矿山地质环境恢复治理工程施工技术与现实意义

■李志明

（广东肇庆广地爆破工程公司广东肇庆526020）

矿山地质环境恢复治理工程施工技术与现实意义

■李志明

（广东肇庆广地爆破工程公司广东肇庆526020）

随着广东省肇庆市端州城区的城市规划发展，于九十年代停采、位于城东新区的广东省肇庆市端州区黄岗镇马头岗石场矿山因开采对地形地貌、景观等地质环境影响明显，影响肇庆市市容市貌，与城市规划极不相适应，最重要的是对矿区下方为武警五中队楼房和工业区人员生命构成严重的安全隐患，为消除潜在矿山地质灾害安全隐患，恢复地形地貌，急需对矿山进行恢复治理。

石场矿山 锚杆格构梁 培土植生 资源效益

1 工程概况

1.1 地理位置

广东省肇庆市端州区黄岗镇马头岗石场矿山位于广东省肇庆市中心310。方向，直距约1KM，地处端州区端州一路市武警五中队营房和工业区东侧，行政区划属肇庆市端州区黄岗镇管辖，马头岗石场西距端州一路约100m，距G321国道约800m。

1.2 场地地质条件

1.2.1 地形地貌

治理区域为丘陵地形地貌区，地势呈东南高北西低，最大相对高差约159m，当地最低侵蚀基准面标高约9m，矿山开采边坡相对高差约82m，坡度40～80°，局部为陡崖，采场外植被发育，但场地内大部分坡面岩石裸露，部分坡面上见稀疏乔、灌木杂草。

1.2.2 气象条件

该项目所在肇庆市地处亚热带季风气候区，多年平均气温22.2℃，多年月平均最高气温26℃，极端最高气温38.7℃（2000年8月17日），极端最低气温-1.0℃（2005年1月11日）。降雨充沛，降雨量主要集中在4～9月份，占全年的80%左右，年均降雨量1841.0mm，年平均雨日数168天，历年最大降雨量2952.5mm（2004年），历年最小降雨量1099.1mm（1996年），最大一日降雨量216.3mm（2001年9月30日），最大一小时降雨量102.3mm（1996年4月19日）。年平均蒸发量1432～1738mm，年均相对湿度78%。

2 矿山环境地质条件

矿山边坡岩土层从上到下划分为：第四系冲洪积层（Q4al+pl）、第四系残坡积层（Q4dl+el）及泥盆系春湾组（Dch）。分述如下：

2.1 第四系冲洪积层（Q4al+pl）

①碎石土：分布于西部坡脚，黄色，碎石含量50～60%，成分为强-中风化粉砂岩、砂岩，块径1～10cm不等，次圆状，充填物为粘土，粘结一般，散体结构，中密，厚度1.50m。

2.2 第四系残坡积层（Q4dl+el）

②砾质粉质粘土：主要分布于坡顶位置，土层呈黄色、褐黄色，硬塑，结构较松散，含植物根系，以粘粒为主，局部夹风化砂岩块石，厚度1.0～2m。

2.3 泥盆系春湾组（Dch）

场地内均见分布，岩性为砂岩，根据其风化程度，可分为中风化砂岩、微风化砂岩2个工程地质层。

③1中风化砂岩：以灰色为主，部分岩芯见紫红色，细粒结构，中-厚层状构造，岩芯较破碎，以块状为主，个别为扁柱状或短柱状，裂隙发育，裂面见铁质渲染。该层最薄处为4.0m，最厚处5.0m，该层层顶埋深0～4.5m，层底埋深4～9.5m，层底标高30.8～3.1 m，平均厚度4.25m。另外，在该层中含有断层破碎带，岩性为压碎岩，灰黄色、灰色，散体结构，岩石破碎，挤压现象明显，局部夹断层泥。钻孔揭露厚度3.00m。

③2微风化砂岩：该层灰色，细粒结构，中-厚层状构造，岩石坚硬，岩芯完整，以短～长柱状为主，局部破碎成块状，裂隙不发育，偶见闭合裂隙，裂面平直光滑。该层层顶埋深0～9.5m，层顶标高30.8～3.1 m。

