露采矿山地质环境治理设计方案探究

李青松

（1.河南省有色金属矿产探测工程技术研究中心，河南 郑州 450000；2.河南有色岩土工程有限公司，河南 郑州 450000）

林州市凤凰新城A区（凤凰苑）项目位于林州市长春大道东段路北、通往蒋里村规划路（凤凰城西路）西侧，占地面积22717.00m2，为改善林州市凤凰新城A区（凤凰苑）周边废弃矿山生态环境，消除项目区内的地质灾害隐患，恢复并改善项目区周边地形地貌景观，需要对林州市凤凰新城A区（凤凰苑）边坡进行治理。通过对林州市凤凰新城A区（凤凰苑）西部边坡生态环境修复工程，可避免高陡边坡的危岩、地形地貌景观破坏和植被破坏等对土地、边坡底部凤凰苑小区居民生命财产安全的威胁，使矿山周围的生态环境得到恢复，达到改善矿区生态环境、居住环境、视觉环境和投资环境，增加林草地面积，促进林州市经济的可持续发展的目的。

1 露采矿山所引发的地质环境问题概述

（1）露采矿山所引发的地质问题。第一，露天进行矿山开采不但会对周边范围植被以及地质地貌的景观造成破坏，引发边坡的失稳以及水体和土壤的污染，同时还会对周边大量土地资源造成破坏，能够转变土地的性能，从而引发水土流失问题，严重情况下会影响周边关键性基础设施，也会对人们正常生活环境造成影响，加速生态环境的恶化，对于矿山周边人们环境质量造成非常大的影响[1]；第二，露天进行矿山开采会对山体造成破坏，开采过程会破坏山体地貌，开采后会留有采石坑、挖掘面等，使得生态地质环境造成恶化。例如在进行采石场露天开采过程中，不但会对周边地质地貌景观造成破坏，同时也会引发非常大的环境污染，另外也会影响到大气降水对于地下水的有效补给。在对深凹型采石场进行开采过程中需要抽取大量地下水，容易造成周围的地面塌陷，同时也会引发碎石场周边较为严重的粉尘污染。

（2）露采矿山地质环境保护。第一，在对矿山地质环境进行保护过程中需要遵照“矿产资源开发”以及“环境保护”并重的基本原则，要确保矿山开发和保护同时进行，在矿山地质环境保护中要满足“降低污染量、提升资源循环利用”的基本要求，从而最大程度上降低甚至避免矿山开发所造成的地质环境问题。第二，在进行露天矿山开采过程中需要采取内排以及剥离—排土—造地—复垦一体化的技术方式，为了降低对地表环境的影响，对于含有植物种子、腐殖土等相对松散的覆盖层要进行统筹安排，在将其剥离表层土之后要将其独立存放并进行保护，以便复垦时再次使用。另外，要按照地层具体条件设定合适的坡角，防止出现崩塌、滑坡以及裂缝的情况。同时为了避免矿山闭坑之后种植土受到冲刷而流失，在矿山开采时需要在每一个开采平台边缘位置设置岩石墙，设置种植槽，同时要加强场区范围内的绿化，避免发生水土流失的问题[2]。第三，在对矿山进行闭坑时，可以通过弃土以及岩石墙来实施，不但便于矿山企业的施工，同时也能够节省大量资金，具有非常好的社会效益以及经济效益。

2 矿山地质环境治理设计方案

2.1 设计原则

在充分掌握地质灾害危害特点、地貌景观及土地资源破坏特点及程度的基础上，利用科学的方法和手段，治理工程措施必须遵循“安全可靠、技术可行、经济合理、施工方便、确保质量、保护环境”的总原则。主要遵循以下原则：第一，工程治理设计以恢复生态环境为主，消除矿山地质灾害隐患，确保建设场地周边安全。第二，工程治理设计应依山就势，重点突出；采用先进方法技术，使工程达到安全、经济、美观和适用。第三，生物工程设计以适应当地气候、环境条件的树种为主，考虑视觉效果。

2.2 工程总体布置

矿山的主要地质环境问题为危岩崩塌、地形地貌景观破坏及土地资源的影响和破坏等。针对矿山的主要地质环境问题，遵循“全面调查，重点治理”的原则，林州市凤凰新城A区（凤凰苑）西部边坡生态环境修复工程采取削坡、截排水沟、生态绿化、浆砌挡土墙、标志碑等工程措施。

