露采礦山地質環境治理設計方案探究

李青松

（1.河南省有色金屬礦產探測工程技術研究中心，河南 鄭州 450000；2.河南有色巖土工程有限公司，河南 鄭州 450000）

林州市鳳凰新城A區（鳳凰苑）項目位于林州市長春大道東段路北、通往蔣里村規劃路（鳳凰城西路）西側，占地面積22717.00m2，為改善林州市鳳凰新城A區（鳳凰苑）周邊廢棄礦山生態環境，消除項目區內的地質災害隱患，恢復并改善項目區周邊地形地貌景觀，需要對林州市鳳凰新城A區（鳳凰苑）邊坡進行治理。通過對林州市鳳凰新城A區（鳳凰苑）西部邊坡生態環境修復工程，可避免高陡邊坡的危巖、地形地貌景觀破壞和植被破壞等對土地、邊坡底部鳳凰苑小區居民生命財產安全的威脅，使礦山周圍的生態環境得到恢復，達到改善礦區生態環境、居住環境、視覺環境和投資環境，增加林草地面積，促進林州市經濟的可持續發展的目的。

1 露采礦山所引發的地質環境問題概述

（1）露采礦山所引發的地質問題。第一，露天進行礦山開采不但會對周邊范圍植被以及地質地貌的景觀造成破壞，引發邊坡的失穩以及水體和土壤的污染，同時還會對周邊大量土地資源造成破壞，能夠轉變土地的性能，從而引發水土流失問題，嚴重情況下會影響周邊關鍵性基礎設施，也會對人們正常生活環境造成影響，加速生態環境的惡化，對于礦山周邊人們環境質量造成非常大的影響[1]；第二，露天進行礦山開采會對山體造成破壞，開采過程會破壞山體地貌，開采后會留有采石坑、挖掘面等，使得生態地質環境造成惡化。例如在進行采石場露天開采過程中，不但會對周邊地質地貌景觀造成破壞，同時也會引發非常大的環境污染，另外也會影響到大氣降水對于地下水的有效補給。在對深凹型采石場進行開采過程中需要抽取大量地下水，容易造成周圍的地面塌陷，同時也會引發碎石場周邊較為嚴重的粉塵污染。

（2）露采礦山地質環境保護。第一，在對礦山地質環境進行保護過程中需要遵照“礦產資源開發”以及“環境保護”并重的基本原則，要確保礦山開發和保護同時進行，在礦山地質環境保護中要滿足“降低污染量、提升資源循環利用”的基本要求，從而最大程度上降低甚至避免礦山開發所造成的地質環境問題。第二，在進行露天礦山開采過程中需要采取內排以及剝離—排土—造地—復墾一體化的技術方式，為了降低對地表環境的影響，對于含有植物種子、腐殖土等相對松散的覆蓋層要進行統籌安排，在將其剝離表層土之后要將其獨立存放并進行保護，以便復墾時再次使用。另外，要按照地層具體條件設定合適的坡角，防止出現崩塌、滑坡以及裂縫的情況。同時為了避免礦山閉坑之后種植土受到沖刷而流失，在礦山開采時需要在每一個開采平臺邊緣位置設置巖石墻，設置種植槽，同時要加強場區范圍內的綠化，避免發生水土流失的問題[2]。第三，在對礦山進行閉坑時，可以通過棄土以及巖石墻來實施，不但便于礦山企業的施工，同時也能夠節省大量資金，具有非常好的社會效益以及經濟效益。

2 礦山地質環境治理設計方案

2.1 設計原則

在充分掌握地質災害危害特點、地貌景觀及土地資源破壞特點及程度的基礎上，利用科學的方法和手段，治理工程措施必須遵循“安全可靠、技術可行、經濟合理、施工方便、確保質量、保護環境”的總原則。主要遵循以下原則：第一，工程治理設計以恢復生態環境為主，消除礦山地質災害隱患，確保建設場地周邊安全。第二，工程治理設計應依山就勢，重點突出；采用先進方法技術，使工程達到安全、經濟、美觀和適用。第三，生物工程設計以適應當地氣候、環境條件的樹種為主，考慮視覺效果。

2.2 工程總體布置

礦山的主要地質環境問題為危巖崩塌、地形地貌景觀破壞及土地資源的影響和破壞等。針對礦山的主要地質環境問題，遵循“全面調查，重點治理”的原則，林州市鳳凰新城A區（鳳凰苑）西部邊坡生態環境修復工程采取削坡、截排水溝、生態綠化、漿砌擋土墻、標志碑等工程措施。

