礦山地質(zhì)災(zāi)害防治工程研究

肖海平，羅國(guó)峰，周潔軍

（中國(guó)有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限公司，廣西 桂林 541004）

礦山地質(zhì)災(zāi)害防治工程研究

肖海平，羅國(guó)峰，周潔軍

（中國(guó)有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限公司，廣西 桂林 541004）

文章根據(jù)廣西某石灰?guī)r礦山可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害，設(shè)計(jì)相應(yīng)的防治措施，以達(dá)到防范于未然的目的，由于石灰?guī)r礦山需要開挖邊坡，形成采場(chǎng)邊坡，可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害主要為崩塌、滑坡，文章采用修建排水溝、擋土墻及防護(hù)網(wǎng)等措施進(jìn)行防治。

地質(zhì)災(zāi)害；礦山；崩塌；滑坡；防治工程；排水溝

0 前 言

為規(guī)范礦山開采秩序，合理開發(fā)和充分利用礦產(chǎn)資源，有效保護(hù)礦山地質(zhì)環(huán)境，廣西某石灰?guī)r礦需對(duì)該礦山采取相應(yīng)的地質(zhì)災(zāi)害防治措施，使地質(zhì)災(zāi)害降低到最低程度，同時(shí)使因礦山開采造成的地質(zhì)環(huán)境破壞得以有效恢復(fù)，促進(jìn)礦業(yè)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，為科學(xué)合理利用礦產(chǎn)資源及地質(zhì)環(huán)境保護(hù)監(jiān)督管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 礦山地質(zhì)環(huán)境簡(jiǎn)介

礦區(qū)屬巖溶峰叢洼地地貌區(qū)，地貌類型單一。區(qū)內(nèi)海拔高程+346.2m-+168.8m之間，相對(duì)高差177m，其山坡坡度一般在20°～30°，地形起伏變化中等，自然排水條件一般。礦區(qū)山體出露的地層主要為上泥盆統(tǒng)融縣組（D3r）灰?guī)r組成，礦體直接裸露地表，上覆第四系土層厚度變化大，0.1m～1.5m。礦區(qū)植被覆蓋率較低，溶溝、溶槽較發(fā)育，調(diào)查未見發(fā)育有溶洞，山腳地勢(shì)較平緩。

2 地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)研究

在礦山建設(shè)過程中，需要進(jìn)行場(chǎng)地平整、開拓、掘進(jìn)，以及表土堆積等人類工程活動(dòng)。這些人類活動(dòng)將改變?cè)u(píng)估區(qū)的原有地形地貌，特別是巖土體中的力學(xué)平衡狀態(tài)和邊坡穩(wěn)定性。隨著礦山建設(shè)、生產(chǎn)的繼續(xù)進(jìn)行，上述改變和破壞活動(dòng)還將進(jìn)一步發(fā)展。根據(jù)礦區(qū)的地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖土體工程地質(zhì)特征、水文地質(zhì)條件和礦區(qū)開采對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響，結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害類型和地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征及形成條件，預(yù)測(cè)礦山后續(xù)采礦活動(dòng)可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害為崩塌、滑坡、巖溶地面塌陷，可能遭受的地質(zhì)災(zāi)害為崩塌、滑坡、巖溶地面塌陷、地基不均勻沉降。

3 地質(zhì)災(zāi)害防治工程研究

3.1 防治措施概況

①礦山生產(chǎn)過程中，要嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)礦山工作條例和國(guó)家有關(guān)技術(shù)規(guī)范要求進(jìn)行開采，杜絕不合理、不規(guī)范的開采。按照設(shè)計(jì)部門設(shè)計(jì)的礦山開采方案，科學(xué)施工，有計(jì)劃、有條件合理開采，嚴(yán)禁在坡腳從下到上進(jìn)行掏挖，臺(tái)階工作臺(tái)應(yīng)保持平整，確保礦山開采安全性和可靠性。

