安徽某矿山地质环境治理工程勘查设计方案浅述

侯金秋

（安徽工程勘察院，安徽 合肥 230011）

1 矿山概况

该废弃矿山位于安徽省某城市近郊风景区周边，始于上世纪五、六十年代，其后长期处于开采状态，九十年代末关闭。矿区的地形地貌、地质环境受到严重破坏，制约了城镇发展，近年来连续出现崩塌、滑坡等矿山地质灾害问题，故对该矿山进行综合治理[1]。该矿山治理目标为：在确保边坡地质安全基础上，以尽量少的治理工程费用，消除治理区内地质灾害隐患；改善美化自然生态环境，为该区可持续发展创造条件。

2 地质环境背景

该区属北亚热带湿润气候区，长江水系。海拔25m～200m，位于沿江丘陵地貌，微地貌为岗地、低丘。地表主要为残积物、坡积物，部分山地基岩出露。地表耕植层薄，土壤为黄棕壤，质地为粉质粘土夹碎石，厚0.3m～3.0m，有机质含量低。植被主要有草地、灌木、松树、榉树等。地层区划属扬子地层区下扬子地层分区，主要为寒武系上统琅琊山组（∈3ln）、奥陶系下统分乡组（O1f），第四系上更新统戚咀组（Qp3q）及全新统丰乐镇组（Qhf）。区内大面积分布燕山期侵入的闪长玢岩体，岩株成近南北向分布，围岩为寒武至奥陶系碳酸盐岩，呈岩枝或岩脉穿插于碳酸盐岩中，出露于地表。岩体结构节理面分3大组节理：①走向26°～44°；②走向75°～79°；③走向275°～340°，①组节理占优势。工程岩组为较坚硬中厚层状碳酸盐岩岩组，中风化灰岩，抗压强度34.2MPa～44.5MPa；裂隙块状岩浆岩岩组，强风化脉状闪长玢岩，抗压强度16MPa～28MPa。区内含水岩组为松散岩类孔隙含水岩组、碳酸盐岩裂隙岩溶含水岩组和岩浆岩裂隙含水岩组，地下水水位埋深为3.45m～12.0m，水化学类型HCO3-Na·Ca型，溶解性总固体一般为0.2g/l～1.0g/l。区内地下水对混凝土结构具微腐蚀性。区地震基本烈度为Ⅵ度，属中弱发震区。区域人类工程活动主要为矿山开采、工程建设等。

3 矿山地质环境治理勘查

该矿山地质环境及地质灾害调查精度为1：2000，调查路线间距为50m。查明区内岩石结构、坡体类型、裂隙的分布、发育程度及特征；实地测量危岩体的分布、几何形态及其规模，调查危岩裂隙、裂缝分布的位置、长度、宽度及深度。对滑坡、崩塌区段，详查滑坡体、崩塌体及周边地形、地貌、地层、地质构造、露头岩石产状，节理裂隙发育情况，滑坡变形引起的裂缝情况。该矿山工程勘探工作包含工程地质钻探、岩芯管取芯、重型动力触探试验、岩土及地下水取样等工作[2]。勘查布孔原则为沿滑坡、崩塌发育的边坡段平行坡面倾向布置勘探线，勘探线间距20m～30m。据调查勘探成果，区内工程地质层为：①层杂填土，层厚0.30m～14.20m，为粉质粘土夹碎石，杂色、中密、稍湿、均匀性差。②层（Qp3q）残坡积土，层厚0.20m～3.10m，为碎石土，黄褐色、中密-密实、稍湿，碎石粒径2cm～10cm不等，含量约30%～55%，充填物为多为粉质粘土和杂粒砂。③-1层（O1f）中风化灰岩，灰色，岩芯呈短柱状，发育硅质条带或硅质结核，层理结构明显、偶见溶孔、溶槽，属较完整、较坚硬岩。③-2层（∈3ln）中风化灰岩；青灰色，岩芯呈柱状，中厚一块层状，发育少量裂隙，局部发育方解石脉，属较完整、较坚硬岩。④层强风化闪长玢岩（δμ），黄褐色，岩芯已风化呈土状，可见云母和石英颗粒，遇水易软化，呈脉状侵入，属破碎、较软岩。区内崩塌、滑坡发生的主要因素是人类工程活动影响和强降雨水流的冲刷作用。矿山开采多在坡体前缘形成高陡临空面又未及时防护，斜坡上的岩土体容易失稳而发生崩塌、滑坡。区内采矿活动共形成挖损边坡15处，孤峰5处，堆渣体6处。

