石家庄岭底西山地质环境恢复治理

贾玉琴

(华北有色工程勘察院有限公司， 河北 石家庄 050021)

0 引 言

石家庄西部山前区是西部太行山生态绿色屏障区和中部中心城市及近郊生态环境综合整治区的缓冲区，是石家庄市城市环境的大背景，对于石家庄市及西部山前区的生态环境有着至关重要的影响。

过去对西部山区矿产资源的开发利用为石家庄市乃至河北的经济发展做出了重大的贡献，同时无序的开发利用已经造成了该区严重的地质、生态、环境等问题，严重的影响了石家庄市西部山前区的开发建设，不能满足石家庄市对整个西部山前区的环境要求，因此对西部山区矿山的恢复治理是大势所趋。

岭底西山矿区作为其中典型的露天采场，因采矿产生大量爆破裂隙，再加上卸荷裂隙、风化裂隙，将岩体切割成楔形体、散体状等危岩，严重影响了边坡的稳定性，引发边坡崩塌、错落等一系列地质灾害隐患；同时采矿遗留的剥离物、尾矿、废渣等无序堆积，采坑遍布，使当地生态环境及景观环境遭到严重破坏。

1 工程地质概述

1.1 地形、地貌

岭底西山矿区隶属太行山脉，高程180～340.8 m。区内沟谷发育，沟谷多呈较宽阔U形，有大的沟谷4处，有大的山坡4处。区内大部分基岩裸露，山坡坡度多在20°～40°，部分地段由于采空塌陷和露天开采形成陡崖和高边坡，其最大高差约60 m。矿区外东侧附近是坡积、冲洪积形成的山前倾斜平原，地面标高在160～200 m之间。

1.2 地层及岩性

岭底西山矿区主要出露地层依次为上元古界甘陶河群南寺组第三段第一亚段和滑石蚀变闪长岩，山坡和坡麓地带还分布有第四系残坡积物。南寺组第三段第一亚段岩性主要为白云岩、变质砂岩和板岩互层。蚀变闪长岩受构造控制顺层侵入于白云岩，呈现条带状分布，闪长岩两侧白云岩蚀变为钙质滑石岩、滑石白云岩和滑石蚀变闪长岩。第四系松散岩岩性为含碎石黏性土和含黏性土碎石，为残坡积、坡洪积类型。

1.3 地质构造

鹿泉市处在山西地台隆起、井径凹陷东北边缘、赞皇隆起北部，其构造以线性褶皱为主，并伴随走向断裂。矿区地质构造较简单，其基本形态为走向SW-NE、倾向为北西的单向构造，地层产状较平缓，倾角30°～40°。矿区地段有小型褶皱，节理裂隙发育三组，裂隙开启度较小，延伸长度不大。人工开采边坡和平硐采空区，卸荷裂隙较发育。

2 地质灾害隐患类型

由于该矿区乱采滥掘，开采的时间长且毫无秩序，故存在的病害以坡体稳定问题、地面塌陷、危岩体、危石为主，乱采滥掘乱爆破后形成的新地貌杂乱无章。归纳起来，主要有如下几种类型的病害。

(1) 危岩体。由于岩石自身的结构和爆破成坡时的诸多因素，加之无序开采，造成该区采场边坡、采坑坑壁、采硐硐壁多处出现“探头”式倒坡现象和危岩体。而这部分岩体有的已经出现了松动现象，岩体规模较大，一旦崩落，将直接危及生命财产安全。

(2) 危石。本区有大量危石分布，一旦刮风下雨或受到外部应力作用，将直接危及行人及附近居民安全。

(3) 废石弃渣。矿区废石弃渣有很大一部分堆放于坡脚和采场边缘，一是压占部分土地资源，并且部分弃渣堆放形成高陡砍，随时可能坍塌；二是降雨和地表径流对垃圾冲刷、过滤，浸出有害物质，随水流入土壤和地下水对土壤和地下水造成的污染。

(4) 植被破坏。乱采滥掘后造成大量白茬面存在，水土保持能力低、山体风化严重，植被破坏严重。

3 边坡稳定性预测

根据矿区实际情况，立足于边坡稳定性现状，以定性评价为主，即以采用地质综合分析法为主，辅以岩质边坡容许坡度经验法、赤平极射投影法,对该矿区采场16的边坡稳定性进行综合评价。

(1) 地质综合分析法。根据现场调查，采场16斜坡坡角69°，高度50 m；边坡为岩质边坡，岩性主要白云岩，岩体较完整，岩体致密坚硬，锤击声脆。岩石风化成度为中等风化，在自然条件下坡体(岩体)稳定性良好。局部边坡岩体由于节理切割呈镶嵌状，在坡角处局部可见少量崩塌物。综上所述，预测采场16斜坡处于基本稳定状态。

(2) 岩质边坡容许坡值。采场16岩体为中等风化，节理裂隙很少，岩体较完整，节理主要为分布于坡面的爆破裂隙。根据岩质边坡容许坡值及经验法可得出边坡高度40 m以内坡度经验允许坡度63°～73°，采场16边坡的高度大于40 m，国内没有相关经验参考数据。从现场调查来看，边坡从形成到现在已经过去了几十年，采场边坡仍处于基本稳定状态，仅坡面局部地段分布一些危岩，坡底偶见少量崩塌物。综合分析预测该采场边坡在自然条件下处于基本稳定状态。

