xiàn)性回歸分析方法研究數字化配礦；磁鐵貧礦的選礦工藝參數優(yōu)化研究、磁鐵貧礦與主礦體間的配礦參數確定；覆蓋層形成的最優(yōu)方案和覆蓋層損失與補充。廢石形成覆蓋層有關(guān)方案對比研究，覆蓋層損失分析，覆蓋層補充具體方案；依據標準GB/T 14685-2011《建設用卵石、廢石》標準，對外銷(xiāo)建筑碎石做巖石分類(lèi)、壓碎指標、放射性、顆粒級配、堆積密度、表觀(guān)密度、含水率、吸水率、膨脹率、孔隙率等方面的檢驗。

三、主要創(chuàng )新性成果?

1.把數學(xué)地質(zhì)、巖土工程理論、工程地質(zhì)理論相結合，進(jìn)行排土場(chǎng)邊坡堆積體、擋土墻及植生袋穩定性研究；運用多元線(xiàn)性回歸分析方法進(jìn)行數字化配礦研究；創(chuàng )新生態(tài)修復技術(shù)與資源回收技術(shù)協(xié)同技術(shù)，通過(guò)研究與共同實(shí)施，三年內修復林地1606.65畝、回收220.32萬(wàn)噸磁鐵貧礦、174.88萬(wàn)噸廢石回填形成覆蓋層、外銷(xiāo)廢石14.17萬(wàn)噸，同時(shí)取得經(jīng)濟效益、生態(tài)環(huán)境效益、安全效益和社會(huì )效益。

2.研發(fā)了一種礦山植被修復空心磚結構擋墻，屬于礦山植被修復建筑技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種礦山植被修復空心磚結構擋墻，這種擋墻可以改變露天礦山采場(chǎng)的生態(tài)環(huán)境，有利于恢復礦區植被，防止土壤流失，減輕地質(zhì)災害發(fā)生。一種礦山植被修復空心磚結構擋墻包括橫撐、縱撐、空心磚、空心磚支撐、露天礦采場(chǎng)邊坡、植被培養土層、環(huán)保覆綠網(wǎng)。其特征在于：整個(gè)空心磚結構擋墻直接砌筑在露天采場(chǎng)采完礦的礦區邊坡上，植被培養土層攤開(kāi)鋪在空心磚結構擋墻的上面，環(huán)保覆綠網(wǎng)覆蓋在植被培養土層上面，環(huán)保覆綠網(wǎng)四周和中間用空心磚壓住固定好。

3.研發(fā)了一種露天礦山邊坡透水監測裝置，可用于觀(guān)測露天采場(chǎng)邊坡透水變化情況，屬于礦山水文地質(zhì)術(shù)領(lǐng)域。針對露天礦山邊坡透水量變化不易觀(guān)測的弊端，提供一種可靠有效觀(guān)測邊坡透水量變化的裝置，保證邊坡透水量監測的準確性，提前預判邊坡不穩定風(fēng)險。一種露天礦山邊坡透水監測裝置，構成可分為三大部分，第一部分為集水裝置部分，第二部分為導水管部分，第三部分為測水管部分。一種露天礦山邊坡透水監測裝置，其特征在于：包括集水裝置部分、導水管部分、測水管部分；所述三個(gè)部分依次連接在一起，所述測水管部分為PVC管路，測水管路入水口平直，后端出水口位置向上彎曲，測水管部分包括閥門(mén)、水流量表、止回閥、圓水準器、測水管支架組成?！耙环N露天礦山邊坡透水監測裝置”獲國家實(shí)用新型發(fā)明專(zhuān)利；

4.研發(fā)了一種可調節高度的選礦廠(chǎng)磁滑輪分礦板，屬于選礦技術(shù)領(lǐng)域。用于快速更換磨損部分擋板，保證磁滑輪分礦板效果，減少停車(chē)時(shí)間，提高設備作業(yè)率。分礦板包括基礎擋板和調節擋板，基礎擋板上部安裝調節擋板，基礎擋板和調節擋板用銷(xiāo)子和銷(xiāo)扣固定連接在一起，在調節擋板的右上方是運輸皮帶和磁滑輪，在分礦板的左側是廢石漏斗，在分礦板的右側是礦石漏斗，分礦板將廢石漏斗和礦石漏斗分開(kāi)，磁滑輪和擋板位于分礦箱內。本實(shí)用新型分礦板可迅速更換調節擋板，破碎工藝部分全線(xiàn)停車(chē)時(shí)間由2小時(shí)縮減到10分鐘，不僅可以提高合格鐵礦石產(chǎn)量，較少鐵礦石浪費，而且有利于整體設備作業(yè)率提高，可在選廠(chǎng)破碎工藝中廣泛使用“一種可調節高度的選礦廠(chǎng)磁滑輪分礦板”獲國家實(shí)用新型專(zhuān)利。

四、應用情況與效果

通過(guò)進(jìn)行廟溝鐵礦東排土場(chǎng)滑坡對礦山環(huán)境影響評估、分區基礎地質(zhì)勘查、分區工程地質(zhì)調查及水文地質(zhì)調查；重新確定邊坡穩定性計算剖面，排土場(chǎng)廢石堆積體邊坡、擋土墻與植生袋穩定性研究；確定排土場(chǎng)再治理邊坡角；提出排土場(chǎng)新的治理方案，再治理工程施工，通過(guò)實(shí)施新的治理措施，已基本消除了礦業(yè)開(kāi)發(fā)對礦山地質(zhì)環(huán)境的影響，同時(shí)美化粗糙、雜亂的排土場(chǎng)，恢復礦區及周邊的生態(tài)環(huán)境，也為祖山旅游增加了新的地貌景觀(guān)，為當地的社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展提供了有利條件。本項目實(shí)施后，使祖山旅游景區年增加經(jīng)濟效益10%以上，同時(shí)產(chǎn)生較好的社會(huì )效益和環(huán)境效益。廟溝鐵礦運用北京理正軟件設計研究院開(kāi)發(fā)的理正邊坡穩定分析軟件進(jìn)行排土場(chǎng)邊坡穩定研究，把工程地質(zhì)、數學(xué)地質(zhì)、選礦工程、巖土工程理論及軟件技術(shù)應用于廟溝鐵礦東排土場(chǎng)廢石堆積體邊坡、擋土墻及植生袋穩定性研究，并運用該成果確定排土場(chǎng)治理邊坡角大小，確定網(wǎng)狀排水結構，邊研究邊治理，同時(shí)運用數學(xué)地理論和多元線(xiàn)性回歸分析方法進(jìn)行數字化配礦研究、累計四年獲得1.55億元的經(jīng)濟效益，同時(shí)取得了較好的生態(tài)環(huán)境效益、安全效益和社會(huì )效益。在冶金礦山礦山排土場(chǎng)生態(tài)修復和資源回收協(xié)同技術(shù)研究與實(shí)施方面開(kāi)創(chuàng )了新思路，值得應用和推廣。

信息來(lái)源:河鋼集團礦業(yè)公司