3 矿山地质环境恢复治理设计与施工

3.1 各岩土层参数选择

计算选取的岩土物理力学参数见表1。

表1 岩土参数表

3.2 治理设计方案与施工

根据治理场地的条件，结合有关部门的意见和建议，在确保安全的前提下，对石场内的边坡进行恢复治理，使其达到安全、稳固、景观美化的效果。

Ⅰ区，主要治理对象为武警五中队训练场及训练用房东侧边坡：将危岩体清除后+锚杆格构梁+格构内植草进行防治；

Ⅱ区，主要治理对象是武警五中队办公楼东侧边坡：采用清除表层浮土石后+挂铁丝网喷混植生（10cm）；

Ⅲ区，主要治理对象为马头岗石场旧采场边坡：采用清除表层浮土石+V型槽培土+撒播植草。

截排水系统工程：坡顶、坡脚、开采平台设置截排水沟，并与治理场地排水系统相连，完善排水系统。在Ⅰ区的坡顶、坡脚设置梅花型泄水孔，保证坡体内部排水顺畅。

3.3 施工技术与工艺流程

3.3.1 锚杆格构梁施工技术

3.3.1.1 锚杆施工

6种导线方案在考虑大风、覆冰等条件下的铁塔荷载及其投资费用如表6所示。其中假设钢材单价1万元/t、混凝土单价0.2万元/t、导线单价2万元/t、金具单价2.5万元/t、420 kN和550 kN绝缘子单价分别为240元/片和360元/片。

锚杆施工流程：修整坡面→搭脚手架→测量放线→钻机就位→成孔→清孔→锚杆安放→注浆。

（1）锚杆制作工艺：锚杆采用Ⅱ级Φ25mm螺纹钢（HRB335），锚杆制作前应确保钢筋平直除油和除锈，接头应采用焊接的搭接接头，焊接长度为30d，但不小于500mm。

（2）钻孔（清孔）：锚杆钻孔前应按设计孔位准确测量定位，并用钢筋或竹木杆做好标记，孔位偏差不大于50mm。钻孔偏斜角度误差不大于1度。为了提高钻孔周围孔壁的粘结强度，提高锚杆锚固力，通常钻孔采用专门的风动钻机，钻孔前按照测量放样的孔位搭设钻机平台，调整好钻杆的倾角即可开始钻孔，钻孔深度应比设计深度深0.50m。

（3）锚杆安装入孔：钻孔完成后及时进行清孔，并及时下锚杆，锚杆安装入孔采用人工抬运、人工送入的方式，将锚杆前端安好导向头，由一人掌握入孔方向，其他人齐心协力将锚杆一次性推入孔内，安装过程中，要避免杆体产生折弯的硬伤，对一次性难以入孔的，不可强行入孔，应将钻孔重新进行洗孔，若锚杆杆体或者支架损坏的需重新加工锚杆。

（4）注浆：根据本工程地层的特点，为了提高岩土层的锚固力，注浆管前端应伸入到距孔底0.50m左右处，首先注浆为常压，水泥浆从孔底向孔口反向灌注，将孔底渣土及水排出，当孔口排气管排出正常水泥浆后，封闭排气管进行压力注浆。注浆压力控制0.5～1.0MPa。注浆液采用现场搅拌，浆液强度M30，水泥为P.O425普通硅酸盐水泥，水灰比1：0.45。

3.3.1.2 格构梁施工

（1）施工顺序：坡面清理→放线定位→开挖梁槽→绑扎钢筋→支模→现浇砼→拆模养护。

（2）坡面清理：人工清理坡面，使坡面平整、无溜滑体、蠕滑体和松动岩块；

（3）放线定位：边坡清理完毕后，由测量放线员按照设计图纸要求对格构梁进行测量定位，用短钢筋或撒细白灰线作为标志；

（4）开挖梁槽：梁槽采用人工开挖，开挖必须顺直，梁面为高出地面5.0cm，开挖梁槽时边坡局部凹处应回填C25砼，并尽量使表面平整；

（5）钢筋制安：①钢筋尺寸、规格、布筋间距、焊接强度及保护层厚度等都必须符合设计要求和规范规定；②钢筋连接位置在梁跨中L/3范围内，并在同一部位接头占比例不大于25%；③钢筋保护层按设计保留，施工时提前预制与保护层厚度相同并且足够数量的垫块，垫块用于混凝土中水泥、砂成分相同比例的砂浆制作，施工时对钢筋加以支垫，以满足设计要求，同时保证钢筋位置准确，特别是靠土体位置，必须布设足够的垫块以保证钢筋保护层厚度。格构梁钢筋绑扎完毕后，将锚杆锚固弯头与格构梁钢筋有效链接。

