安徽某礦山地質(zhì)環(huán)境治理工程勘查設(shè)計(jì)方案淺述

侯金秋

（安徽工程勘察院，安徽 合肥 230011）

1 礦山概況

該廢棄礦山位于安徽省某城市近郊風(fēng)景區(qū)周邊，始于上世紀(jì)五、六十年代，其后長(zhǎng)期處于開采狀態(tài)，九十年代末關(guān)閉。礦區(qū)的地形地貌、地質(zhì)環(huán)境受到嚴(yán)重破壞，制約了城鎮(zhèn)發(fā)展，近年來(lái)連續(xù)出現(xiàn)崩塌、滑坡等礦山地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題，故對(duì)該礦山進(jìn)行綜合治理[1]。該礦山治理目標(biāo)為：在確保邊坡地質(zhì)安全基礎(chǔ)上，以盡量少的治理工程費(fèi)用，消除治理區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害隱患；改善美化自然生態(tài)環(huán)境，為該區(qū)可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造條件。

2 地質(zhì)環(huán)境背景

該區(qū)屬北亞熱帶濕潤(rùn)氣候區(qū)，長(zhǎng)江水系。海拔25m～200m，位于沿江丘陵地貌，微地貌為崗地、低丘。地表主要為殘積物、坡積物，部分山地基巖出露。地表耕植層薄，土壤為黃棕壤，質(zhì)地為粉質(zhì)粘土夾碎石，厚0.3m～3.0m，有機(jī)質(zhì)含量低。植被主要有草地、灌木、松樹、櫸樹等。地層區(qū)劃屬揚(yáng)子地層區(qū)下?lián)P子地層分區(qū)，主要為寒武系上統(tǒng)瑯琊山組（∈3ln）、奧陶系下統(tǒng)分鄉(xiāng)組（O1f），第四系上更新統(tǒng)戚咀組（Qp3q）及全新統(tǒng)豐樂鎮(zhèn)組（Qhf）。區(qū)內(nèi)大面積分布燕山期侵入的閃長(zhǎng)玢巖體，巖株成近南北向分布，圍巖為寒武至奧陶系碳酸鹽巖，呈巖枝或巖脈穿插于碳酸鹽巖中，出露于地表。巖體結(jié)構(gòu)節(jié)理面分3大組節(jié)理：①走向26°～44°；②走向75°～79°；③走向275°～340°，①組節(jié)理占優(yōu)勢(shì)。工程巖組為較堅(jiān)硬中厚層狀碳酸鹽巖巖組，中風(fēng)化灰?guī)r，抗壓強(qiáng)度34.2MPa～44.5MPa；裂隙塊狀巖漿巖巖組，強(qiáng)風(fēng)化脈狀閃長(zhǎng)玢巖，抗壓強(qiáng)度16MPa～28MPa。區(qū)內(nèi)含水巖組為松散巖類孔隙含水巖組、碳酸鹽巖裂隙巖溶含水巖組和巖漿巖裂隙含水巖組，地下水水位埋深為3.45m～12.0m，水化學(xué)類型HCO3-Na·Ca型，溶解性總固體一般為0.2g/l～1.0g/l。區(qū)內(nèi)地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性。區(qū)地震基本烈度為Ⅵ度，屬中弱發(fā)震區(qū)。區(qū)域人類工程活動(dòng)主要為礦山開采、工程建設(shè)等。

