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      吉林省磐石市姚財白灰廠石灰?guī)r礦礦山環(huán)境治理設(shè)計

      2014-03-26 03:27:36劉夢奇
      吉林地質(zhì) 2014年2期
      關(guān)鍵詞:本區(qū)采場臺階

      劉夢奇,馮 曲

      吉林省第二地質(zhì)調(diào)查所,吉林 吉林市,132013

      1 治理區(qū)環(huán)境地質(zhì)概況

      1.1 地理位置及交通

      治理區(qū)位于磐石市明城鎮(zhèn)北1.5 km處磐石—吉林公路旁。地理座標:東經(jīng):126°00′05″;北緯:43°12′45″。

      該區(qū)距磐石市約33 km,距吉林市約105 km,有磐石—吉林公路相連,交通方便。(見圖1)。

      1.2 地形地貌及氣候

      本區(qū)為低山丘陵區(qū),最高處海拔303.5m,最低處270m,高差33m。山坡坡度在10°~17°之間。

      本區(qū)屬北寒溫帶大陸性季風氣候,四季分明,春季干旱少雨,夏季濕熱多雨,秋季涼爽,天氣晴朗,冬季寒冷漫長。多年平均氣溫在3.5 ℃左右。一月份氣溫最低,極端最低氣溫為-40.4 ℃(2001年1月13日);七月份氣溫最高,極端最高氣溫37.8 ℃(1997年7月24日);多年平均降水量677.4mm,年最大降水量918.8mm(2005年),日最大降水量142.0mm(1989年7月22日);降水多集中在6~8月份,占全年降水量60%以上;多年平均蒸發(fā)量1 362.4mm;最大凍土深度1.70m;常年主導(dǎo)風向為東北風和西南風,最大風速8m/s。

      本區(qū)地震基本烈度為Ⅵ度區(qū)。

      1.3 治理區(qū)地質(zhì)概況

      (1)地層:本區(qū)及其附近出露的地層為石炭系下統(tǒng)鹿圈屯組碎屑巖段。由灰黃色粉砂巖、頁巖、長石石英砂巖夾灰?guī)r透鏡體組成。巖層近南北走向,向西傾,傾角40°左右。

      (2)礦體:礦體為含硅質(zhì)結(jié)核灰?guī)r,在區(qū)內(nèi)出露長190m,寬120m?,F(xiàn)礦體已基本開采完畢,剩余部分屬風化強烈、質(zhì)量達不到要求的圍巖。

      (3)區(qū)域構(gòu)造特點:本區(qū)位于內(nèi)蒙—大興安嶺褶皺系;吉林褶皺帶;吉林復(fù)向斜南西翼。

      圖1 吉林省磐石市姚財白灰廠石灰?guī)r礦礦山地形地質(zhì)圖Fig.1 Topographic and geologicmap of Yaocai lime factory limestonemine in Panshi City, Jilin Province

      區(qū)域構(gòu)造以北東向及北西向褶皺及斷裂為主。受區(qū)域構(gòu)造作用影響,區(qū)內(nèi)巖石中節(jié)理裂隙非常發(fā)育,破壞了基巖的穩(wěn)定性。

      (4)水文地質(zhì)條件:該礦為露天開采礦山,最低開采標高高于當?shù)厍治g基準面,含水層為基巖裂隙水,富水性弱,采場充水來源主要為大氣降水??梢宰匀皇韪伞5V山雖然位于黃河水庫邊,如開采深度不低于侵蝕基準面以下,水庫對礦山無影響。礦山水文地質(zhì)條件屬簡單型。

      (5)工程地質(zhì)條件:該礦所采礦石為石灰?guī)r,屬較堅硬巖石,區(qū)內(nèi)沒有較大斷裂通過,巖石中節(jié)理、裂隙不發(fā)育,巖石穩(wěn)固性較好。礦體頂部腐植土層和殘坡積層厚約2m,屬松散巖土類,穩(wěn)固性差,易出現(xiàn)土質(zhì)滑坡,應(yīng)進行剝離。礦山工程地質(zhì)條件屬簡單型。

