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摘要:本文以馮記溝礦山地質(zhì)環(huán)境治理為例，通過對高陡邊坡類型的礦坑進(jìn)行機(jī)械削方、表土覆蓋和生態(tài)工程的針對性治理設(shè)計，最終形成效果對比圖，通過比對認(rèn)為，該類設(shè)計能有效減小由于不合理開采導(dǎo)致的邊坡陡峭、地質(zhì)環(huán)境惡化等問題。

關(guān)鍵詞:礦山地質(zhì)環(huán)境治理;治理設(shè)計

1礦區(qū)概況

馮記溝砂石礦區(qū)位于鹽池縣西南部，東距馮記溝鄉(xiāng)約1．5km，距馮記溝移民新村僅200m，馮青線301鄉(xiāng)道從項目區(qū)中間穿過。礦區(qū)處于鄂爾多斯盆地西緣，緩坡丘陵地貌，地形總體上東北高西南低，最高海拔1381m，最低海拔1336m，相對高差45m。礦區(qū)治理總面積為52．25hm2，共存在5個廢棄采坑，其中3個坑位于301鄉(xiāng)道兩側(cè)，礦坑邊坡陡峭，深20m～30m不等，部分坡度在60°以上，嚴(yán)重威脅過往車輛及附件村民安全。礦坑由砂土、黏質(zhì)砂土和砂質(zhì)黏土的Ⅰ、Ⅱ類土和部分固結(jié)成巖的泥質(zhì)砂巖的Ⅳ類土組成。由于長期不合理開采導(dǎo)致礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境惡化，植被破壞、地貌破碎、土地失去利用價值、地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)等，嚴(yán)重制約礦區(qū)周邊的發(fā)展。

2設(shè)計過程

2017年3月，自治區(qū)財政廳撥付資金910萬元用于馮記溝砂石礦坑治理。在充分收集、分析區(qū)內(nèi)已有資料的基礎(chǔ)上，先開展勘查工作，通過地形測量、環(huán)境地質(zhì)調(diào)查等多種工作手段，查明礦區(qū)的環(huán)境地質(zhì)條件，主要環(huán)境地質(zhì)問題及其分布范圍。通過科學(xué)論證、對比，提出設(shè)計治理方案。結(jié)合當(dāng)?shù)赝恋乩靡?guī)劃，治理工程以采坑邊坡治理和恢復(fù)植被為主，確定治理措施為采坑邊坡削坡回填，并對整個礦區(qū)實施生態(tài)工程。

2．1設(shè)計思路

通過對礦區(qū)的初步分析，根據(jù)采砂坑的地形、地貌的破壞情況，依據(jù)其分布位置、范圍、規(guī)模大小，結(jié)合周邊地形地貌特點，考慮通過削方回填等方法在消除地質(zhì)災(zāi)害的基礎(chǔ)上進(jìn)行平整、修復(fù)，使其恢復(fù)原始地貌或與周邊地貌相和諧。對于1、2、3號坑，由于坑底到地面相對高差較大，考慮臺階式放坡設(shè)計。地形地貌整治完成后，通過人工復(fù)綠的方式恢復(fù)自然植被，最終使礦區(qū)恢復(fù)原有天然牧草地的土地功能。

2．2治理區(qū)域劃分

為進(jìn)行土方計算，需對編號1～5的5個礦坑合理劃分區(qū)塊:(1)礦區(qū)南部為301鄉(xiāng)道兩側(cè)的3個廢棄礦坑，總體東高西低。北部為2個廢棄礦坑，坑內(nèi)溝壑縱橫，且4號坑平緩、5號坑高差明顯。(2)本次治理分區(qū)依照地形隨坡就勢進(jìn)行造區(qū)，1、2、3號礦坑均設(shè)計有5m寬的平臺，每個平臺為1個計算區(qū)域，坑底部分劃設(shè)為區(qū)。4、5號坑則依據(jù)地勢，劃分區(qū)域。礦區(qū)共細(xì)分為16個治理區(qū)，項目分區(qū)見圖1。(3)分區(qū)場地之間通過放坡區(qū)進(jìn)行連接，設(shè)計坡比1:3及以上，個別坑底狹窄段坡比設(shè)為1∶2。

2．3設(shè)計地面高程的確定

(1)項目區(qū)周邊已有設(shè)施。在設(shè)計分區(qū)場地設(shè)計標(biāo)高時，充分考慮道路標(biāo)高，分區(qū)場地標(biāo)高與道路標(biāo)高盡量保持一致;鄉(xiāng)道301從礦區(qū)穿過，高程1366m～1374m;土方工程高程要與周邊設(shè)施高程通過放坡合理銜接。(2)項目區(qū)內(nèi)土方削填平衡。本次設(shè)計確定分區(qū)標(biāo)高時，重點考慮土方平衡，設(shè)計標(biāo)高時應(yīng)設(shè)定預(yù)算范圍內(nèi)挖方與填方土基本持平的標(biāo)高值。本次設(shè)計利用基于AUTOCAD2008軟件的土方計算軟件飛時達(dá)12．1軟件，采用方格網(wǎng)法對項目區(qū)進(jìn)行挖填土方量平衡計算。(3)依據(jù)放坡坡比控制高程。

3設(shè)計治理措施

結(jié)合前述礦山環(huán)境地質(zhì)問題，根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果以及對現(xiàn)狀地質(zhì)環(huán)境問題評估結(jié)果，將礦山地質(zhì)環(huán)境治理工程措施確定為:土石方工程、生態(tài)工程、警示牌和防護(hù)欄。土石方工程包括機(jī)械削方回填、表土覆蓋;生態(tài)工程包括播撒草籽。

