独山石灰石矿山A区地质环境保护与恢复治理_杨波.pdf

2020年第9期西部探矿工程 * 收稿日期 2019-11-11修回日期 2019-11-11 第一作者简介 杨波 （1988-） ， 男 （汉族） ， 甘肃天水人， 工程师， 现从事矿产地质勘查、 地质灾害防治及矿山恢复治理工作。 独山石灰石矿山A区地质环境保护与恢复治理 杨波*， 龙振峰 （中国建筑材料工业地质勘查中心陕西总队， 陕西 西安 710003） 摘要 独山石灰石A区边坡在以往开采过程中形成了高陡的岩质边坡， 对矿山地貌、 土地资源和地 表水土造成了破坏， 并易引发崩塌地质灾害， 通过治理方案的研究对比， 提出了以植被混凝土喷播、 覆土栽植为主的治理措施。恢复治理措施的实施， 彻底改变了独山石灰石A区的地貌景观， 为类似 水泥灰岩的绿色矿山的建设提供了示范和依据。 关键词 独山石灰石矿； 高陡岩质边坡； 植被混凝土喷播； 恢复治理； 绿色矿山 中图分类号 TU42 文献标识码 A 文章编号 1004-5716202009-0011-04 矿山地质环境保护与恢复治理是矿山企业在生产 过程中面临的重点和难点问题， 独山石灰石矿品质优 良， 经过近三十年的开采， 为地方经济做出了较大的贡 献， 但随之带来的矿山地质环境问题非常突出， 岩质高 陡边坡寸草不生， 矿山地质环境迫切需要恢复治理[1]。 为了积极响应河南省、 驻马店市国土资源部门 “绿 色矿山” 的文件精神， 消除以往开山采石引起的崩塌、 滑坡、 泥石流等地质灾害隐患， 改善矿山地质环境， 加 快绿色矿山建设， 驻马店市豫龙同力水泥有限公司开 展独山石灰石矿东北部A区地质环境治理恢复工程。 1矿山概况及地质环境条件 1.1矿山概况 独山石灰石矿行政区划隶属于驻马店市确山县刘 店镇， 矿区位于确山县南东12km处。矿山自1979年 河南省储委批准储量后开采至今， 矿山开采规模 （100～150） 104t/a， 属大型矿山， 开采矿种为水泥用石 灰岩， 开采方式为露天开采， 现已将矿区内独山和卧牛 山两座山体采完， 并形成两个露天采坑。 A区位于矿山进矿道路东侧， 为以往开矿活动形 成的高陡岩质边坡， 现为最终开采边坡， 该区坡面高度 8～22m， 长度约500m。坡高自北向南逐渐升高， 坡度 75～85， 坡脚为10～15m宽的运矿道路 （图1） 。由于 边坡岩体局部破碎， 坡面中上部、 顶部存在孤石、 危岩， 威胁矿山工作人员及运矿车辆， 影响矿山安全生产， 为 潜在崩塌地质灾害隐患。 1.2地形地貌 矿区位于伏牛山余脉向淮北平原过渡地带， 地形 地貌属低山丘陵地貌， 本勘查区位于矿区内， 最低点高 程36.5m， 最高点高程80m， 高差最大43.5m。A区块为 岩质边坡， 坡度70～90。 1.3地层岩性 矿区出露地层主要有奥陶系冶里组、 马家沟组， 以 及第四系覆盖层。由老到新分述如下 （1） 奥陶系下统冶里组 （O1y） 上部为白云岩与粘 土质白云岩互层。中部为厚层状白云岩、 粘土质白云 岩， 胶结物为白云质。厚度约251～332m。 （2） 奥陶系中统马家沟组 （O2m） 在矿区内广泛出 露， 按岩性特征自下而上分为五层。各层间及下伏奥 陶系下统均为整和接触关系。第一层岩性为浅灰色、 深灰色中厚层状白云质灰岩、 灰质白云岩及白云岩， 厚 度122m； 第二层岩性为白色、 浅灰色中厚层状铝氧灰 岩， 为矿区含矿层， 厚度约250～382m； 第三层岩性为 灰色、 深灰色石灰岩及条带状、 虎斑斑状灰岩， 厚度约 95～149m； 第四层岩性为深灰色条带状粘土质灰岩， 或 为深灰色粘土质白云岩， 厚度约20～50m； 第五层岩性 为灰色、 浅灰色白云质灰岩、 白云岩， 厚度约 70～ 100m。 （3） 第四系 （Q） 下部为含砾石粘土层， 上部为粉砂 质粘土层。沿山坡边缘分布有坡残积砂砾层。厚层 2～55.30m。 1.4地质构造 矿区地层为一宽缓的单斜层， 走向310， 倾向北 11 ChaoXing 2020年第9期西部探矿工程 东， 倾角20～50。局部地段沿走向和倾向可见平缓 的波状起伏， 在独山顶及北部， 有一舒缓的向北西倾 斜的向斜构造， 核部出露奥陶系中统马家沟组第四 层。区内共见有6条断层， 可划分为北西向、 北北西向 及北北东向三组。主矿层内未发现较大的断层， 多数 断层发育在主矿层的上盘及岩层中， 且断距一般很 小。 1.5水文地质特征 矿区有两层水， 分别为奥陶系中统马家沟组灰岩 岩溶裂隙水和第四系砂砾石层含空隙承压水。奥陶系 中统马家沟组灰岩岩溶裂隙水， 水位埋深 15.85～ 19.04m,该层是矿区露采过程中的疏干对象。第四系 砂砾石层所含空隙承压水， 其涌水量较小， 属松散岩类 贫水区， 平均厚度3m， 单位涌水量0.035L/ （sm） ， 透水 系数0.98m/d。 2矿山地质环境问题及危害 2.1破坏和影响地貌景观 A区边坡灰岩出露厚度大， 露天开采和爆破形成 了陡直边坡， 边坡基岩裸露、 坡度近乎直立， 总长度约 500m。由于位于矿山进矿道路的咽喉部位 （详见图 1） ， 严重影响了矿山地貌景观和绿色矿山建设， 破坏了 矿山生产、 生活人员的环境。 方案 方案一 方案二 设计 工程治理设计 绿化景观设计 工程治理设计 绿化景观设计 措施内容 刷坡、 清危截排水渠挡墙 植被混凝土喷播覆土栽植 台阶整治截排水渠挡墙 平台覆土绿化 优缺点 施工简单便捷、 造价低、 边坡防护等级低、 刷破工程量小， 造价较低 施工技术成熟、 边坡绿化率高， 绿化效果快， 造价较高、 对施工后2年养 护要求较高 施工便捷、 边坡防护等级高、 刷破工作量大、 造价较高、 二次破坏面积大 施工简单， 费用较低， 养护要求低， 短期内覆盖率略低， 各台阶上部约有 3～5m段裸露， 斜坡面绿化效果较差 表1边坡治理措施方案比选 图1A区块高陡岩质边坡 2.2易引发崩塌地质灾害 由于边坡岩体陡直， 坡高8～22m， 局部地段由于 岩体结构构造， 加之爆破震动， 岩体开裂， 可能引发崩 塌、 掉块等地质灾害， 对下部矿山公路及过往生产人 员、 机械危害较大[4]， 严重危害安全生产。 2.3地表水土的破坏 A区坡脚处为运矿道路和采坑， 由于边坡落差大， 且运矿道路未硬化， 雨水对地表土形成了冲刷， 加上矿 山开采和运输粉尘的混入， 对水质造成了影响[2]。 2.4对土地资源的影响 A区块为高陡岩质边坡， 坡脚处闲置空地的平面 展布面积较大， 造成土地资源的浪费。 3治理措施 由于矿山A区为开采最终边坡。治理工程设计主 要包括两方面内容， 即工程治理设计和绿化景观设 计。结合既有矿山地质环境恢复治理经验， 提出A区 块矿山地质环境恢复治理工程设计方案， 并进行比较 分析， 方案比选详见表1。 12 ChaoXing 2020年第9期西部探矿工程 方案一采用了植被混凝土喷播是当期裸露边坡治 理的综合性新技术， 能使植物在短期内快速生长覆盖， 技术成熟且覆盖率高； 方案二虽然施工简单， 技术要求 低， 设计有多级平台， 但土石方工程量较大， 且岩石表 面植物覆盖效果较差。综合比选后， 方案一优于方案 二。 3.1工程治理具体措施 3.1.1爆破刷坡 为消除岩质边坡崩塌地质灾害隐患， 并确保岩质 边坡坡面防护施工作业安全和绿化效果， 同时考虑复 绿后边坡坡面与相邻原始坡面自然过渡协调， 由坡脚 线向上1m高度、 向坡后以60坡度进行刷坡， 刷坡施工 作业时可依据实际地形条件适当调整高度与刷坡角 度。