3 礦山地質(zhì)環(huán)境治理勘查

該礦山地質(zhì)環(huán)境及地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查精度為1：2000，調(diào)查路線間距為50m。查明區(qū)內(nèi)巖石結(jié)構(gòu)、坡體類型、裂隙的分布、發(fā)育程度及特征；實(shí)地測(cè)量危巖體的分布、幾何形態(tài)及其規(guī)模，調(diào)查危巖裂隙、裂縫分布的位置、長(zhǎng)度、寬度及深度。對(duì)滑坡、崩塌區(qū)段，詳查滑坡體、崩塌體及周邊地形、地貌、地層、地質(zhì)構(gòu)造、露頭巖石產(chǎn)狀，節(jié)理裂隙發(fā)育情況，滑坡變形引起的裂縫情況。該礦山工程勘探工作包含工程地質(zhì)鉆探、巖芯管取芯、重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)、巖土及地下水取樣等工作[2]。勘查布孔原則為沿滑坡、崩塌發(fā)育的邊坡段平行坡面傾向布置勘探線，勘探線間距20m～30m。據(jù)調(diào)查勘探成果，區(qū)內(nèi)工程地質(zhì)層為：①層雜填土，層厚0.30m～14.20m，為粉質(zhì)粘土夾碎石，雜色、中密、稍濕、均勻性差。②層（Qp3q）殘坡積土，層厚0.20m～3.10m，為碎石土，黃褐色、中密-密實(shí)、稍濕，碎石粒徑2cm～10cm不等，含量約30%～55%，充填物為多為粉質(zhì)粘土和雜粒砂。③-1層（O1f）中風(fēng)化灰?guī)r，灰色，巖芯呈短柱狀，發(fā)育硅質(zhì)條帶或硅質(zhì)結(jié)核，層理結(jié)構(gòu)明顯、偶見溶孔、溶槽，屬較完整、較堅(jiān)硬巖。③-2層（∈3ln）中風(fēng)化灰?guī)r；青灰色，巖芯呈柱狀，中厚一塊層狀，發(fā)育少量裂隙，局部發(fā)育方解石脈，屬較完整、較堅(jiān)硬巖。④層強(qiáng)風(fēng)化閃長(zhǎng)玢巖（δμ），黃褐色，巖芯已風(fēng)化呈土狀，可見云母和石英顆粒，遇水易軟化，呈脈狀侵入，屬破碎、較軟巖。區(qū)內(nèi)崩塌、滑坡發(fā)生的主要因素是人類工程活動(dòng)影響和強(qiáng)降雨水流的沖刷作用。礦山開采多在坡體前緣形成高陡臨空面又未及時(shí)防護(hù)，斜坡上的巖土體容易失穩(wěn)而發(fā)生崩塌、滑坡。區(qū)內(nèi)采礦活動(dòng)共形成挖損邊坡15處，孤峰5處，堆渣體6處。

4 礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題現(xiàn)狀特征

礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題主要為三點(diǎn)。①礦山地質(zhì)災(zāi)害，區(qū)內(nèi)廣泛分布陡峭巖質(zhì)邊坡，受節(jié)理、裂隙切割以及爆破震動(dòng)影響，邊坡上巖石松動(dòng)、較為破碎，形成了較多的危巖體。在降雨等不利因素影響下，易形成地質(zhì)災(zāi)害隱患，局部邊坡地段已發(fā)生了崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害。區(qū)內(nèi)崩塌形成機(jī)理主要有滑移式、拉裂式、傾倒式，規(guī)模均為小型。眾多地災(zāi)隱患嚴(yán)重威脅周邊廠礦住宅居民的人身財(cái)產(chǎn)安全。②礦業(yè)活動(dòng)損毀壓占土地資源，礦山開采形成的露天采場(chǎng)，平面呈不規(guī)則的圓弧形，開采邊坡未放臺(tái)階開采，嚴(yán)重挖損土地，礦山關(guān)閉后廢渣大量遺留于礦山周邊以及區(qū)內(nèi)道路旁，以及礦山工業(yè)廣場(chǎng)，均占用大量土地，破壞和占用土地類型為有林地，采礦用地。③植被和地貌景觀破壞，區(qū)內(nèi)植被以低矮灌木為主，間有草本植物，生態(tài)系統(tǒng)較簡(jiǎn)單。礦山露天采場(chǎng)、工業(yè)建筑用地等破壞該區(qū)原有植被，使得部分區(qū)域變?yōu)槁懵稜顟B(tài)。山體的爆破開挖造成巖壁裸露，對(duì)地貌景觀影響嚴(yán)重。為針對(duì)性采取治理措施，分別對(duì)區(qū)內(nèi)各邊坡段進(jìn)行穩(wěn)定性分析，區(qū)內(nèi)邊坡穩(wěn)定性影響因素分內(nèi)外因，內(nèi)因有巖性、巖體結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造等，外因有地形地貌、水、震動(dòng)、自然風(fēng)化及氣候。

