礦山地質環境治理的方針策略
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1.礦區范圍內無地表水體發育。
1.1.1地層項目區所屬區域地層屬華北地層區,除缺失志留系、泥盆系、白堊系外,從太古界系新生界其余各系地層均有出露。區內巖性主要有石英砂巖、頁巖、灰質白云巖、泥巖、灰巖等。
1.1.2水文地質條件項目區內地下水類型主要為第四系松散巖類孔隙水、二疊系砂巖裂隙孔隙水、石炭系巖溶洞隙水三種類型。(1)第四系松散巖類孔隙水項目區第四系厚10～55m,由黃土及砂礫石組成,其中的砂礫石層水量充沛,補給主要為大氣降水補給,單位涌水量為1.51L/s•m。(2)二疊系砂巖裂隙、孔隙水本區二疊系厚10～160m,其中砂巖含水層厚達25m左右,單位涌水量為0.014～0.02L/s•m。(3)石炭系灰巖溶溶裂隙水石炭系上統太原組,共含灰巖5～9層,其中L2和L8灰巖厚度穩定,溶洞、溶孔發育,含水層豐富,是重要的含水層位。單位涌水量0.007～0.04L/s•m,具有水量大,水頭高的特征。
1.1.3工程地質條件區內灰巖由寒武、奧陶系的碳酸鹽巖組成。根據濟源縣孔山灰巖礦區地質普查區(本礦區位于原普查區內)測試結果,各類型巖石的抗壓強度范圍值(見表1),按羅姆塔澤分類系統,礦區巖礦石屬堅硬巖石工程地質組,局部有節理裂隙發育。
2.項目區存在的主要地質環境問題
2.1礦山次生崩塌地質災害區內露天采坑主體邊坡高度11～56m,邊坡角達65°～85°的多處高陡險坡,露天開采邊坡存在大量的危巖體,危巖體在采石,劈山放炮強烈振動以及在歷次暴雨作用下持續變形,發生多處崩塌。現場調查發現崩塌規模8處(見表2)。
2.2壓占、毀損土地資源露天礦山的建設和開采占用了大量的土地資源,不僅礦坑要占用土地、廢渣、廢石的堆放也占用大量土地,改變了土地的利用性質,破壞了地表植被,影響景觀生態環境。
2.3地形地貌破壞(1)石漠化嚴重采石坑中存在大量的殘留礦體礦柱和任意堆放的廢石堆、裸露的采礦底板,置身其中,一片石漠,滿目頹廢。嚴重影響了二廣高速及焦枝鐵路沿線的地形地貌景觀。(2)植被破壞殆盡采石場內石漠化嚴重,沒有可供植物生長的土壤,植被稀少。采場周圍植被也殘遭破壞,許多地方都被碎石、廢礦渣所掩埋。(3)水土流失嚴重采石場內由于坡度較大,沒有植被,僅有的表層土隨著大規模的開采,已被雨水洗刷干凈,水土流失嚴重,地表喪失或部分喪失了生態功能。
3.治理方案研究
3.1工程治理措施
(1)危巖體清除及削坡《建筑邊坡工程技術規范》(GB50330-2002)的規定,邊坡穩定系數為1.767[2],將該區域內露天采礦邊坡的危巖體全部卸載清除,并將邊坡削坡坡度1∶0.75左右。危巖體清除及削坡石方量總計807800m3。
(2)堆坡面整理為了確保下部邊坡的穩定,本方案設計開采平臺8m以下采用上部削坡產生的碎石進行堆坡,碎石壓實系數為0.94～0.97,堆坡坡率1∶1.75。通過堆坡后,整體邊坡將可達到穩定狀態,只要做好坡面的截排水工作,坡面不需要大的加固,同時對邊坡的復綠是很有利的。坡面整平30500m3。
(3)截排水溝在邊坡坡頂設截水溝,在坡腳和坡中設排水溝,截排水溝通至項目區東部河谷。排水溝和截水溝采用M10漿砌石結構,溝深0.6m,底寬0.5m。截排水溝總長度為12600m,需漿砌石3650m3、挖方12240m3。
(4)邊坡復綠采用攀巖植物綠化,方法是在邊坡附近或坡底置土,在其上栽種攀巖植物,攀巖植物生長、攀援、覆蓋坡面。工程設計有待種植攀巖植物的邊坡長度10460m,種植密度為40cm×40cm,需種植攀巖植物26145株。
(5)廢渣清理平整及礦坑覆土綠化工程礦渣清理工程主要是清理礦山開采遺留下來的四處散落的廢礦石、廢礦渣,也是礦山環境治理各項工程的基礎,同時也是泥石流安全隱患的治理。人工清除廢渣石,并按照“因地制宜,就坡順勢,清高墊低,就地平整”的原則,與采坑回填、采石場底板平整、客土壓覆工程結合起來,合理安排巖土排棄次序。在平整后的采石場底板進行覆土綠化工程。覆土厚度0.5m,覆土面積0.324km2。覆土后植樹,種植密度為3m×3m。廢渣石清理工作量為285500m3,覆土量為320000m3,種植喬木64830株。
(6)渣堆擋墻工程根據地形、地質、礦渣堆高度等情況,采用直立式重力式擋土墻墻型,墻高4m,M10漿砌石結構。擋渣墻基礎采用直立式擴展基礎,基底摩擦系數取0.4,墻后填土為礦渣,內摩擦角取值40°,不考慮地震作用。渣堆邊坡長度為380m,挖方量為840m3,M10漿砌石2130m3。
(7)渣堆格構護坡工程礦渣在堆積過程中,其邊坡是在礦渣頂部向下滾落過程中逐漸擴展形成的,因此礦渣在堆積中形成的邊坡角可近似的認為礦渣的自然休止角。經現場調查礦渣的自然休止角為35°～40°,在格構護坡前先對渣坡進行放坡處理,采用上部削坡,下部壓實的處理方法進行放坡,把渣坡放成30°左右,確保渣坡穩定后,再進行漿砌石格構護坡工程。挖方量為900m3,M10漿砌石460m3。
4.結論與建議
通過對二廣高速及焦枝鐵路(濟源段)沿線礦山地質環境治理研究,得出如下結論。(1)主要設計的工作有工程測量、地質環境調查、邊坡治理工程、邊坡復綠工程、擋土墻工程、廢渣清理工程、采坑覆土工程、采坑綠化工程等工程措施來進行恢復治理。綜合治理方案符合該地的地質地形條件和社會需要,具有可操作性,技術方案可行,經濟合理。(2)該項目實施后,不僅可以消除了地質災害隱患,還改善濟源市當地居民的生活環境,經濟效益、社會與環境效益、減災效益顯著。綜上所述,進行二廣高速及焦枝鐵路(濟源段)沿線礦山地質環境治理符合當地群眾的心聲,該項目是以人為本的體現,有利于社會經濟的持續發展,意義重大,影響深遠。
作者：侯坤頡、黃亮、張匯濤單位：河南省地質測繪總院