      1.4 治理區(qū)主要環(huán)境地質(zhì)問題

      (1)該石場于2007年閉坑停采?,F(xiàn)留有兩個采場,西側(cè)采場緊靠公路,采場南北長130m,東西寬55~75m,占地面積約9 000m2。南側(cè)采場面臨黃河水庫,東西長270m,南北寬30~70m,占地約14 850m2。西側(cè)采場有一處開采殘留下的強風化灰?guī)r山包,該山包與周圍自然景觀極不協(xié)調(diào)。南側(cè)采場有一個采深超過黃河水庫最低水位線的采坑,采坑內(nèi)最深處達4~5m,現(xiàn)坑內(nèi)全部為積水。

      (2)西側(cè)采場掌子面最高處達25m,南側(cè)采場掌子面最高處達26m,兩側(cè)采場邊坡角均大于70°,隨時有出現(xiàn)崩塌的可能。

      2 境整治設(shè)計要點

      依據(jù)有關(guān)部門要求,對姚財白灰廠石灰?guī)r礦進行環(huán)境治理,將其重建成一個與當?shù)刈匀画h(huán)境相和諧的生態(tài)系統(tǒng)。其設(shè)計要點如下:

      (1)治理與復(fù)綠相結(jié)合,邊治理、邊復(fù)綠。

      (2)將西側(cè)采場殘留的山包全部撤掉。

      (3)對南側(cè)采場內(nèi)深坑采取回填方式將其墊平。

      (4)對兩個采場高陡邊進行撤坡治理,治理順序由上至下分水平臺階式安全剝離。

      (5)治理地段為西側(cè)采場和南側(cè)采場。

      2.1 環(huán)境治理要素

      (1)場地平整:西側(cè)采場將開采殘留下的山包撤平至275m標高。將南側(cè)采場位于黃河水庫邊,黃河水庫最高水位為270~271m標高,擬將南側(cè)采場回填至273~274m標高。

      (2)邊坡治理:①臺階高度:10m;②臺階邊坡角:50°;臺階寬:5m;最終邊坡角:34°

      2.2 復(fù)綠方案

      場地平整后可做為工業(yè)、商業(yè)或農(nóng)業(yè)用地。撤坡后的臺階設(shè)置植生槽,回填腐殖土,種植一些灌木和藤科植物。平臺邊部種植灌木,內(nèi)側(cè)種植上爬類植物。

      2.3 排水系統(tǒng)

      邊坡坡頂設(shè)截水溝,坡底設(shè)排洪溝,各平臺設(shè)排水溝,截水溝和各平臺排水溝的雨水通過急流槽流入排洪溝,導(dǎo)入黃河水庫中。

      3 治理實施方案

      3.1 治理方法

      姚財石場位于磐石—吉林公路邊,過往行人和車輛均可看到殘缺的山體和人工破壞跡象。為改善環(huán)境現(xiàn)狀擬對本區(qū)采用剝離和回填等方法進行環(huán)境重建。

      (1)剝離境界:①為了達到與周圍環(huán)境和諧,設(shè)計西側(cè)采場進行殘留山包和邊坡剝離。剝離范圍南北長130m,東西寬120m,面積12 800m2。②南側(cè)采場進行邊坡剝離和采坑回填。剝離和回填范圍東西長280m,南北寬80m,面積18 200m2。

      (2)臺階高度的確定:本區(qū)巖石內(nèi)摩檫角大約在60°~65°之間,巖石堅固系數(shù)f=5~6左右。軟化系數(shù)在0.8~1.0左右。根據(jù)巖石內(nèi)摩角,將臺階邊坡角定為50°,將臺階高度確定為10m是穩(wěn)定的。

      (3)臺階寬度的確定:由于采場掌子面最大高度只有26m,所以西側(cè)采場只剝離一個臺階。南側(cè)采場西段設(shè)計剝離兩個臺階,東段設(shè)計剝離一個臺階。

      (4)最終邊坡角的確定:根據(jù)巖石堅固系數(shù)和內(nèi)摩擦角,確定各臺階邊坡角為50°。治理后的最終邊坡角以不大于34°為宜。

      3.2 剝離量估算

      為了求算全區(qū)剝離量及回填量,在全區(qū)設(shè)計了8條剖面,這些剖面除第8剖面以外,全部平行排列。所以采用平行斷面法進行剝離量和回填量估算。估算結(jié)果見下表:(見表1)

      全區(qū)總剝離量為73 924m3,回填量56 787m3。在剝離過程中可以回收約15%的普通建筑毛石,總計約1.1萬立方米。這些毛石可以用作砌筑排水溝渠。

      3.3 施工方案

      本區(qū)地層巖性為石灰?guī)r,屬較硬巖層,在治理施工過程中,需穿孔爆破。先由測量單位,測出場地剝離標高位置和回填標高位置及邊坡臺階的具體位置,之后進行爆破由上向下逐臺階剝離。

