矿山生态环境治理工程设计方案

唐国强，靳贝贝，李远心

（1.杭州市勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 310012；2.河南省地质矿产勘查开发局第三地质勘查院，河南 郑州 451464；3.中色科技股份有限公司，河南 洛阳 471000）

1 工程概况

杭州萧山大园石料厂矿山为露天开采矿山，创建于1968年8月，矿山关停后，遗留了一段人工开挖边坡及弃渣堆填边坡，边坡整体呈开口北西的“C”形，坡面未经治理或复绿。该次治理包括大园矿山和西北侧一老宕口。目前，矿山边坡坡底线长约1200m，边坡高10～155m，边坡一般坡度为55～75°，局部直立甚至反坡。除东南侧上部遗留有多级开采平台外，其余边坡均为一级坡；开采平台均为缓坡，坡度为10～30°，宽4～20m；宕底现基本为空地，高程为6～24m；矿区东北角坡底为航民发电厂，最近距离约20m。矿区坡面、宕底均裸露，基本无植被覆盖，边坡在杭甬高速、八柯线可视范围内，且边坡存在岩体崩塌等地质灾害。

2 设计方案总体思路

（1）对矿区南侧和西侧边坡（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区段）进行分台阶削坡；削坡后清理干净坡面浮石、危岩，坡面采用喷混植生进行绿化，并在坡脚设置浆砌块石挡墙进行护坡脚，墙后进行覆土绿化。

（2）对矿区东侧边坡（Ⅳ区段），清理坡面堆渣及坡面浮石、危岩，坡面采用SNS主动柔性防护网进行加固，坡底设置平台，削坡至6m标高，平台和削坡形成边坡采用喷混植生进行绿化，并在坡脚设置浆砌块石挡墙进行护坡脚，墙后进行覆土绿化。

3 工程措施及技术要求

3.1 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区段分台阶削坡

对南侧、西侧边坡（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区段），按照1∶0.75的坡率（坡顶土层1∶1）进行分台阶削坡，底标高为6m，每级台阶高15m，台阶宽4m，平台高程为+21m、+36m、+51m、+66m、+81m、+96m、+111m、+126m。根据大园矿山开采工艺，该次削坡采用中深孔爆破结合浅孔爆破，终了坡面采用预裂爆破，预裂爆破后坡面效果如图1所示。

施工前利用宕面北侧山坡已修筑的简易施工道路供施工机械上至坡顶位置，然后由上而下分层、分台阶、分段施工；落渣方式采用机械平面倒渣和坡面溜渣方式；坡底石渣采用机械挖装，汽车外运。

图1 预裂爆破后坡面效果

该工程部分区域削坡需采用爆破工艺，需爆破铲除的岩体厚度差异很大，同时要求尽量减少对周边岩体及构筑物的振动破坏，因此需要根据爆破岩体所处的不同位置和不同体量，采取不同的爆破形式。爆破作业必须严格按《爆破安全规程》（GB 6722—2014）和《民用爆炸物品安全管理条例》（国务院令第466号）的有关规定执行。

3.2 宕底平整

根据委托要求和宕底现状，为便于后期土地利用，该次宕底平整至统一标高6m；在Ⅳ区段现状坡底预留5～12m平台后，按1∶0.75的坡率削坡至标高6m。

据调查，宕底原为一缓坡，后在宕底大部区域堆填了1.5～5m厚的建筑垃圾。经CASS7.0软件三角网法计算可知，宕底区域需开挖方量为1902249m3，需平整场地面积为209256m2。挖方上部主要为堆填的建筑垃圾、土层和矿渣，下部为中风化岩体，宕底上部覆盖平均厚度按3m计算，该次宕底开挖堆积体582201m3，岩石方量为1320048m3，回填方量为1397m3；Ⅳ区段坡底削坡均为中风化岩石，方量为21170m3。

因宕底为后期回填建筑垃圾，高低不平，计算误差可能较大，要求后期施工期间按实核算；且要求施工队进场前对该部分建筑垃圾先清理、集中堆放，并在后期场地平整时就地回填，分层碾压压实，分层厚度≤0.5m。

3.3 清坡

对边坡坡面自上而下进行人工清坡，并清除Ⅳ区段坡顶2m范围内乔（灌）木，清除坡顶、坡面危岩体和浮石（土），对清除不掉的危岩体需进行标记，便于后期加固。清坡完成后，应通知设计、监理到场进行中间验收，并对仍然存在的危岩体进行现场确认，确定随机锚杆加固方案。