5 礦山地質(zhì)環(huán)境治理工程設(shè)計(jì)

工程治理區(qū)共分為兩區(qū)。邊坡地質(zhì)環(huán)境治理區(qū)：對(duì)區(qū)內(nèi)穩(wěn)定性較差的邊坡段、孤峰體進(jìn)行削坡卸載，對(duì)較穩(wěn)定坡段采取清理坡面、清除危巖工程治理措施。BP08等邊坡由于原邊坡體存在滑坡地質(zhì)災(zāi)害隱患，且其坡頂存在廠礦企業(yè)等原因，采取錨索、錨桿加固等支護(hù)措施。邊坡坡面采用掛網(wǎng)噴播灌木復(fù)綠，平臺(tái)采用植樹復(fù)綠，坡頂設(shè)置截水溝。采坑底盤地質(zhì)環(huán)境治理區(qū)：對(duì)區(qū)內(nèi)不穩(wěn)定的堆渣體采取整體削除平整工程，對(duì)削坡卸載的土石方堆填壓實(shí)，反壓于坡腳并以石壩圍護(hù)。宕穴法栽植喬木并于適宜地段設(shè)置排水溝及道路，分述如下。

①降坡卸載工程，以BP05邊坡、GF04孤峰為例，BP05高約60m，按1:0.75坡率削坡，對(duì)沿邊坡分布的突出段、危巖等均采取爆破清除。坡身設(shè)置兩層安全平臺(tái)，寬3m。每段坡高20m左右，坡度約55°。GF04位于CK01、CK02交界處，突入宕口底盤內(nèi)，坡體為兩面坡，巖體風(fēng)化較強(qiáng)烈且形態(tài)狹窄呈刀刃狀。對(duì)其前端狹窄段坡體，爆破削平至宕口底盤；對(duì)其后端較為寬緩段坡體，爆破清除上段風(fēng)化強(qiáng)烈破碎巖體，削平至巖體較為完整的中下段，形成傾斜平臺(tái)，平臺(tái)寬約10m～15m，周邊以1:1坡率進(jìn)行放坡至宕口底盤。②人工清除危巖、清理坡面工程，清除危巖針對(duì)較穩(wěn)定邊坡中上部松散、風(fēng)化巖體，將坡體巖石裂縫裂隙發(fā)育切割較深、松散破碎巖體徹底清理，清方時(shí)盡量采用風(fēng)鎬挖鑿方法，防止對(duì)邊坡面的進(jìn)一步破壞。清理坡面工程主要為順原坡體坡度對(duì)坡面上凹凸部位殘留的碎石、堆渣等進(jìn)行全面清理，防止發(fā)生崩塌落石等危險(xiǎn)，達(dá)到坡面平整且坡腳較為規(guī)整化的目的。③安全護(hù)欄工程，由于治理區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)為景區(qū)一部分，邊坡安全等級(jí)較高。設(shè)計(jì)采取在坡頂位置設(shè)置安全護(hù)欄，主要材料為鐵絲柵欄，高1.5m。④錨索加固工程，對(duì)BP08坡段西段，由于該坡段高40余米、坡度55°～69°，節(jié)理裂隙發(fā)育程度高，且其后為工礦企業(yè)，不可削坡卸載，因該坡段可能沿節(jié)理、裂隙形成滑移面，故該邊坡按現(xiàn)狀坡率清理坡面后，上部坡體采用預(yù)應(yīng)力錨索加固坡體，采用4束鋼絞線（φ15.24～1860），錨孔孔徑130mm，間距5.0×5.0m，錨索與水平面夾角為15°，錨具OVM15-4，采用C30混凝土墊墩板。整個(gè)錨索采用二次灌漿法施工。⑤邊坡截水溝工程。為防止雨水沖刷治理后的坡面，于各邊坡坡頂后5m處設(shè)置截水溝，采用巖質(zhì)裸溝明溝形式，斷面為梯形，上口寬0.5m，底寬0.3m，深0.4m，坡頂坡降比0.9%，側(cè)邊和底部以水泥砂漿抹面。⑥坡面及平臺(tái)復(fù)綠工程坡面綠化采取掛網(wǎng)客土噴播方式復(fù)綠。