浅谈铅丝笼技术在矿山地质环境恢复治理中的应用
2020-07-29朱伟
朱伟
西北有色勘测工程公司 陕西西安 710054
1 概述
铅丝笼也叫铅丝石笼、格宾网,是用重型六角网组装成箱笼状,在工程现场向箱笼内填充一定规格的、满足一定要求的石料,以形成自透水的、柔性的、生态的防护结构。
早在2000多年前的先秦时期,我国劳动人民,已在长江上游眠江上修建了世界著名的都江堰工程。该工程大量采用了竹蔑编织的石笼挡水筑坝。这便是迄今为止所知道的世界上最早的铅丝笼刍形。近代,铅丝笼最早是在1894年修复意大利雷诺 (Reno)河决口时得到应用的,由于铅丝笼结构简单、透水性大,产生的扬压力小、适应不均匀沉陷的性能好,可就地 取材、造价较混凝土护面低,施工水平要求不高,受 气候影响小,损坏后便于修理[1],广泛地用于护岸、护坡、丁坝、锁滩、溢流堰等工程中[2]。
随着国家十二五规划中对矿山建设的要求,建造绿色矿山、可持续发展的要求,以及改革开放以来我国进入快速发展时期,矿山开采规范化及环保意识的淡薄,矿山地质灾害造成矿山及周边造成了严重的地质环境破坏,及极大地任命生命财产损失。
近年来,随着对矿山地质环境问题的逐步研究与实践,工程界总结出了一些可行的治理方法,如钢筋混凝土拦渣坝、格栅坝、重力式挡墙等结合必要的截排水措施,对滑坡、泥石流等具有一定的治理效果[3]。但铅丝笼在矿山地质环境治理过程中鲜有应用,本文根据已完成某工程中铅丝笼工艺在治理矿山地质灾害中泥石流地质灾害中的应用。
2 铅丝笼的特点
铅丝笼因其工艺特性,及施工工艺的特殊性具有以下特点
(1)造价低廉。铅丝笼内充填块石或鹅卵石,可就地取材,减少材料成本,铅丝笼坝施工条件简单,对施工场地条件要求不高、占地少,且不需要购置大型机械。
(2)施工速度快。铅丝笼坝的的操作简便,施工速度快,大部分工作只需明确施工规格,普通民工即可完成。
(3)自适应性强。铅丝笼具有较强的柔韧性,对坝体的局部变形具有良好的自适应性。
(4)生态绿化效果显著。铅丝笼或者铅丝石笼护垫表面抛洒一层土壤或者自然沉积的土壤,就可以生长草等绿色植物,这样不仅能够固定石块,更主要的是有利于绿化环境,用绿色植物来固定土壤,防范山坡石漠化。同时结合花卉树木,可形成人造景观,进一步达到美化效果。
(5)改善水质。铅丝笼或者网垫内石块与石块间的孔隙为水流动创造了条件,实现水体与土壤间的自然交换,为水中生物和微生物创造生存环境,这样就增强了水体自净能力,保护和改善了水质。
(6)寿命长。网笼砌垒的挡土墙或者铺设的护坡,由于网笼内的填充料为块状固体,存在较多的孔隙,渗出的水,能沟及时排出,降低了墙被破坏的几率,同时墙体的变形性能够缓冲突发的外力冲击,这样石笼网垒砌的墙体的寿命长,
(7)使用时效。石笼网的编织钢丝采用镀锌、涂聚氯乙烯、镀高尔凡;还有得是不锈钢等材料,使用寿命长。据试验,将涂层塑料在30℅浓度盐酸中浸泡10天,塑料无变色,无破裂现象。由此可见,即使在高污染地区使用石笼网,耐腐蚀也是可靠的。
3 工程概况
秦岭南麓某铁矿,由于历史原因、以及民采作业的无序化,废弃矿渣随意排放,形成的渣堆对矿区所在的小东沟造成了严重的植被破坏、并且形成了严重的泥石流隐患,对下游居民、学校、厂房、道路造成了严重威胁,急需治理。
3.1 地形地貌
小东沟排渣场位于小岭镇大西沟小东沟支沟内,地形地貌属中山地貌。区内地形西北高东南低,地面标高介于1148m-1480m,相对高差340m。沟谷两侧坡度30°-40°,沟道长度1025m,沟道平均比降为331.7‰,斜坡体表层绝大部分为粘土及碎石土所覆盖,坡体表面植被覆盖率70%,以灌木为主,其余为耕地及荒地,坡体切割较严重。
3.2 气象条件
多年平均降雨量742.0 mm,最大降雨量1225.9mm,小东沟汇水面积约0.608km2。
3.3 泥石流固源
小东沟80年代就有采矿活动,随着开采能力的增加现在在沟内排放有大量废弃矿渣,小东沟弃渣的排放始于2013年6月,据现场实际调查,小东沟内目前堆积废弃矿渣共计约90万方。此外,沟内坡面堆积有大量第四季松散堆积物也为泥石流的形成提供了固源,综合评定小东沟为泥石流易发区[4]。
4 治理方案选择与比较
方案一:铅丝笼拦渣坝+分级放坡+坡面覆土绿化+坡面截、排水的综合治理措施
方案二:采用钢筋混凝土拦挡坝+铅丝笼拦渣挡墙+分级削坡+坡面排水+沟底排洪涵洞+覆土绿化的综合治理措施;
方案三: 固源外运、削方减载+坡面排水+覆土绿化。
三个方案技术上均可行,但通过对的技术可行性、投资、工期、生态效果等方面进行综合评价,可发现铅丝笼拦渣坝优点显著。
方案比较表
5 结语
(1)矿山地质环境问题首先应做好普查,其次做好地勘工作,定量分析查明堆渣厚度及范围,为下一步设计提供准确详实的数据。
(2)对大中型渣堆,可采用铅丝笼工艺对滑坡泥石流进行治理,较其他治理方法工艺简单,可节省工程费用,工期等,同时可在治理后坝体植树种草,生态效果明显,可达到其他方法无法实现的理想效果。
(3)铅丝笼最大设计坝高可达20m以上,具有较大库容,可满足一般矿山渣堆治理要求。
(4)铅丝笼工艺优点显著,在矿山地质环境治理工程中应用前景广阔。