泾县泾川镇新桥采石场矿山地质环境治理措施分析

2021-01-19文洁

西部探矿工程 2021年2期

文洁

（安徽省地勘局第二水文工程地质勘查院，安徽芜湖241000）

1 矿山现状概述

1.1 矿山地质环境现状

泾县新桥建筑建筑石料用灰岩矿原为山坡露天爆破开采，开采矿种主要为石灰岩，停采后边坡呈现高陡裸露岩面，节理裂隙发育，自然风化破裂严重，留下破碎的山体、裸露的岩石，形成大面积的“白色污染”，对周边环境造成严重影响。由于大规模开采且未及时进行治理，在后期长时间的风化作用和人为活动的影响下，导致该高陡边坡残留悬石危岩，造成治理区崩塌地质灾害隐患，同时造成了严重的景观破坏和环境污染。治理工程区总面积61738.5m2，共分二个治理区：露采边坡区和坑底区。

1.2 矿山地质环境问题

矿山的露天开采，在一定程度上破坏了原有山体的稳定性，而且矿山开采过程中未实施矿山地质环境保护与综合治理工程，因此，矿山开采存在的主要矿山地质环境问题为：露采边坡存在崩塌、滑坡地质灾害隐患；矿山开采对土地资源形成挖损、压占，并对原有地形地貌景观和植被环境遭到破坏，造成水土流失及生态环境破坏。

2 矿山边坡稳定性分析

2.1 赤平投影分析评价

治理工程区局部段边坡岩石风化、破碎严重，节理、裂隙较发育，边坡高且陡。根据裸露边坡不同位置不同结构面的组合关系，采用赤平投影法和极限平衡法对采场边坡进行稳定性分析，分析结果见图1。

图1 北侧边坡赤平投影图

由图1可以看出，岩层面倾向坡内，岩层倾角小于边坡角，边坡高陡，边坡整体为稳定，但局部裂隙分布段、边坡较陡部位，在雨水、震动的作用影响下，边坡局部岩石块体有可能发生崩落破坏，因此，需采取有效的治理措施消除地质灾害隐患。

2.2 边坡稳定性计算评述

计算采用瑞典法又称Fellenius法，根据断面计算，边坡目前状况下稳定性系数为1.11，暴雨状态下稳定性系数为1.03，与允许安全系数1.10相比相差较大，稳定性明显不足，需要采取工程措施进行提高。

3 治理工程设计方案

3.1 治理设计原则

根据泾县新桥建筑石料矿用灰岩矿山地质环境治理工程提出的总体目标，结合矿区的具体情况和区内的地质条件以及项目实施的可行性等方面因素，主要坚持以下原则：①边坡稳定、安全优先的原则；②因地制宜、技术可行的原则；③坚持科学创新的原则；④社会效益和生态效益相统一的原则；⑤结合相关规划，功能优先的原则。

3.2 治理工程

结合各区地质灾害现状，治理区地质灾害治理主要是对高陡边坡进行削坡、清坡，对平台进行修整后实施复绿工程；废弃地（坑底）削高填低、回填平整。结合各区地质灾害现状，治理区地质灾害治理主要是对高陡边坡进行削坡、清坡，对平台进行修整后实施复绿工程；坑底削高填低、回填平整。

（1）坡面清理工程。主要清理岩面碎石、松散层等，保证施工前坡面的凹凸度，同时，对于光滑岩面需要通过挖掘横沟等措施进行加糙处理，以免后期岩体下滑。清理的块石可用于露采坑内底部的回填及综合利用，松散岩土用于上部回填。

（2）坑底整平。对露采坑采取回填、覆土措施，回填的土方量一是利用废渣堆的土石；二是利用削坡后遗留下的小块岩块及土体进行回填，考虑到废渣土的方量及削坡后留下的土石方量较大，坑底自坑口向里回填成缓坡，要求向坑外倾斜，坡度保持在5°以内。

（3）复绿工程。设计采用高次团粒喷播复绿。喷播选用植物种类应适应当地气候和土壤条件，抗旱性、抗寒性、抗热性、抗贫瘠性及抗病虫性强，耐粗放管理并能产生适量的种子；其植物选配宜冷暖季草种相结合，草本与灌木相结合，一年生与多年生相结合。主要植物种类有：百慕大、弯叶画眉草、黑麦草、紫花苜蓿、沙打旺、木豆、胡枝子、紫穗槐、马棘、盐肤木、刺槐、二月兰等。植物品种的配置其常绿品种数量不得少于总数量的1/3，植被类型应在6个月内完成由以草本为主向以草灌结合直至以灌木和小型乔木为主的过渡。

（4）平台及坑底复绿。平台上种植翅荚木（任豆）、侧柏等耐干旱可在贫瘠的山地上生长的乔木，灌木可选择红叶石楠、紫穗槐等耐碱、耐旱适应性强的植物，平台覆土厚度不小于0.6m。树种规格要求，苗木高度不小于1.5m，植树间距2m。平台覆土厚度不小于0.6m，恢复为林地。