通过刷坡工程可使边坡顶部坡度与原始地形坡度 平缓过渡， 同时为后期植生混凝土喷播施工提供条件， 为绿化提供保障。 3.1.2坡面清危 边坡爆破后， 坡面犬牙交错、 凹凸不平， 坡面存在 碎石、 块石。采用人工与机械结合的方式， 清除边坡坡 面孤石、 块石、 碎石时， 清除深度应根据实际爆破刷坡 破碎情况及裂隙切割情况进行松动岩块清除， 一般清 理方量每平方米0.3～0.5m3不等[3]。 3.1.3截排水渠和挡墙 根据计算汇流量并结合工程经验， 在A区块边坡 坡顶设置截排水渠， 断面形状为倒梯形， 断面尺寸为顶 部0.5m和底部净宽0.3m， 深0.4m， 壁厚0.3m， 可有效 防止暴雨对植被混凝土坡面的冲刷。 在A区块坡脚条梗状覆土， 宽1.5m， 厚1m， 在条状 土外侧修建浆砌石挡土墙， 挡墙底宽1.0m， 顶宽0.5m， 高1.0m。清理挡土墙基底处碎石土后， 浆砌石挡墙基 础直接座落于基岩面上。 3.2绿化景观施工具体措施 3.2.1安装锚杆及挂网 对清理后的岩壁布置孔位， 锚杆选用14mm螺纹 钢， 锚杆长度80～100cm， 锚杆采用1m1m矩形布设， 锚杆安装前先进行防锈处理。然后用手风钻垂直坡面 打孔， 插入深30～50cm， 杆头露出坡面约10cm， 用水泥 砂浆将锚杆孔灌满填充密实。 挂网采用在锚杆上固定5cm5cm间距的 2.2mm 镀锌铁丝网， 铁丝网从坡顶沿坡面顺势铺下， 铁丝网伸 出坡顶80cm， 锚杆与网连接处用铁丝绑牢， 网与网搭 接宽度大于10cm。完成锚安装和挂网工作后， 严格检 查锚杆与铁丝网的连接是否牢固， 确保网与坡面形成 稳固的整体[3]。 3.2.2植被混凝土喷播 植被混凝土由腐植土、 长效保水剂和有机肥料等 组成， 按重量比充分拌和， 形成植被土干料； 种子宜选 用刺槐、 紫穗槐、 胡枝子、 苜蓿、 黑麦草等乔木、 灌木和 草种， 特点是抗旱、 耐贫瘠； 将处理好的植生土和草种 等搅拌均匀， 在喷播泵的作用下， 分两层均匀喷洒在坡 面上 （详见图2） ， 喷播厚度不小于10cm， 喷射尽可能从 正面进行， 凹凸部分及死角部分要充分喷射。喷射完 毕后， 无纺布覆盖， 洒水养护， 待草覆盖坡面揭开防嗮 网即可。 图2喷播现场与治理后绿化效果 4结论与认识 （1） 独山石灰石矿山是河南省豫南地区重要的水 泥用灰岩生产矿山， 也是社会、 政府主管部门关注的主 要企业， 既要合理地开发矿产资源， 又不至于造成矿山 地质和生态环境恶化， 是实现经济社会可持续发展战 略的重要研究课题[5]。 （2） 通过本文研究与探讨， 露天边坡优选的恢复治 （下转第18页） 13 ChaoXing 2020年第9期西部探矿工程 修复山体 “伤疤” 、 消除裸矿视觉污染， 原有的自然生态 环境得以重建， 生态环境得到根本改善。 （2） 通过本项目实施， 有利于增强企业及全民的矿 山地质环境保护意识， 改变 “重开发、 轻保护” 的观念； 同时增加社会就业机会， 保障附近居民生命财产安全， 对社会的和谐和稳定起到积极的作用。 （3） 对于矿山废弃资源的开发利用或用于土地置 换均具有可观的直接经济效益。生态环境的改善， 使 周边人民生活条件和生活质量得到提高、 人文环境及 居住环境得以改善以及广德市投资环境的优化， 其间 接效益不可估量。 参考文献 [1]孙健， 吴兴付， 夏继忠， 等.安徽省矿山地质环境治理技术与 成效调查评价[R].安徽省地质环境监测总站,201197-101. 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