（6）支模：由于格构梁随坡面铺设，场地坡度较陡，支模可采用两面模（即两个侧面），以保证砼的密实度和外观质量；

（7）混凝土现浇：混凝土强度为C25，利用混凝土搅拌机现场搅拌方式，严格按照C25砼标准的配合比，现浇过程中必须防止松散土块混入砼中。混凝土浇筑完后必须覆盖浇水养护，养护时间不少于28天。

（8）伸缩变形缝：格构梁每间隔一定距离应设置伸缩变形缝，变形缝竖向布置，间距一般10～15m左右（可根据现场实际情况调整），变形缝宽度以2cm左右为宜，缝中填塞沥青麻丝。伸缩缝应设在两锚杆的中间。

3.3.2 V型槽+撒播植草施工技术

施工顺序为：清理坡面→搭建施工脚手架→现浇混凝土槽板→培土（配无机肥、营养基质、保水剂等）→点播、栽植草、灌、藤→浇水、施肥、病虫害防治）。

V型槽培土植生工艺是在石壁上开凿植生槽或筑立外飘台，加填客土，栽植草、灌、藤植物，以接力的方式绿化石壁。方法具体措施是：

（1）壁面搭施工脚手架；

（2）壁面高差每相距2.8m建一排板槽，在壁上以45°角打钻一排深50cm的孔，现浇混凝土槽板，板竖向斜高50cm，板厚5 cm，长度可以根据地形无限延长，用直径为Φ18mm的Ⅱ级螺纹钢（HRB335）作纵向筋，每间隔50cm 1条。

（3）向槽内填充较为质轻、保水性好、肥效长的营养土。植物建植可以采用撒播工艺，也可以直接栽植抗旱性强的攀爬植物。

3.3.3 截排水沟施工技术

（1）施工放样：排水沟工程分段施工，分段放样，根据路基中线及护坡道高程放出两侧坡角线，再根据边沟流水高程坡比及护坡道宽度，放出排水沟中线及边线，符合要求后再进行下道工序。

（2）施工方法：沟槽开挖，放好边沟沟底沟沿边线，并用白灰在地上画出，利用人工配合挖掘机械开挖，自卸汽车运输，开挖至距设计尺寸10～15cm时，改以人工挖掘。人工修整至设计尺寸，不能扰动沟底及坡面原土层，不允许超挖。开挖清理完毕沟槽检验合格后，先用木桩每15米一处钉好砌石位置，挂好横断面线及纵断面线，即可按线砌筑。分层与分层间的砌筑砌缝应大致找平，各工作层应相互错开，不得贯通。较大的片石使用于下层且大面朝下，安砌时选取形状及尺寸较为合适的片石，尖锐突出部分敲除，竖缝较宽时，在砂浆中塞以小石块，砌缝宽度不大于2cm，砌筑过程中要注意选用较大、较平整的石块为外露面和坡顶、边口，石块使用时应洒水湿润，若表面有泥土、水锈先冲洗干净，尤其下层砌及角隅石不能偏小，砂浆要饱满，石缝以砂浆和小碎石充填，片石不能竖立使用，石料挤浆要符合要求，不能紧贴无砂浆，宽度要一致，不能有假缝。

3.4 项目实施现实意义

肇庆市黄岗镇马头岗石场矿山地质环境恢复治理工程项目的实施，有利于区域社会经济发展，解决治理区域环境自身平衡问题，其现实意义如下：

（1）有利于生态环境恢复与资源效益发挥。废弃石场的有效治理，可改善与人类生活息息相关的自然环境，有利于减轻人类活动对自然生态系统的压力。

（2）有利于人民生命财产安全的保护。通过对该石场矿山的综合治理，有效防治崩塌、滑坡等地质灾害情况的发生，保证矿区下方武警五中队楼房和工业区人员生命安全。

（3）提高植被覆盖率，恢复生态环境。废弃石场经综合治理后可以植树造林、提高土地利用率和植被覆盖率，改善已经破坏的生态环境，改善日益恶化的空气质量。

[1]《滑坡防治工程设计与施工技术规范》 （国土资源部DZ/T0219-2006）.

[2]广东省有色矿山地质灾害防治中心工程设计书.

TD167[文献码]B

1000-405X（2016）-5-397-2