（1）浮土浮石采用人工直接撬除法。在安全员的监督下，同一水平操作平台上，工人身系安全绳，用撬棍自上而下采用“一看二鼓三橇”的作业方法，进行浮石浮土的清理。对于较大的孤石，事先采用风镐破碎使其成小块。

（2）危岩体采用人机配合的方法进行清除作业。主要是通过机械钻孔、钢契挤压分层破碎。破碎时应自上而下逐层破碎，每层破碎厚度为0.3～0.5m，每破碎一层后，将碎石清除干净，再进行下一层破碎，直至全部清除。

3.4 坡脚挡墙

（1）挡墙设置于坡脚，墙型选用标准图集04J008中ZJB2号直立式挡墙，具体尺寸如表1所示。挡墙采用浆砌块石砌筑，块石强度≥MU40，黏结砂浆强度≥M10。墙顶、底分别设置100mm厚C20素混凝土压顶、垫层，外墙面用M10砂浆勾缝。挡墙基础埋深520mm，需置于强风化基岩面上，部分区域需适当加深基础埋深，使之置于基岩面上。在挡墙后回填种植土，种植红叶石楠，规格为H80P60，株距为1.5m。

表1 直立式挡墙参数表 单位：mm

（2）浆砌块石护墙采用坐浆法施工，水泥砂浆采用机械拌合，块石应采用冻融破损率＜1%，不易风化、软化的硬质岩，最小块径不宜＜200mm，表面清洗干净，水泥砂浆每层铺设厚度≥100mm，浆砌块石间应采用跌板将水泥砂浆密实灌浆，严禁干砌。

（3）挡墙每隔20m设置一道沉降（伸缩）缝，缝宽30mm，内嵌沥青麻筋，嵌深150mm。地形及地层条件变化处应增设沉降（伸缩）缝。

（4）挡墙设置2排泄水孔，水平间距为2.0m，下排孔口中心距离场平0.3m，泄水孔采用φ50PVC管内衬，外5°倾斜，墙后伸入级配碎石或卵砾石（反滤层）200mm，预留透水孔并采用土工布包裹，反滤层下回填压实黏土。

3.5 SNS主动柔性防护网

Ⅳ区段边坡坡面（除削坡形成区域外）采用SNS主动柔性防护网进行加固。防护网锚杆采用强度为1770MPa的2φ16热镀锌钢丝绳锚杆，锚杆水平间距Sxj=4.50m，竖向间距Syj=4.50m。锚杆位置可根据现场具体情况做适当调整，局部有危岩体位置需加设锚杆。锚杆长度为4～6m，其中坡顶三排锚杆和平台下2排锚杆长6m，其余锚杆长4m（如碰到有危岩体的坡面，应适当加长）。在坡顶防护网外包2m，在平台位置防护网外包0.5m。

锚杆孔应采用机械钻孔，锚杆倾角一般为20°，坡顶和平台翻边锚杆角度为45°，锚杆孔径不得＜60mm，孔位误差＜20mm，孔深误差＜50mm，锚杆倾角α偏差＜1°。锚杆孔位处坡面需凿一深度不小于锚杆外露环套长度的凹坑，口径为200mm，深200mm。待防护网穿好固定成型后，凹坑内浇筑C20混凝土保护层，厚度 ≥50mm。

3.6 喷混植生

喷混植生厚度为12cm（营养土层10cm，种子土层2cm）并设置横向管状植生带。混合营养土基质材料配比及种子土植物种子配比如表2和表3所示。固土采用14#镀PVC菱形铁丝网（铁丝直径为2mm，网眼尺寸为50mm×50mm），搭接宽度为100mm。网钉一般采用L型φ12L400mm锚钉（涂防腐沥青），梅花状布设，横、纵向间距为0.5m；网片搭接处采用φ16L800mm@1000主锚钉。设计养护期为2年，定期进行喷灌等养护工作。

表2 混合营养土基质材料配比 单位：g

表3 种子土植物种子配比表 单位：g

4 结论

该次治理工程主要施工量为削坡、清坡、宕底平整、坡脚挡墙、边坡绿化等。通过该方案的实施，可彻底消除边坡潜在的崩塌、危岩等地质灾害隐患，创造一个安全的环境。矿山治理后，可有效防止矿区边坡滑坡、崩塌等地质灾害隐患，避免、减少地质灾害事故发生，保障人身安全，避免财产损失。通过治理，改善了当地生态地质环境，同时可开发整理土地面积约209256m2（约合313.9亩），将有效缓解当地用地紧张的矛盾。