4 主要施工工艺及技术措施

4.1 人工、机械清坡

削坡后，为消除坡面仍然存在的不良地质现象，防止不稳定岩块（体）产生的崩落、滚落等地质灾害，满足边坡安全需要，保证边坡经修整施工后能保持长期稳定，基本无悬石、危岩。可采用人工风镐和机械相结合的方法进行坡面清理。对削坡后的最终边坡角控制在设计要求以内，且坡面应达到基本平整。

4.2 坑底回填平整

回填碎石土时，应分层填筑，下部可采用粒径较大的碎石土夯实回填，自下而上，逐步减小回填碎石土碎石粒径，最后根据种植需要进行覆土。回填具体技术要求：碎石土碎石粒径应小于20cm。碎石土应每30～40cm分层夯实，距表层0～80cm的填料压实度不小于85%，距表层80cm以下填料压实度大于90%。

4.3 排水沟施工

应根据设计图纸，结合现场实际，对排水工程进行定位放线，施工技术要求如下：

（1）根据施工现场测量放线进行沟槽开挖，控制好开挖尺寸和深度，避免超挖、欠挖。

（2）排水沟采用浆砌石砌筑，砌筑砂浆标号采用M10，并用比砌筑砂浆高1级标号的砂浆进行勾缝，且以勾阴缝为主。

（3）应严格控制水沟的坡度，为防止沟渠淤塞，沟底纵坡坡度一般不宜小于0.5%。

（4）沟渠的顶面高度应高出水位0.1～0.2m。

（5）墙体每隔10～15m设置伸缩缝，伸缩缝内应设止水。

（6）开挖出的沟基，如地基承载力达不到设计要求时，应进行除泥换土、填砂砾石料和夯实处理加固。

（7）排水沟底板和边墙砌筑要求为：平、稳、紧、满。

（8）砌石用座浆法或灌浆法，石料使用前应洗刷干净。

（9）砌片石(砖)时，应注意纵、横缝互相错开，每层横缝厚度保持均匀。未凝固的砌层，避免震动。

4.4 边坡及平台植被恢复

（1）露采边坡复绿工程。在保证坡面稳定、安全的前提下，将边坡恢复成自然、和谐、生态的植被环境。根据“设计要点”的要求，采取团粒喷播技术对露采边坡进行复绿，确定绿化目标为：将裸露的边坡建成与周边环境协调、植被繁茂、配置合理、观感自然的绿色地质环境。

（2）平台复绿工程。

①工艺流程：拓坑→耕植土回填→植被绿化。

②施工工艺：覆土应为有利于植物生长的耕植土，回填均要求碾压密实。覆土标准：pH值范围一般为5.5～8.5之间，含盐量不大于0.3%，覆土沉实厚度0.3m。

③品种选择：选用乡土类植物建立起来的植物群落更易于向稳定的植物群落发展，乡土植物通过不同种类间的竞争已经适应了当地的生存环境。

④苗木种埴：工艺流程：场地平整→定点放线→覆盖耕植土、下基肥→种植→修剪整形→施工场地清理。见图2。

图2 生态工程流程图

4.5 植被养护管理

（1）初期养护。

①加强养护管理，利用人工软管浇灌，杜绝养护盲区。

②坡面覆盖植被毯，可以有效地防止地表径流，减少坡面植生基材的流失，同时有利于植物初期生长的保墒，促进植物生长。

③前期持续养护时间为45d左右。养护浇水的时间以早晚进行为佳，尽量避免在强烈的阳光下进行喷水养护，以免灼伤幼苗叶片。

④在高温干旱季节，种子幼芽及幼苗由于地面高温容易被烫伤，每天应增加2～3次喷水，每次湿润1～2cm即可，随时观察坡面植物生长状况，做好坡面植物生长状况记录调查表，并根据结果及时采取应对措施。

⑤爬山虎栽培管理简单粗放，可在早春萌芽前栽种，株距约0.5m，初期每年追肥1～2次，并注意浇水，适时采取牵引措施使攀缘植物的枝条沿依附物不断延伸生长，并尽快沿岩面吸附生长，2～3年后即可逐渐布满岩面，其后任其自然生长。

⑥造林后还应根据各树种特点，注意监测病虫害的发生情况，及时采取防治措施，同时应做好防寒、防旱措施。应保证造林成活率在85%以上（含85%）。成活率在41%～85%（不含85%）应补植，成活率在41%以下（不含41%）应重造。造林成活率不合格的造林地，应及时进行补植补播或重新造林，植苗造林的补植应用同龄大苗。

（2）养护期内的植被养护。植被养护由于其特殊的地理条件，所以它的养护亦具有其特殊性，其养护工作主要包括浇水、施肥、病虫防治、补种及后期苗木种植。该治理工程项目植被养护期为2年。