自坡頂往下鋪設(shè)勾花網(wǎng)，用φ18坡面錨桿將其錨固在巖壁上，預(yù)埋φ50PVC給水管，噴射100mm厚基層土，采用氣力噴播機(jī)把綠化基材與植被種子的混合物按照設(shè)計(jì)厚度均勻噴射到需防護(hù)的掛網(wǎng)坡面。⑦平整回填工程，設(shè)計(jì)利用區(qū)內(nèi)堆積的堆渣、廢石及邊坡削坡卸載爆破、孤峰爆破產(chǎn)生的廢渣集中回填平整，以降低坡度和高低差。平整后的地面整體坡度為8°～17°。堆填方坡體坡降比為1:10～1:8，堆填方邊坡下緣通過(guò)緩坡等措施平緩過(guò)度銜接至自然地形。⑧石壩工程位采坑內(nèi)北部的堆填方邊坡區(qū)域，堆積體坡腳處設(shè)置石壩，防止堆積坡體失穩(wěn)，石壩采用漿砌石塊，內(nèi)側(cè)M7.5水泥砂漿抹面，泄水孔每2m設(shè)一個(gè)，基底深度入中風(fēng)化巖0.6m，設(shè)計(jì)截面：墻高3.0m，頂寬1.0m，迎土面坡率1:0.5，背坡坡率1:1，底部寬5.5m，基礎(chǔ)寬5.5。⑨采坑生態(tài)林恢復(fù)工程，為防止水土流失，盡快恢復(fù)礦山的自然生態(tài)環(huán)境，進(jìn)行人工植樹復(fù)綠，采用種植小葉櫸樹、欒樹復(fù)綠，造林密度為2m×2.5m，苗木規(guī)格：欒樹胸徑5cm、帶土球，小葉櫸樹胸徑4cm、帶土球，采用宕穴法植樹，設(shè)計(jì)樹穴規(guī)格：1.0m×1.0m×1.0m（長(zhǎng)×寬×深），土源為異地取土。養(yǎng)護(hù)期2年。樹間播撒草籽，利于苗木剛栽種的初期涵養(yǎng)水土。草種子有狗牙根，白三葉、百喜草、糖蜜草，豬屎豆等。⑩排水溝工程，底盤區(qū)設(shè)置排水溝，斷面為梯形，上口寬0.8m，底寬0.5m，深度0.5m，壁厚0.3m，坡降比為7%～12%。排水溝每20m設(shè)置沉降縫一道。截、排水溝匯集后流入治理區(qū)內(nèi)主干排水渠，在主干排水溝流出治理區(qū)前設(shè)置沉淀池，尺寸為2.0m×2.0m×1.5m，采用M10漿砌片石砌筑，砌筑厚度為0.3m。沉淀池出口處設(shè)置鐵絲網(wǎng)。?山塘工程為便于蓄水養(yǎng)護(hù)植被，宕口內(nèi)設(shè)置兩處山塘，水域面積800m2，水深2.5m，四周設(shè)置安全護(hù)欄高1.5m。?道路工程，區(qū)內(nèi)鋪設(shè)林間道路與場(chǎng)區(qū)內(nèi)外市政道路相連。路基寬3.0m，路面寬2.0m，路面結(jié)構(gòu)自上而下為30cm碎石路基和20cm泥結(jié)碎石路面。

6 項(xiàng)目預(yù)期目標(biāo)及效益分析

通過(guò)對(duì)該治理區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境的治理，徹底處理了治理區(qū)內(nèi)的礦山地質(zhì)災(zāi)害隱患，根治了水土流失、粉塵污染等，使礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)逐步恢復(fù)，恢復(fù)林地及其他草地面積13.80hm2，明顯改善了治理區(qū)及周邊生態(tài)環(huán)境，提高了土地資源開發(fā)利用價(jià)值，經(jīng)濟(jì)效益顯著。該項(xiàng)目治理改善了瑯琊山風(fēng)景區(qū)周邊環(huán)境，綠化、美化了地貌景觀和園林景觀，消除了“視覺污染”，環(huán)境效益突出。有利于和諧社會(huì)的構(gòu)建和“綠水青山就是金山銀山”理念的具體落實(shí)，具有明顯的生態(tài)效益。