4 矿山地质环境问题现状特征

矿山地质环境问题主要为三点。①矿山地质灾害，区内广泛分布陡峭岩质边坡，受节理、裂隙切割以及爆破震动影响，边坡上岩石松动、较为破碎，形成了较多的危岩体。在降雨等不利因素影响下，易形成地质灾害隐患，局部边坡地段已发生了崩塌、滑坡地质灾害。区内崩塌形成机理主要有滑移式、拉裂式、倾倒式，规模均为小型。众多地灾隐患严重威胁周边厂矿住宅居民的人身财产安全。②矿业活动损毁压占土地资源，矿山开采形成的露天采场，平面呈不规则的圆弧形，开采边坡未放台阶开采，严重挖损土地，矿山关闭后废渣大量遗留于矿山周边以及区内道路旁，以及矿山工业广场，均占用大量土地，破坏和占用土地类型为有林地，采矿用地。③植被和地貌景观破坏，区内植被以低矮灌木为主，间有草本植物，生态系统较简单。矿山露天采场、工业建筑用地等破坏该区原有植被，使得部分区域变为裸露状态。山体的爆破开挖造成岩壁裸露，对地貌景观影响严重。为针对性采取治理措施，分别对区内各边坡段进行稳定性分析，区内边坡稳定性影响因素分内外因，内因有岩性、岩体结构、地质构造等，外因有地形地貌、水、震动、自然风化及气候。

5 矿山地质环境治理工程设计

工程治理区共分为两区。边坡地质环境治理区：对区内稳定性较差的边坡段、孤峰体进行削坡卸载，对较稳定坡段采取清理坡面、清除危岩工程治理措施。BP08等边坡由于原边坡体存在滑坡地质灾害隐患，且其坡顶存在厂矿企业等原因，采取锚索、锚杆加固等支护措施。边坡坡面采用挂网喷播灌木复绿，平台采用植树复绿，坡顶设置截水沟。采坑底盘地质环境治理区：对区内不稳定的堆渣体采取整体削除平整工程，对削坡卸载的土石方堆填压实，反压于坡脚并以石坝围护。宕穴法栽植乔木并于适宜地段设置排水沟及道路，分述如下。