(3) 采场16边坡赤平极射投影图见图1，结构面及其组合交棱线与倾向、倾角的关系见表1和表2。

表1 采场16结构面

分析可知，该边坡为反向边坡，坡体基本稳定；由于人工爆破及节理切割，在坡面上存在少量危岩，为基本稳定坡。

图1 采场16边坡赤平极射投影

组合交棱线倾向/(°)倾角/(°)P—L11711P—L21907P—L317638L1—L2207L1—L321920L2—L316140

4 治理工程措施

经过详细调查和边坡稳定性预测，最终确定采用如下技术措施对岭底西山进行地质环境治理：

(1) 首先对采场边坡危岩体、坡面浮石及危石进行清理;

(2) 采场边坡危岩体很大且不稳定，刷方无法进行，采用预应力锚索进行加固；

(3) 有规模较大的危岩体，清理后会影响到上级或下级坡体的稳定时，采用锚杆加固；

(4) 岩面破碎但无整体坍塌，局部有滚石时，采用SNS柔性主动防护网防护；

(5) 对修整后的坡面及地面，进行植树、 植草绿化，恢复植被，美化环境。

其中技术难度最大的治理措施是预应力锚索和SNS柔性主动防护网。

4.1 预应力锚索

预应力锚索的结构如图2所示，其施工技术要求及设计参数如下：

(1) 施工顺序应先施工锚索，然后凿出岩坑，再放置钢板，最后锚索张拉、锁定，封闭锚头；

(2) 锚墩采用25 cm×25 cm×2.5 cm钢板，以C20砼封闭，厚10 cm，整个锚墩嵌入坡体中；

(3) 锚索设计荷载为800 kN，锁定荷载600 kN,张拉分五级进行，分别为设计为荷载的0.25，0.5，0.75，1.0，1.1倍，设计参数见表3；

表3 锚索设计参数

(4) 锚索材料采用高强度、低松弛预应力钢绞线;

(5) 锚索孔位测放力求准确，偏差不得超过±1 cm，钻孔倾角允许误差±2°;

(6) 锚索终孔孔径均为130 mm(90 mm)，成孔后的孔径不得小于该值;

(7) 锚索(杆)孔内灌注水泥砂浆，水灰比0.4～0.45，灰砂比1∶1，砂浆体强度不低于30 MPa。采用从孔底到孔口返浆式注浆，注浆压力不低于0.25 MPa。

图2 预应力锚索结构

4.2 SNS柔性主动防护网

SNS柔性主动防护网的结构如图3所示。

(1) 清除坡面防护区域内的危石及浮石，对不利于施工安装和影响系统安装后正常功能发挥的局部地形(局部堆积体和凸起体等)进行适当修整。

(2) 放线测量确定锚杆孔位，在孔间距允许的调整量范围内,尽可能在低凹处选定锚杆孔位；对非低凹处或不能满足系统安装后尽可能紧贴坡面的锚杆孔，应在每一孔位处凿一深度不小于锚杆外露环套长度的凹坑，一般口径20 cm，深20 cm。

(3) 锚杆孔孔深应大于设计锚杆长度5～10 cm,孔径不小于52 mm； 当局部孔位处因地层松散或破碎而不能成孔时，可以采用断面尺寸不小于0.4 m×0.4 m的C15砼基础置换不能成孔的岩土段。

(4) 注浆并插入锚杆，采用标号不低于M20的水泥砂浆，宜用灰砂比1∶1～1∶1.2、水灰比0.45～0.50的水泥砂浆或水灰比0.45～0.50的纯水泥浆，水泥宜用42.5普通硅酸盐水泥，优先选用粒径不大于3 mm的中细砂。

(5) 安装纵横向张拉绳,张拉紧后两端各用2～4个绳卡与锚杆外露环套固定连接。

(6) 从上向下铺挂格栅网，格栅网间重叠宽度不小于5 cm,两张格栅网间以及必要时格栅网与张拉绳间用Φ1.5 mm铁丝进行扎结，当坡度小于45°时,扎结点间距一般不得大于2 m，当坡度大于45°时，扎结点间距一般不得大于1 m。

(7) 从上向下铺设钢绳网并缝合,缝合绳为Φ8 mm钢绳，每张钢绳网均用一根长约31 m(或27 m)的缝合绳与四周支撑绳进行缝合并预张拉,缝合绳两端各用两个绳卡与网绳进行固定联结。

图3 SNS主动防护网结构

5 结 论

对石家庄西部山前岭底西山矿区地质环境现状进行了详细的调查，确定了地质灾害隐患的类型，以消除灾害为先，防治与恢复并重为指导思想，遵循“动态设计，信息化施工”的原则，进行了设计和施工。目前该工程已实施完毕，地质环境已得到较好的修复。本工程为石家庄建设西部太行山生态绿色屏障区及近郊生态环境综合整治区的缓冲区奠定了基础。

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