②開采過程中出現(xiàn)新的工作幫邊坡屬潛在崩塌、滑坡較易發(fā)區(qū)段。邊坡易受上方坡面匯水沖刷，對(duì)此應(yīng)著重加強(qiáng)坡頂、坡面的截水防滲工作，修建截排水溝；此外還應(yīng)設(shè)置安全警示標(biāo)志，無關(guān)人員不得進(jìn)入上述邊坡及其附近。

③對(duì)現(xiàn)狀出現(xiàn)的不穩(wěn)定邊坡進(jìn)行削坡處理，清除不穩(wěn)定土石方。

④對(duì)于露天開采所形成的最終邊坡，應(yīng)嚴(yán)格按開采設(shè)計(jì)要求控制最終邊坡角，同時(shí)做好對(duì)邊坡的監(jiān)測(cè)預(yù)警工作，若發(fā)現(xiàn)有危及過往人員人身安全的崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害及其隱患時(shí)，應(yīng)對(duì)邊坡采取有效的人工加固措施。

⑤為了防止崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)礦山生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的表土、廢渣及礦石，應(yīng)及時(shí)輸送到表土場(chǎng)，不能隨意堆放，堆放終坡面應(yīng)夯實(shí)，且應(yīng)在下坡向修建擋土墻。

截排水溝特性表 表1

⑥該區(qū)段開采結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)對(duì)區(qū)內(nèi)進(jìn)行恢復(fù)治理工作，防止發(fā)生水土流失。

⑦防治崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的根本措施還在于加強(qiáng)礦山建設(shè)、生產(chǎn)，乃至閉礦后的礦山環(huán)境保護(hù)和恢復(fù)治理綠化工作。

3.2 崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害具體防治措施

3.2.1 截排水溝的設(shè)計(jì)

在采礦場(chǎng)外圍及臺(tái)階、表土場(chǎng)外圍修建排水溝，均采用開挖形式布設(shè)截排水溝。排水設(shè)計(jì)流量也就是其所控制的山坡集雨匯流面積形成的地表徑流量，采用《滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》（DZ/T0219-2006）中的小匯水面積設(shè)計(jì)流量公式。

即：Qp=0.278φSpF/τn

式中Qp—設(shè)計(jì)頻率地表水匯流量（m3/s）

φ—徑流系數(shù)（本區(qū)取0.7）

Sp—設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度（mm/h）

F—匯水面積（km2）

τ—流域匯流時(shí)間（h）

n—降雨強(qiáng)度衰減系數(shù)

當(dāng)缺乏必要的流域資料時(shí)，可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。即：

當(dāng)F≥3km2時(shí)，Qp=φSpF2/3；

當(dāng)F＜3km2時(shí)，Qp=φSpF。

①匯水面積流量的確定。

根據(jù)礦區(qū)地形圖測(cè)量，在采礦場(chǎng)上游最大匯水面積分別為0.0078km2，本區(qū)最大時(shí)降雨量為75mm/h，由此推算出其最大清水洪峰流量Q為0.114m3/s。

②截排水溝斷面尺寸確定。

截排水溝過流量計(jì)算公式為：

式中：V—平均流速（m/s）

i—水力坡降，平均取i=0.02

上式中n—糙率，取n=0.021

R—水力半徑（m）

W—過水?dāng)嗝婷娣e（m2），對(duì)于梯形過水?dāng)嗝妫?/p>

上式中：b為渠道底寬（m）；h為水深（m）；m為邊坡系數(shù)，m=tgα。

根據(jù)設(shè)計(jì)流量QB所需，采用明渠均勻流水力計(jì)算方法，根據(jù)設(shè)計(jì)的地表水匯流量、渠底縱坡、糙率及選用的水溝底寬與邊坡系數(shù)，按上式推算出水深h，再加上0.15m的安全超高，即為設(shè)計(jì)流量Qp所需的排水溝深度。主要設(shè)計(jì)參數(shù)見表1，其截面見圖1。