①降坡卸载工程，以BP05边坡、GF04孤峰为例，BP05高约60m，按1:0.75坡率削坡，对沿边坡分布的突出段、危岩等均采取爆破清除。坡身设置两层安全平台，宽3m。每段坡高20m左右，坡度约55°。GF04位于CK01、CK02交界处，突入宕口底盘内，坡体为两面坡，岩体风化较强烈且形态狭窄呈刀刃状。对其前端狭窄段坡体，爆破削平至宕口底盘；对其后端较为宽缓段坡体，爆破清除上段风化强烈破碎岩体，削平至岩体较为完整的中下段，形成倾斜平台，平台宽约10m～15m，周边以1:1坡率进行放坡至宕口底盘。②人工清除危岩、清理坡面工程，清除危岩针对较稳定边坡中上部松散、风化岩体，将坡体岩石裂缝裂隙发育切割较深、松散破碎岩体彻底清理，清方时尽量采用风镐挖凿方法，防止对边坡面的进一步破坏。清理坡面工程主要为顺原坡体坡度对坡面上凹凸部位残留的碎石、堆渣等进行全面清理，防止发生崩塌落石等危险，达到坡面平整且坡脚较为规整化的目的。③安全护栏工程，由于治理区规划设计为景区一部分，边坡安全等级较高。设计采取在坡顶位置设置安全护栏，主要材料为铁丝栅栏，高1.5m。④锚索加固工程，对BP08坡段西段，由于该坡段高40余米、坡度55°～69°，节理裂隙发育程度高，且其后为工矿企业，不可削坡卸载，因该坡段可能沿节理、裂隙形成滑移面，故该边坡按现状坡率清理坡面后，上部坡体采用预应力锚索加固坡体，采用4束钢绞线（φ15.24～1860），锚孔孔径130mm，间距5.0×5.0m，锚索与水平面夹角为15°，锚具OVM15-4，采用C30混凝土垫墩板。整个锚索采用二次灌浆法施工。⑤边坡截水沟工程。为防止雨水冲刷治理后的坡面，于各边坡坡顶后5m处设置截水沟，采用岩质裸沟明沟形式，断面为梯形，上口宽0.5m，底宽0.3m，深0.4m，坡顶坡降比0.9%，侧边和底部以水泥砂浆抹面。⑥坡面及平台复绿工程坡面绿化采取挂网客土喷播方式复绿。自坡顶往下铺设勾花网，用φ18坡面锚杆将其锚固在岩壁上，预埋φ50PVC给水管，喷射100mm厚基层土，采用气力喷播机把绿化基材与植被种子的混合物按照设计厚度均匀喷射到需防护的挂网坡面。⑦平整回填工程，设计利用区内堆积的堆渣、废石及边坡削坡卸载爆破、孤峰爆破产生的废渣集中回填平整，以降低坡度和高低差。平整后的地面整体坡度为8°～17°。堆填方坡体坡降比为1:10～1:8，堆填方边坡下缘通过缓坡等措施平缓过度衔接至自然地形。⑧石坝工程位采坑内北部的堆填方边坡区域，堆积体坡脚处设置石坝，防止堆积坡体失稳，石坝采用浆砌石块，内侧M7.5水泥砂浆抹面，泄水孔每2m设一个，基底深度入中风化岩0.6m，设计截面：墙高3.0m，顶宽1.0m，迎土面坡率1:0.5，背坡坡率1:1，底部宽5.5m，基础宽5.5。⑨采坑生态林恢复工程，为防止水土流失，尽快恢复矿山的自然生态环境，进行人工植树复绿，采用种植小叶榉树、栾树复绿，造林密度为2m×2.5m，苗木规格：栾树胸径5cm、带土球，小叶榉树胸径4cm、带土球，采用宕穴法植树，设计树穴规格：1.0m×1.0m×1.0m（长×宽×深），土源为异地取土。养护期2年。树间播撒草籽，利于苗木刚栽种的初期涵养水土。草种子有狗牙根，白三叶、百喜草、糖蜜草，猪屎豆等。⑩排水沟工程，底盘区设置排水沟，断面为梯形，上口宽0.8m，底宽0.5m，深度0.5m，壁厚0.3m，坡降比为7%～12%。排水沟每20m设置沉降缝一道。截、排水沟汇集后流入治理区内主干排水渠，在主干排水沟流出治理区前设置沉淀池，尺寸为2.0m×2.0m×1.5m，采用M10浆砌片石砌筑，砌筑厚度为0.3m。沉淀池出口处设置铁丝网。⑪山塘工程为便于蓄水养护植被，宕口内设置两处山塘，水域面积800m2，水深2.5m，四周设置安全护栏高1.5m。⑫道路工程，区内铺设林间道路与场区内外市政道路相连。路基宽3.0m，路面宽2.0m，路面结构自上而下为30cm碎石路基和20cm泥结碎石路面。

6 项目预期目标及效益分析

通过对该治理区矿山地质环境的治理，彻底处理了治理区内的矿山地质灾害隐患，根治了水土流失、粉尘污染等，使矿区生态系统逐步恢复，恢复林地及其他草地面积13.80hm2，明显改善了治理区及周边生态环境，提高了土地资源开发利用价值，经济效益显著。该项目治理改善了琅琊山风景区周边环境，绿化、美化了地貌景观和园林景观，消除了“视觉污染”，环境效益突出。有利于和谐社会的构建和“绿水青山就是金山银山”理念的具体落实，具有明显的生态效益。