2.3 礦山地質環境治理工程分項設計

（1）削坡。根據治理區的工程地質條件、生態環境條件和礦山開采造成的地質環境問題，為了確保整治后邊坡的穩定，需對整個邊坡進行削坡。坡度降低至70°，每削7m設置一個3.5m寬平臺，共有8個平臺，T1平臺位于坡頂，以標高410m削平，面積966m2，T8平臺較寬，寬約3.5m～30m，其他平臺均3.5m寬（如圖1所示）。場地整形之后，建筑物外輪廓線到邊坡底部的最小距離約18m，工程量如表1所示。

表1 削坡工程量統計表

圖1 邊坡治理部分剖面圖

（2）截排水溝。坡頂設置一道截水溝，邊坡兩側各設置一道排水溝，截水溝全長約216m，排水溝全長約173m。截排水溝采用底寬100cm，高度70cm，排水溝斷面結構為矩形（圖2）。截排水溝采用C25混凝土澆筑，每10m，設2cm寬伸縮縫，縫內填瀝青油毛氈。

圖2 截排水溝大樣圖

第一，降水參數選取。據《河南省暴雨參數圖集》，治理區最大年降水量為1081mm，多年平均降水量659.4mm，最大日降水量為248.9mm，最大1小時降水量為71.7mm。第二，匯流水量計算。①匯流面積：滑坡體后緣截水溝的匯流面積約20197m2；②坡面水力坡降i：在估測截水溝排水坡面斜長L1和斜坡角度α，得到坡面水力坡降i：i=0.28；③確定地表徑流系數Ψ：按《室外排水設計規范》（GB50014-2006）表3.2.2-1確定地表徑流系數。滑坡表面為非砌土面，Ψ取0.3。④設計降雨強度Sp：采用對一小時內最大降水量的統計，設計降雨強度取：Sp=120mm/h。⑤計算設計匯流量Q：據《滑坡防治工程設計與施工技術規范》（DZ/T0219-2006）6.2.1.2（5），設計匯流量計算公式為：。

式中：Qp—設計地表水匯流量，m3/s；φ—徑流系數，取0.3；Sp—設計降雨強度，取120mm/h；F—匯水面積，分別取0.0202km2；代入相關數據計算得Qp=0.727 m3/s。

第三，斷面驗算。流量計算根據《滑坡防治工程設計與施工技術規范》（DZ/T0219-2006）6.2.1.5(6)、（9）公式計算：

式中：Q—過流量（m3/s）；W—過流斷面面積，0.16m2；i—水力坡降，取0.28；C—流速系數（m/s）；R—水力半徑（m）,0.133；n—糙率，取0.013。

擬定截排水溝Q—W斷面面積：b×h=0.4×0.4=0.16m2；擬定截排水溝過流量Q計算結果如下：Q=1.697m3/s。

經驗算，擬定斷面尺寸符合規范并滿足截水要求。

（3）生態綠化。每級平臺底部覆渣土0.4m厚，渣土采用削坡的渣土，上部覆土0.6m厚，2.9m寬，緊挨坡面種植爬山虎，爬山虎間距1m×1m，長度不小于1m，逐級種植火炬樹和大葉女貞，株行距2m，樹高2m～3m，胸徑5cm～6cm，開挖樹坑不小于0.6×0.6×0.6m[3]。

（4）漿砌擋土墻。在每級平臺外側，砌筑一道寬0.6m，高1m漿砌擋土墻，總長1672.5m，漿砌塊石采用削坡的，漿砌擋土墻工作量見表2。漿砌擋土墻需要1003.5m3石塊，削坡下來的石塊還剩余117505.5m3，由林州市人民政府安排，不允許私賣。

表2 漿砌擋土墻實物工作量一覽表

3 結語

本文主要以林州市鳳凰新城A區（鳳凰苑）西部邊坡生態環境修復工程為例闡述了露采礦山地質環境治理設計方案方面的內容，重點從削坡、截排水溝、生態綠化、漿砌擋土墻等方面闡述了環境治理方式。通過本文的介紹能夠對類似地質環境治理提供一定參考和幫助，對于降低礦山開采污染具有現實意義。