安徽省歙县伏川采石矿山265平台以上安全隐患治理工程分析

鲁明明

（安徽省地质矿产勘查局332地质队，安徽黄山245000）

1 工程概况及任务由来

安徽省歙县伏川采石矿山265 平台以上安全隐患治理工程，位于安徽省黄山市歙县城北东63°方向约10km处，属歙县北岸镇管辖。

由于企业未严格按照开采设计进行开采，致使矿区西采场第三级台阶(263～300m)形成最大长度约89m、最大高差约12m 的陡峭边坡，存在较大安全隐患，如图1框选区域及图2所示。该陡峭边坡上裸露的黄色强风化玄武岩石跟周边优美的环境极不协调，带来强烈视觉污染。

图1 恢复治理范围

2 矿区工程地质及水文地质条件

2.1 矿体特征

图2 治理坡体

本矿区的矿体为蛇绿岩套中灰绿色及深灰色细球颗玄武岩（细碧岩）和灰绿色微球颗枕状安山玄武岩，矿体总体北东向，矿体南北长大于200m，东西宽约240m，矿区范围内矿体出露最高标高295m，最低标高（总体上与公路路面持平）+174m，矿体最大埋深为121m，产状为 70°～120°∠40°～70°，一般为 75°～100°∠45°～60°，与下伏绢云板岩为整合接触，其东部与上覆角斑岩之间为断层接触。

据野外测量资料可知，地表的残坡积层（统称浮土层）和强风化层需要剥离，其中残坡积层厚0.5～2.5m，强风化层厚度2～5m，两者合计一般在3～6m，局部近10m。

2.2 矿石质量

矿石岩性特征：岩石风化色为灰黄—黄褐色，新鲜岩石呈灰绿—深灰色，岩性为细球颗玄武岩（细碧岩）和微球颗枕状安山玄武岩，细碧结构及残余斑状结构，基质具霏细结构、粗面结构、碎裂结构，块状构造和枕状构造、杏仁状构造。岩石普遍具绿泥石化、绿帘石化、绢云母化，局部有硅化和碳酸盐化。经国土资源部合肥矿产资源监督检测中心安徽省地质实验研究所鉴定：岩石的主要矿物成分为碱性长石35%～40%、斜长石5%～10%、隐晶质组分占50%～55%，次生矿物有绿帘石、碳酸盐、石英、蛇纹石等。

根据采样物性测试结果，和徽杭高速公路使用情况，矿石的抗压强度和粘附性均符合高速公路油路路面石料的标准。

2.3 治理区工程地质条件

治理区内工程地质条件较简单，根据岩土体工程地质特性，治理区内岩土体可划分为两个工程地质岩组：西村岩组玄武（细壁）岩和西村岩组绢云板岩。

强风化玄武（细壁）岩：主要为分布于地表、近地表的残坡积层及强风化的玄武岩等，主要表现为黄色，如图2所示。

中分化及微风化玄武岩（细碧岩）岩：为矿区出露的新鲜玄武岩，块层状坚硬，岩石硬度较大，该岩组工程地质性能较好，是石料开采对象。

绢云板岩：新鲜面灰色，风化面灰黄色，变余粉砂质结构，板状构造，岩石颗粒较细，主要由粉砂级的长石、石英组成。

岩体中发育的节理结构面其工程地质性能相对较弱，在临空状态下，岩块易沿节理面、裂隙面向下滑落，形成崩塌、落石等不良地质现象，因此，矿区工程地质条件中等。

2.4 矿区水文地质条件

本区属低山区地貌，相对高差180m，近东西向的山脊为本区地表水的分水岭。矿区东侧小溪自北而南流过，河床标高+170m，为本区的侵蚀基准面。区内地下水以基岩裂隙水为主，赋存于西村组地层裂隙中。地下水补给来源主要为大气降水。地下水的径流主要受地形控制，其流程短而分散，并以扇状开口就近由沟谷和溪流排汇，流量基本稳定。矿山目前采用自然排水，水文条件简单。