2.3 矿山地质环境治理工程分项设计

（1）削坡。根据治理区的工程地质条件、生态环境条件和矿山开采造成的地质环境问题，为了确保整治后边坡的稳定，需对整个边坡进行削坡。坡度降低至70°，每削7m设置一个3.5m宽平台，共有8个平台，T1平台位于坡顶，以标高410m削平，面积966m2，T8平台较宽，宽约3.5m～30m，其他平台均3.5m宽（如图1所示）。场地整形之后，建筑物外轮廓线到边坡底部的最小距离约18m，工程量如表1所示。

表1 削坡工程量统计表

图1 边坡治理部分剖面图

（2）截排水沟。坡顶设置一道截水沟，边坡两侧各设置一道排水沟，截水沟全长约216m，排水沟全长约173m。截排水沟采用底宽100cm，高度70cm，排水沟断面结构为矩形（图2）。截排水沟采用C25混凝土浇筑，每10m，设2cm宽伸缩缝，缝内填沥青油毛毡。

图2 截排水沟大样图

第一，降水参数选取。据《河南省暴雨参数图集》，治理区最大年降水量为1081mm，多年平均降水量659.4mm，最大日降水量为248.9mm，最大1小时降水量为71.7mm。第二，汇流水量计算。①汇流面积：滑坡体后缘截水沟的汇流面积约20197m2；②坡面水力坡降i：在估测截水沟排水坡面斜长L1和斜坡角度α，得到坡面水力坡降i：i=0.28；③确定地表径流系数Ψ：按《室外排水设计规范》（GB50014-2006）表3.2.2-1确定地表径流系数。滑坡表面为非砌土面，Ψ取0.3。④设计降雨强度Sp：采用对一小时内最大降水量的统计，设计降雨强度取：Sp=120mm/h。⑤计算设计汇流量Q：据《滑坡防治工程设计与施工技术规范》（DZ/T0219-2006）6.2.1.2（5），设计汇流量计算公式为：。

式中：Qp—设计地表水汇流量，m3/s；φ—径流系数，取0.3；Sp—设计降雨强度，取120mm/h；F—汇水面积，分别取0.0202km2；代入相关数据计算得Qp=0.727 m3/s。

第三，断面验算。流量计算根据《滑坡防治工程设计与施工技术规范》（DZ/T0219-2006）6.2.1.5(6)、（9）公式计算：

式中：Q—过流量（m3/s）；W—过流断面面积，0.16m2；i—水力坡降，取0.28；C—流速系数（m/s）；R—水力半径（m）,0.133；n—糙率，取0.013。

拟定截排水沟Q—W断面面积：b×h=0.4×0.4=0.16m2；拟定截排水沟过流量Q计算结果如下：Q=1.697m3/s。

经验算，拟定断面尺寸符合规范并满足截水要求。

（3）生态绿化。每级平台底部覆渣土0.4m厚，渣土采用削坡的渣土，上部覆土0.6m厚，2.9m宽，紧挨坡面种植爬山虎，爬山虎间距1m×1m，长度不小于1m，逐级种植火炬树和大叶女贞，株行距2m，树高2m～3m，胸径5cm～6cm，开挖树坑不小于0.6×0.6×0.6m[3]。

（4）浆砌挡土墙。在每级平台外侧，砌筑一道宽0.6m，高1m浆砌挡土墙，总长1672.5m，浆砌块石采用削坡的，浆砌挡土墙工作量见表2。浆砌挡土墙需要1003.5m3石块，削坡下来的石块还剩余117505.5m3，由林州市人民政府安排，不允许私卖。

表2 浆砌挡土墙实物工作量一览表

3 结语

本文主要以林州市凤凰新城A区（凤凰苑）西部边坡生态环境修复工程为例阐述了露采矿山地质环境治理设计方案方面的内容，重点从削坡、截排水沟、生态绿化、浆砌挡土墙等方面阐述了环境治理方式。通过本文的介绍能够对类似地质环境治理提供一定参考和帮助，对于降低矿山开采污染具有现实意义。