圖1 截排水溝斷面示意圖

3.2.2 編織袋擋土墻設(shè)計(jì)

表土場(chǎng)西南高東北低，為防止表土被雨水沖刷作用下發(fā)生崩塌、滑坡，在表土場(chǎng)下游周圍修筑編織袋擋土墻，將開挖產(chǎn)生的廢渣裝滿編織袋并扎好袋口，按自下往上3-2-1式堆放，底部3個(gè)、中間2個(gè)、頂部1個(gè)，編織袋排列上、下應(yīng)錯(cuò)縫搭放，搭放長(zhǎng)度一般為編織袋的1/2，擋墻每延米的工程量約為2m3。

圖2 編織袋擋土墻立面圖

3.3 地形地貌景觀及土地資源破壞防治措施

①礦山開拓、采掘工程應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求施工，礦石的堆放、設(shè)備的存放應(yīng)充分利用已有平臺(tái)，剝離的表土應(yīng)堆放至表土場(chǎng)待恢復(fù)治理用，盡量減少對(duì)土地資源的占用。

②礦山生產(chǎn)過程中，對(duì)已經(jīng)形成功能的各區(qū)適時(shí)補(bǔ)種合適的植被等，以便縮短閉坑時(shí)植被重建周期，防止過度破壞生態(tài)平衡。

③本次恢復(fù)治理工程主要從保護(hù)環(huán)境和維護(hù)原有使用功能出發(fā)，結(jié)合環(huán)境影響、水土保持設(shè)計(jì)的相關(guān)要求，礦山開采擬損毀的土地類型為林地、其他土地、城鎮(zhèn)工礦用地，根據(jù)土地復(fù)墾的原則，即將破壞地類復(fù)墾成原地類或經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益更好的地類，確定恢復(fù)治理后的土地用途為灌木林地、草地和農(nóng)村道路。采礦場(chǎng)臺(tái)階復(fù)墾成草地，采礦場(chǎng)底部平盤、辦公生活區(qū)、堆料場(chǎng)、破碎場(chǎng)、表土場(chǎng)等區(qū)段復(fù)墾成灌木林地，礦山道路復(fù)墾為農(nóng)村道路。據(jù)實(shí)地考察，草本植物主要選擇爬山虎以及與當(dāng)?shù)匾延械墓费栏M(jìn)行種植，而評(píng)估區(qū)內(nèi)及周邊喬木植物大多為松樹，且松樹的適用能力強(qiáng)、存活率高。松樹屬于喬木，根據(jù)《驗(yàn)收規(guī)范》要求，種植密度為1株/3m2，樹坑規(guī)格為0.5m×0.5m×0.5m。

4 結(jié) 語(yǔ)

礦山建設(shè)及開采過程中，應(yīng)真正做到“在開發(fā)中保護(hù)”和“在保護(hù)中開發(fā)”，最大限度地減少礦產(chǎn)資源開發(fā)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響，促進(jìn)采礦活動(dòng)健康發(fā)展。為減少人為作用造成的地質(zhì)環(huán)境問題，建議在今后的施工過程中應(yīng)注意可能出現(xiàn)的地質(zhì)環(huán)境改變對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響，盡量避免采用會(huì)引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的過大振動(dòng)、大爆破等施工方式，減少人為地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。本文采用的地質(zhì)災(zāi)害防治措施具有可操作性。

［1］桂林市國(guó)土資源局.桂林市礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃［Z］.2009：2-16.

［2］廣西水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì).1∶100萬廣西地質(zhì)災(zāi)害區(qū)劃［Z］.1994：3-8.

［3］周兆東.廣西地質(zhì)災(zāi)害防治工作現(xiàn)狀及對(duì)策［J］.南方國(guó)土資源，2003（2）：22-23.

TD1

A

1007-7359（2016）02-0152-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.02.053

肖海平（1988-），男，助理工程師。