3．1土石方工程

(1)機(jī)械削方回填。礦區(qū)高程范圍1336m～1381m，相對高差45m。地形坡度南陡北緩，1、2、3號采坑地形坡度較大，部分邊坡超過60°。針對性治理措施為機(jī)械削坡回填，設(shè)置平臺進(jìn)行臺階式放坡。平臺高7m～10m不等，寬5m，每級平臺設(shè)2%～5%的反坡，防止暴雨情況下對治理后的邊坡沖刷損壞。削坡時，大塊塊石必須先從邊坡上剔除，以防石塊滾落傷人。回填時，大塊塊石要以大塊廢石在下、小塊在上的次序進(jìn)行，并將廢石碎屑覆蓋其表層。回填完成后，對礦區(qū)按照設(shè)計標(biāo)高平整，使其與周邊地形地貌相協(xié)調(diào)。4、5號坑不設(shè)置平臺，按照地形分區(qū)并設(shè)定標(biāo)高。其中，4號坑治理完成后，與周邊地形合理銜接，局部坡度在1∶10左右。礦區(qū)內(nèi)設(shè)計削填方區(qū)共16個，除1號坑部分邊坡因坑底狹窄，坡度設(shè)為1∶2以外，大部分坡度均在1:3及以上，整體挖深及回填深度10m～25m。高陡邊坡設(shè)有高度不等、寬度5m的平臺，設(shè)計平臺與各區(qū)塊之間按設(shè)計標(biāo)高放坡，放坡過程嚴(yán)格按照設(shè)計進(jìn)行。1、2號坑設(shè)置一級平臺作為坑底與地面的銜接，3號坑最深處35m，設(shè)置兩級平臺放坡。低凹區(qū)用上述削方量進(jìn)行回填采坑。場區(qū)內(nèi)坡度嚴(yán)格按照設(shè)計設(shè)定，區(qū)塊施工標(biāo)高與設(shè)計標(biāo)高誤差±10cm。(2)表土覆蓋。為保證治理后礦區(qū)林草的成活率，土石方工程治理完成后，對整個礦坑治理后區(qū)域(含坡)覆土20cm，用汽車自重壓實。土體來源為礦坑邊緣高于地表的堆土與礦坑內(nèi)部剝離的中細(xì)砂土混合物。坑邊堆土屬于礦坑剛開始開發(fā)時的表土，腐殖質(zhì)含量高，易于植物生長，與坑內(nèi)中細(xì)砂土混合后，足以滿足草籽生長的要求。

3．2生態(tài)工程

采坑治理完成后，為確保環(huán)境改善，需對礦坑進(jìn)行整體覆綠。雨季后撒播草籽，使礦山自然覆綠。草種采用適宜當(dāng)?shù)厣L，固沙、耐旱的沙蒿、沙打旺、苜蓿等。草籽播散選擇無風(fēng)或微風(fēng)雨后天氣進(jìn)行，2～3種草籽混播。工程完成后第二年進(jìn)行復(fù)播，復(fù)播量按前一年播種量的1/3計算，確保成活率達(dá)95%。

3．3警示牌

施工前，應(yīng)根據(jù)本工程實際情況，確定危險源和重大危險源，指定相應(yīng)防范措施。作業(yè)現(xiàn)場設(shè)立明顯警示牌及明確的警示標(biāo)語。警示牌安裝在礦坑的明顯轉(zhuǎn)角處、臨近公路處。警示牌正面必須朝向明顯的方向。警示牌采用正方形，規(guī)格600mm×600mm，1mm厚鋁板，并在鋁板正面貼反光膜。確定安裝位置后，支柱必須高出地面2m，不得傾斜。警示牌工程量為20個。1、2號坑各4個警示牌，3號坑6個，4、5號坑6個。

3．4防護(hù)欄

治理完成后，在礦區(qū)馮青線沿線布設(shè)公路防護(hù)欄2340m，采用高速公路A級雙波立柱鍍鋅綠色防護(hù)欄，用以隔離礦坑與公路，防止車輛沖出路外，沖向礦坑。

4治理效果分析

通過以上治理措施，降低了礦坑邊坡的坡度，可以消除崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害隱患，以往坑洼不平、廢石亂堆的地貌將大為改觀，整個礦區(qū)由于生態(tài)工程措施，亦將逐步恢復(fù)天然牧草地的功能。通過Surfer12成圖軟件，制成礦坑治理效果對比圖(圖3～圖7)。

5結(jié)論

項目實施完成后，礦區(qū)地形地貌得到明顯改善，有效遏制了礦區(qū)環(huán)境的惡化，消除了礦區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害隱患。此次設(shè)計由于沒有合適的外來土源，選擇了以降低坡度為主要處理措施原則，后續(xù)如果有合適土源，最佳處理措施仍是做好防滲、防污措施后逐步回填，使礦坑恢復(fù)開挖前地形地貌。本次以馮記溝砂石礦區(qū)設(shè)計為例，研究探討了高陡邊坡及復(fù)雜地形礦坑的治理方案，為同類項目的設(shè)計方案提供幾點參考。

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作者:楊文軒 馬花 單位:寧夏回族自治區(qū)國土資源調(diào)查監(jiān)測院 寧夏回族自治區(qū)測繪產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗站