浅谈废弃矿山地质环境的治理

浅谈废弃矿山地质环境的治理

许兰芳

许兰芳（安徽地质矿产勘查局325地质队安徽淮北235000）

摘要：化家湖北岸废弃矿山由于上世纪八九十年代的偷挖乱采山坡土石活动导致了一系列地质环境问题，亟待对该处矿山地质环境进行综合治理。在分析了矿山地貌特征和地质环境背景条件后，对矿山边坡进行稳定性分析评价；详细介绍矿山环境治理与淮北市城市总体规划、化家湖风景区规划方案相协调而进行的综合治理的思路和技术特点，体现了地质环境治理工程的可持续发展和可实施性，具有良好的社会和生态环境效益。

关键词：地质环境；稳定性分析；可持续发展

引言淮北化家湖北岸废弃矿山是无主矿山，位于淮北市东外环路西侧，化家湖西北部的大泉山东坡下。上世纪八九十年代，由于制度不完善，管理不到位，致使化家湖北岸岩土石被偷采乱挖严重，无人治理。据野外实地调查，治理区西部陡坎坡角80°左右，高差15～28m；中部的采坑内高低不平，由于长年荒废，低洼处已变成了水塘，并且形成不规则陡坎、残山孤峰6处，其坡角普遍大于70°，在降水和风化作用下，极易垮塌，严重威胁人民生命和财产的安全。

1、地质环境背景淮北市化家湖主要为低山丘陵和平原地貌单元。化家湖北岸地形标高32～168m，属低山丘陵区，山体部分基岩裸露，植被以松树、杏树为主。

1.1地质构造区域地层隶属于华北地层大区晋冀鲁豫地层区淮北地层小区，发育的前第四纪地层主要为震旦系、寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系。

第四纪地层分布广泛，厚度由山前麓地几米到平原区几十米。

1.2工程地质及水文地质条件治理区被第四系覆盖，上部由细砂、砂质粘土及粉细砂组成，质地松软；下部为中下更新统粘土，硬塑，该层阻隔了全新统孔隙含水层与基岩裂隙含水层的水力联系。煤层顶板岩性为细粉砂岩、粉砂岩，岩石较完整，工程地质条件较好。

治理区内地下水主要接受大气降水的入渗补给和北部地下侧补，受季节性影响大。地下水通过岩石裂隙自裂隙中。湖区雨季赋水量大，旱季水量较小。参照有关资料，地下水水质类型为HCO3-C西北向南迳流。水库正常蓄水位33.9m。化家湖治理项目区域地下水主要赋存于基岩a?Mg型，矿化度小于500mg/L。

2、稳定性分析用坡率法和赤平极射投影法进行边坡稳定性定性分析：治理区被破坏边坡为岩质边坡；岩体为碎裂结构，定为Ⅲ类；边坡高度高差15～28m不等；破坏结果严重。根据“边坡工程安全等级表”的划分，确定治理区的边坡工程安全等级为二级。

治理区边坡岩石为灰岩类岩石中等风化，定为Ⅲ类，西部边坡高差15～28m不等，节理发育，坡角80°左右，参考坡率法中的“岩质边坡坡率允许值”，不能满足其相应岩质边坡的允许值，边坡整体稳定性评定为不稳定，经削坡开台阶治理使其边坡允许值在1：0.50～1：0.75（8≤H﹤15），即坡度为53°～63°时才能稳定。

根据赤平极射投影法进行边坡稳定性定性分析，西部边坡分布有一组岩体结构面，岩体结构面走向50°左右，倾向SE，倾角72°，西边坡的走向约50°～55°，倾向SE，坡角80°左右，则岩体结构面走向与边坡的走向、倾向均相同，但其倾角小于坡角，结构面J的投影弧位于边坡M的投影弧之外，属于不稳定结构，见图1。

若能对西边坡进行60°削坡治理，则岩体结构面走向与边坡的走向、倾向均相同，但其倾角大于坡角，结构面J的投影弧位于边坡M的投影弧之内，可使治理区西边坡处于稳定结构，见图2。

图1治理前不稳定结构面赤平投影图

图2削坡治理后稳定结构面赤平投影图3、治理总体思路与设计方案3.1治理总体思路治理工程分为边坡治理工程、回填工程、排水工程与复绿工程，本着削高填低，削填量平衡原则，对残山进行开挖削平，东部边坡与南部边坡治理以削除危岩使其成为安全缓坡为主，西边坡采用一级台阶开挖，利用开挖后的岩土体对治理区内的凹坑进行回填、整平，设计基底标高为+35.30m；治理后的土地全部用作景观绿化区，为治理区增加集、排水设施，并对治理区进行复绿和道路改建，考虑到灌溉问题，在整平复绿区下端挑选地势低洼处设计一个圆形集水井。

3.2治理设计方案3.2.1边坡治理工程与回填工程首先，对治理区内残山（Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区、Ⅴ区、Ⅵ区）进行爆破破碎后，利用挖掘机对治理区内的凹坑进行回填整平,设计基底标高为+35.30m；同时东部边坡与南部边坡治理以削除危岩体使其成为安全缓坡为主；最后对治理区西部边坡进行削坡开台阶治理，按10m高台阶进行开挖,台阶宽4m，削坡坡角60°，台阶两端修建上山阶梯道路，两侧设防护栏。削坡开挖岩土方量全部用于回填治理区内凹坑，削坡量与回填量基本持平。

治理区西边坡岩体裂隙较发育，对张性裂隙发育处用水泥浆（42.5KN）锚喷加固0.1m使边坡稳固。为便于居民休闲娱乐，在台阶外围每间距0.60m设高1.2m的不锈钢防护栏，两杆用链环连接。

3.2.2排水工程治理区整平后需排水,沿西坡台阶、边坡底和环山路开挖宽深1m×1m的截水沟，截水沟两侧用厚0.20m浇筑混凝土，其标高应低于路面（台阶）标高0.10m，边坡截水沟槽内填土（厚0.60m）用于栽种蔓藤植物，同时作排水沟使用。

治理区内湖区雨季赋水量大，旱季水量较小，受季节性影响大较大，考虑到灌溉问题，在整平复绿区下端挑选地势低洼处设计一蓄水量170m3的圆形集水井，。方便西台阶边坡与东部边坡的截水沟的水流汇集在井中。

3.2.3道路工程为方便进出风景区，在治理区内需建环山道路，设计道路为宽4m，厚0.20m混凝土道路。

3.2.4复绿工程因地制宜，结合化家湖风景区特色，选择在复绿区统一栽种杏树、石榴树等经济树，西台阶边破间距0.50m种植蔓藤植物护坡。

耕植土就近购买。针对治理区地表难留住水这一难题，可实施“地膜覆盖”办法，将树木根部周围的土壤用薄膜覆盖住，减少水分的蒸发。同时在树木根部的土壤中使用保水剂、生根粉，使得雨水能够保存在树根周围，提高成活率。

3.2.5、监测治理区的边坡工程安全等级为二级，在施工期间建立安全监测和防治效果监测点，并建立以群测为主的长期监测点。监测以地面变形监测为主，且防治效果监测时间长度不应小于一个水文年。

结语矿山地质环境治理工程是一项涉及多学科交叉的复杂的系统工程,必须遵循安全适用、技术先进、经济合理等原则,在消除灾害隐患的同时,应综合考虑社会、环境、土地利用及规划建设等因素,使矿山地质环境和周边环境能够回归-融合-共生。本文实例经过治理改变土地利用现状，符合地方城市总体规划和风景区规划设计方案的要求，具有很强的带动和示范作用。

作者简介：许兰芳，女，出生年月：1985年8月，祖籍广东湛江，石家庄经济学院本科毕业，水工环助理工程师，在安徽省地质矿产勘查局325地质队工作，主要从事地质灾害评估、地质环境治理工作，E-mail：lanfangivy@163.com。