      4 水土保持設(shè)計

      4.1 水土流失預(yù)測

      本區(qū)屬丘陵區(qū),比高33m,地形坡度10°~17°,地形較平緩。本區(qū)匯水面積約0.08 km2,暴雨頻率1/10左右。裸露的臺階及斜坡水平投影面積達0.03 km2,這些裸露面極易被水流沖蝕,尤其是表土層被破壞后,泥土被雨水沖刷外流,形成水土流失,按土壤侵蝕模數(shù)40 000 t/km2計算,每年流失量預(yù)計可達1 200 t。

      4.2 水土流失防治的設(shè)計原則

      (1)采取措施,確保邊坡穩(wěn)定,尤其是處于風化層及表層中的永久性邊坡穩(wěn)定,不被雨水沖刷。做到邊治理,邊綠化,治理與水土保持同步進行的原則。

      (2)工程措施與生物措施相結(jié)合的原則。

      (3)因地制宜,因害設(shè)防,盡量減少治理復(fù)綠過程中可能造成的水土流失影響。

      4.3 水土流失防治措施

      (1)工程措施:①沿剝離區(qū)邊緣2~5m 布置截水溝,防止山坡水流向坡面。截水溝斷面為0.5m×0.5m ,梯形漿砌片石結(jié)構(gòu)。②剝離完畢后,在各臺階上沿巖面坡底布置排水溝。排水溝斷面為0.5m× 0.5m,矩形漿砌片石結(jié)構(gòu)。③每隔50~100m修建一條坡面泄水溝(急流槽),急流槽斷面為0.8m×0.8m,梯形漿砌片石結(jié)構(gòu)。④最終坡底布置排洪溝,排洪溝斷面為1.0m× 1.0m,梯形漿形漿砌片石結(jié)構(gòu)。

      (2)生物措施:①植物槽,每完成一個臺階,在平臺上修建植生槽,外側(cè)修建漿砌毛石擋堤(堤高1.20m)槽內(nèi)回填0.8~1.2m厚的腐植土,營建植物生態(tài)環(huán)境。②噴混植生,臺階邊坡處用噴混植生技術(shù)進行強制綠化。該技術(shù)是利用特制噴混機械將土壤有機質(zhì)、肥料、保水劑、植物種子、粘合劑等混合干料攪拌均勻后加水噴射到巖面上,形成一層即保障植物生長發(fā)育、 而種植基質(zhì)又不被沖刷的多孔穩(wěn)定結(jié)構(gòu)層,從而達到快速恢復(fù)地表植被。③植物品種配置在臺階平臺以種植灌木為主,在有條件的情況下可種植一些果樹。臺階邊坡易種植一些爬藤植物,如爬山虎類。

      表1 剝離量、回填量計算表Table 1 Calculation table of stripping and back fi ll amount

      5 治理成本預(yù)算

      本次環(huán)境治理,包括撤坡、平整場地、復(fù)綠及水土保持4個方面,其治理成本預(yù)算如下:

      (1)撤土石方73 924m3(單價15元/m3)110.88萬元;

      (2)回填土石方56 787m3(單價15元/m3)85.18萬元;

      (3)修筑0.5×0.3×0.3m 排水溝450m(單價180元/m ) ,共計8.10萬元;

      (4)修筑0.5×0.4×0.3m 急流槽150m(單價240元/m ) ,共計3.60萬元;

      (5)修0.8×0.6×0.5m 排洪溝 600m(單價270元 /m) ,共計16.20萬元;

      (6)涵洞200m(單位5000元 /m) ,共計100.00 萬元;

      (7)撒播草子9 000m2(7.2元/m2) ,共計6.48萬元;

      (8)植樹1200棵(5元 /棵) ,共計0.60萬元??傆嫞?331.04萬元。

      [1] 吉林省地質(zhì)礦產(chǎn)局.吉林省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京:地質(zhì)出版社,1989.

      [2] 吉林省第二地質(zhì)調(diào)查所. 吉林省磐石市姚財白灰廠石灰?guī)r礦儲量核實報告[R].2002

      [3] 中冶集團長沙冶金設(shè)計研究總院深圳分院.羅定第五石場整治復(fù)綠工程整治復(fù)綠設(shè)計[R].2004

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