3 矿山地质环境影响评估

3.1 矿山地质环境影响现状评估

歙县伏川采石场已有多年的开采历史，为露天开采。矿山开采活动地段偏离城镇、村庄，位于重要交通线视线以外。其产生的地质环境问题主要为露采边坡失稳、对土地资源破坏及对水、土环境污染等问题，因此本次矿山现状评估选择的主要内容为：露天开采诱发的边坡失稳；矿山开采对水资源、水环境的影响；矿山开采对土地资源、土石资源的影响及破坏；引发地质灾害情况。分述如下：

（1）治理区边坡类型。该边坡由强风化—中分化西村岩组玄武（细壁）岩（Pt3μβ）和西村岩组绢云板岩（Pt3x1）构成，总体属于岩质边坡。

边坡主要节理裂隙三组，裂隙间距10～30cm，岩体完整程度较差；西村岩组玄武（细壁）岩（Pt3μβ）属硬岩，因此，按照《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）的规定，本斜坡岩体类型为Ⅲ类。该边坡的类型为Ⅲ类岩质边坡，坡脚为矿山堆场，破坏后果严重，因此安全等级属二级。

（2）矿山治理区边坡的稳定性。主要表现在矿山露天采场切坡造成的不稳定边坡。现场调查主要问题为矿山露天开采形成的开采平台，矿山自上而下有3个开采平台，即+279m 平台、+265m 平台、+246m 平台。本次治理区位于+279m 平台。根据边坡的物质成分、坡率、选用受影响的因素，对B-B′及C-C′剖面采用圆弧滑动法计算边坡的安全系数。

B-B′剖面切坡治理前计算安全系数为0.968，剩余下滑力为21.931kN/m，属于不稳定状态；C-C′剖面切坡治理前计算安全系数为1.045，剩余下滑力为8.796kN/m，属于欠稳定状态。说明该边坡在降雨、岩石风化、强烈振动等状态下，将产生顺层滑坡以及倾倒式崩塌地质灾害，因此需要采取工程措施进行治理。

（3）水土流失与土地沙化。本矿山为露天开采，现存采场及位于采场中的堆料场总占地面积33125.05m2，矿山公路占地面积约300m2。由于临时堆土场为矿体采空区，土地沙化较严重；矿山土地为基岩裸露的低山区，本身土壤较少，因此矿山开采造成水土流失影响较严重。

（4）水资源、水环境影响程度。矿石主要化学成分为硅酸盐，矿石物理力学性质较好，化学性质稳定，一般不会分解出有害成分，不会对当地土壤地下水造成影响。矿山开采最低标高174m，高于矿区侵蚀基准面（170m），能够自然排水；矿区地下水主要接受大气降水的入渗补给，在坡体内经短暂、短距离的径流，即以侧向补给或以泉、湿地等形式排泄，总体上地下水径流距离短。开采过程中不产生毒害物质，对地下水水质影响轻，对水资源、水环境影响程度轻。

（5）矿山开采对土地资源与植被破坏。本矿山侵占土地主要以采坑、堆料场、破碎站为主，矿山公路及矿山附属设施占用土地为辅。根据矿山地质环境现状，本矿山侵占土地资源主要表现有采坑及矿区公路等。因此本矿区对土地资源的毁损程度较严重（表1）。矿区范围植被以松树、杂木为主，因此矿山开采对植被的破坏程度较严重。

表1 歙县伏川采石场矿山已破坏土地面积统计表

（6）治理区地质灾害。矿业活动目前造成地质灾害主要为露采边坡顺层滑坡和倾倒式崩塌灾害隐患。

综上所述，本矿山现状地质环境影响程度较严重。

3.2 矿山地质环境影响预测结果

（1）矿山地质灾害预测结果。由于矿山露天开采未形成设计的开采平台，实际形成的是不稳定的高陡边坡，岩石节理发育，岩石较破碎，预测采坑边坡将发生岩质崩塌地质灾害，崩塌方量20～100m3。崩塌地质灾害规模小、危险性小，危害性较大（危害矿山生产人员）。因此，矿业活动可能引发的地质灾害危害程度为较大。

（2）矿区水资源、水环境预测结果。本矿区开采范围较小，而且位于当地侵蚀基准面以上，自然排水方式将采场汇水排入溪流中，矿区排水影响范围小。本区地下水径流距离短，矿体无毒害成分，坑道排水对地表水质基本无影响。因此，矿山开采对水环境、水资源影响预测评估结果为影响较轻。

（3）矿区地面与斜坡稳定性预测评估结果。地形地貌：矿区位于低山区，丘体高差小，本矿区附近海拔在382～170m，地形较陡，坡面坡度一般20°～35°间，残坡积层厚度分布不均，一般0.5～2.5m，矿区山体残坡积较厚，基岩出露一般，该类地形地貌适宜于露天开采，对地质环境破坏程度较严重。按分级标准，属较不稳定。

地质构造：矿区无大型断裂构造和活动性构造分布，属基本稳定。

岩土体结构类型：分布地层以以浅变质玄武岩为主，岩石呈半坚硬—坚硬状，属基本稳定。

矿床充水条件：矿区水文地质条件简单，无储水构造，矿区涌水量较小。属基本稳定。

采矿方式和强度：本矿山为露天开采，矿区开采断面+174～+295m，本矿山矿体呈层状，采区总体面积较大（相对于矿区面积），开采强度较强，但岩石力学性质好，属基本稳定。

（4）危害对象。本矿山距村民居住点较远，矿山开采对其影响轻微，因此矿业活动危害对象为矿山财产、矿区工作人员，危及人员超过10人，危及财产约500万元。

（5）损失与治理难度。本矿山矿业活动可能引发的地质环境问题土地挖损及边坡不稳定，影响程度较严重。主要治理包括露采边坡放坡、清理，露采采坑清理及矿山压占、挖损土地的复垦和植被恢复。由于矿区内土地规划功能一般，因此治理恢复难度中等。

4 治理工程设计方案

按照现场勘查及前述的分析论证结合以往工作经验，提出如下治理设计方案：分级卸载+坡脚微型桩板墙支护+坡面喷播植草支护，在坡顶和坡面平台设置截水沟，对地表降水进行排泄。

微型桩板墙。治理段长39m。微型桩净断面为圆形（图3），其中型钢为I18a 型热轧工字钢(24.1kg/m)，工字钢高方向与坡向一致；桩身混凝土C30，施工过程中应尽量减少扰动，紧贴现有干砌挡墙而布，至少跳2孔成桩。桩心距1.5m，桩径250mm，桩长9m。板墙高2.5m，厚350mm，板身混凝土C30；板为双面双向配筋，∅12@200，HRB400。板墙与桩浇筑成整体，桩包于板中。板墙两侧封挡采用C30混凝土整体浇筑。与微型桩连接入射角20°，一桩一杆，长9m，锚固段不小于8m。自由端防腐采用黄油+麻绳+黄油的方式进行防腐。微型桩板墙应根据开挖后坡面稳定性确定相应位置及长度，应根据现场边坡的实际稳定性调整桩板墙工作量。

图3 桩板墙立面图（单位：mm）

喷播植草。坡面采取喷播绿化，绿化植物可选择冷暖季草+矮灌木，草种混配配方：狗芽根20%，高羊茅20%；灌木种子混配配方：胡枝子30%，火棘30%。设计工程量：喷播工程量4212m2。

截排水措施。在边坡坡顶和各级马道设置截水沟（图4），排除边坡上方地表水。设计工程量：截水沟380m。

图4 坡面平台截水沟大样图（单位：mm）

5 结论和建议

安全隐患治理工程不但涉及到矿山地质灾害的治理，还涉及到矿山地质环境的生态恢复治理，本次治理设计将两者整体考虑进行，使设计更加合理和优化。根据治理工程的性质，工程治理措施，重点消除地质灾害威胁，通过治理，消除露采边坡崩塌隐患。在施工过程中，应根据地质条件的变化具体细化治理工程设计。随着治理工程的实施及对地质条件变化的认识，治理设计应根据具体的条件及时进行调整变更，并准确落实治理的目的与意图。

治理工程结束后，应做好植被的养护工程及边坡监测工程，监测工程与植被养护工程同步进行，周期为一年。同时应做好施工单位与业主单位的相互交接工作，主要是养护工程交接、监测工作交接、土地复垦工程的交接。矿区的生态恢复工程，可结合当地的经济林木进行适当的调整。