露采礦山地質(zhì)環(huán)境治理設(shè)計(jì)方案探究

李青松

（1.河南省有色金屬礦產(chǎn)探測(cè)工程技術(shù)研究中心，河南 鄭州 450000；2.河南有色巖土工程有限公司，河南 鄭州 450000）

林州市鳳凰新城A區(qū)（鳳凰苑）項(xiàng)目位于林州市長(zhǎng)春大道東段路北、通往蔣里村規(guī)劃路（鳳凰城西路）西側(cè)，占地面積22717.00m2，為改善林州市鳳凰新城A區(qū)（鳳凰苑）周邊廢棄礦山生態(tài)環(huán)境，消除項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害隱患，恢復(fù)并改善項(xiàng)目區(qū)周邊地形地貌景觀，需要對(duì)林州市鳳凰新城A區(qū)（鳳凰苑）邊坡進(jìn)行治理。通過對(duì)林州市鳳凰新城A區(qū)（鳳凰苑）西部邊坡生態(tài)環(huán)境修復(fù)工程，可避免高陡邊坡的危巖、地形地貌景觀破壞和植被破壞等對(duì)土地、邊坡底部鳳凰苑小區(qū)居民生命財(cái)產(chǎn)安全的威脅，使礦山周圍的生態(tài)環(huán)境得到恢復(fù)，達(dá)到改善礦區(qū)生態(tài)環(huán)境、居住環(huán)境、視覺環(huán)境和投資環(huán)境，增加林草地面積，促進(jìn)林州市經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展的目的。

1 露采礦山所引發(fā)的地質(zhì)環(huán)境問題概述

（1）露采礦山所引發(fā)的地質(zhì)問題。第一，露天進(jìn)行礦山開采不但會(huì)對(duì)周邊范圍植被以及地質(zhì)地貌的景觀造成破壞，引發(fā)邊坡的失穩(wěn)以及水體和土壤的污染，同時(shí)還會(huì)對(duì)周邊大量土地資源造成破壞，能夠轉(zhuǎn)變土地的性能，從而引發(fā)水土流失問題，嚴(yán)重情況下會(huì)影響周邊關(guān)鍵性基礎(chǔ)設(shè)施，也會(huì)對(duì)人們正常生活環(huán)境造成影響，加速生態(tài)環(huán)境的惡化，對(duì)于礦山周邊人們環(huán)境質(zhì)量造成非常大的影響[1]；第二，露天進(jìn)行礦山開采會(huì)對(duì)山體造成破壞，開采過程會(huì)破壞山體地貌，開采后會(huì)留有采石坑、挖掘面等，使得生態(tài)地質(zhì)環(huán)境造成惡化。例如在進(jìn)行采石場(chǎng)露天開采過程中，不但會(huì)對(duì)周邊地質(zhì)地貌景觀造成破壞，同時(shí)也會(huì)引發(fā)非常大的環(huán)境污染，另外也會(huì)影響到大氣降水對(duì)于地下水的有效補(bǔ)給。在對(duì)深凹型采石場(chǎng)進(jìn)行開采過程中需要抽取大量地下水，容易造成周圍的地面塌陷，同時(shí)也會(huì)引發(fā)碎石場(chǎng)周邊較為嚴(yán)重的粉塵污染。

（2）露采礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)。第一，在對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行保護(hù)過程中需要遵照“礦產(chǎn)資源開發(fā)”以及“環(huán)境保護(hù)”并重的基本原則，要確保礦山開發(fā)和保護(hù)同時(shí)進(jìn)行，在礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)中要滿足“降低污染量、提升資源循環(huán)利用”的基本要求，從而最大程度上降低甚至避免礦山開發(fā)所造成的地質(zhì)環(huán)境問題。第二，在進(jìn)行露天礦山開采過程中需要采取內(nèi)排以及剝離—排土—造地—復(fù)墾一體化的技術(shù)方式，為了降低對(duì)地表環(huán)境的影響，對(duì)于含有植物種子、腐殖土等相對(duì)松散的覆蓋層要進(jìn)行統(tǒng)籌安排，在將其剝離表層土之后要將其獨(dú)立存放并進(jìn)行保護(hù)，以便復(fù)墾時(shí)再次使用。另外，要按照地層具體條件設(shè)定合適的坡角，防止出現(xiàn)崩塌、滑坡以及裂縫的情況。同時(shí)為了避免礦山閉坑之后種植土受到?jīng)_刷而流失，在礦山開采時(shí)需要在每一個(gè)開采平臺(tái)邊緣位置設(shè)置巖石墻，設(shè)置種植槽，同時(shí)要加強(qiáng)場(chǎng)區(qū)范圍內(nèi)的綠化，避免發(fā)生水土流失的問題[2]。第三，在對(duì)礦山進(jìn)行閉坑時(shí)，可以通過棄土以及巖石墻來實(shí)施，不但便于礦山企業(yè)的施工，同時(shí)也能夠節(jié)省大量資金，具有非常好的社會(huì)效益以及經(jīng)濟(jì)效益。

2 礦山地質(zhì)環(huán)境治理設(shè)計(jì)方案

2.1 設(shè)計(jì)原則

在充分掌握地質(zhì)災(zāi)害危害特點(diǎn)、地貌景觀及土地資源破壞特點(diǎn)及程度的基礎(chǔ)上，利用科學(xué)的方法和手段，治理工程措施必須遵循“安全可靠、技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、施工方便、確保質(zhì)量、保護(hù)環(huán)境”的總原則。主要遵循以下原則：第一，工程治理設(shè)計(jì)以恢復(fù)生態(tài)環(huán)境為主，消除礦山地質(zhì)災(zāi)害隱患，確保建設(shè)場(chǎng)地周邊安全。第二，工程治理設(shè)計(jì)應(yīng)依山就勢(shì)，重點(diǎn)突出；采用先進(jìn)方法技術(shù)，使工程達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)、美觀和適用。第三，生物工程設(shè)計(jì)以適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂颉h(huán)境條件的樹種為主，考慮視覺效果。

2.2 工程總體布置

礦山的主要地質(zhì)環(huán)境問題為危巖崩塌、地形地貌景觀破壞及土地資源的影響和破壞等。針對(duì)礦山的主要地質(zhì)環(huán)境問題，遵循“全面調(diào)查，重點(diǎn)治理”的原則，林州市鳳凰新城A區(qū)（鳳凰苑）西部邊坡生態(tài)環(huán)境修復(fù)工程采取削坡、截排水溝、生態(tài)綠化、漿砌擋土墻、標(biāo)志碑等工程措施。

2.3 礦山地質(zhì)環(huán)境治理工程分項(xiàng)設(shè)計(jì)

（1）削坡。根據(jù)治理區(qū)的工程地質(zhì)條件、生態(tài)環(huán)境條件和礦山開采造成的地質(zhì)環(huán)境問題，為了確保整治后邊坡的穩(wěn)定，需對(duì)整個(gè)邊坡進(jìn)行削坡。坡度降低至70°，每削7m設(shè)置一個(gè)3.5m寬平臺(tái)，共有8個(gè)平臺(tái)，T1平臺(tái)位于坡頂，以標(biāo)高410m削平，面積966m2，T8平臺(tái)較寬，寬約3.5m～30m，其他平臺(tái)均3.5m寬（如圖1所示）。場(chǎng)地整形之后，建筑物外輪廓線到邊坡底部的最小距離約18m，工程量如表1所示。

表1 削坡工程量統(tǒng)計(jì)表

圖1 邊坡治理部分剖面圖

（2）截排水溝。坡頂設(shè)置一道截水溝，邊坡兩側(cè)各設(shè)置一道排水溝，截水溝全長(zhǎng)約216m，排水溝全長(zhǎng)約173m。截排水溝采用底寬100cm，高度70cm，排水溝斷面結(jié)構(gòu)為矩形（圖2）。截排水溝采用C25混凝土澆筑，每10m，設(shè)2cm寬伸縮縫，縫內(nèi)填瀝青油毛氈。

圖2 截排水溝大樣圖

第一，降水參數(shù)選取。據(jù)《河南省暴雨參數(shù)圖集》，治理區(qū)最大年降水量為1081mm，多年平均降水量659.4mm，最大日降水量為248.9mm，最大1小時(shí)降水量為71.7mm。第二，匯流水量計(jì)算。①匯流面積：滑坡體后緣截水溝的匯流面積約20197m2；②坡面水力坡降i：在估測(cè)截水溝排水坡面斜長(zhǎng)L1和斜坡角度α，得到坡面水力坡降i：i=0.28；③確定地表徑流系數(shù)Ψ：按《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50014-2006）表3.2.2-1確定地表徑流系數(shù)。滑坡表面為非砌土面，Ψ取0.3。④設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度Sp：采用對(duì)一小時(shí)內(nèi)最大降水量的統(tǒng)計(jì)，設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度?。篠p=120mm/h。⑤計(jì)算設(shè)計(jì)匯流量Q：據(jù)《滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》（DZ/T0219-2006）6.2.1.2（5），設(shè)計(jì)匯流量計(jì)算公式為：。

式中：Qp—設(shè)計(jì)地表水匯流量，m3/s；φ—徑流系數(shù)，取0.3；Sp—設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度，取120mm/h；F—匯水面積，分別取0.0202km2；代入相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算得Qp=0.727 m3/s。

第三，斷面驗(yàn)算。流量計(jì)算根據(jù)《滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》（DZ/T0219-2006）6.2.1.5(6)、（9）公式計(jì)算：

式中：Q—過流量（m3/s）；W—過流斷面面積，0.16m2；i—水力坡降，取0.28；C—流速系數(shù)（m/s）；R—水力半徑（m）,0.133；n—糙率，取0.013。

擬定截排水溝Q—W斷面面積：b×h=0.4×0.4=0.16m2；擬定截排水溝過流量Q計(jì)算結(jié)果如下：Q=1.697m3/s。

經(jīng)驗(yàn)算，擬定斷面尺寸符合規(guī)范并滿足截水要求。

（3）生態(tài)綠化。每級(jí)平臺(tái)底部覆渣土0.4m厚，渣土采用削坡的渣土，上部覆土0.6m厚，2.9m寬，緊挨坡面種植爬山虎，爬山虎間距1m×1m，長(zhǎng)度不小于1m，逐級(jí)種植火炬樹和大葉女貞，株行距2m，樹高2m～3m，胸徑5cm～6cm，開挖樹坑不小于0.6×0.6×0.6m[3]。

（4）漿砌擋土墻。在每級(jí)平臺(tái)外側(cè)，砌筑一道寬0.6m，高1m漿砌擋土墻，總長(zhǎng)1672.5m，漿砌塊石采用削坡的，漿砌擋土墻工作量見表2。漿砌擋土墻需要1003.5m3石塊，削坡下來的石塊還剩余117505.5m3，由林州市人民政府安排，不允許私賣。

表2 漿砌擋土墻實(shí)物工作量一覽表

3 結(jié)語

本文主要以林州市鳳凰新城A區(qū)（鳳凰苑）西部邊坡生態(tài)環(huán)境修復(fù)工程為例闡述了露采礦山地質(zhì)環(huán)境治理設(shè)計(jì)方案方面的內(nèi)容，重點(diǎn)從削坡、截排水溝、生態(tài)綠化、漿砌擋土墻等方面闡述了環(huán)境治理方式。通過本文的介紹能夠?qū)︻愃频刭|(zhì)環(huán)境治理提供一定參考和幫助，對(duì)于降低礦山開采污染具有現(xiàn)實(shí)意義。