礦山地質災害防治工程研究

肖海平，羅國峰，周潔軍

（中國有色桂林礦產地質研究院有限公司，廣西 桂林 541004）

礦山地質災害防治工程研究

肖海平，羅國峰，周潔軍

（中國有色桂林礦產地質研究院有限公司，廣西 桂林 541004）

文章根據廣西某石灰巖礦山可能發生的地質災害，設計相應的防治措施，以達到防范于未然的目的，由于石灰巖礦山需要開挖邊坡，形成采場邊坡，可能引發的地質災害主要為崩塌、滑坡，文章采用修建排水溝、擋土墻及防護網等措施進行防治。

地質災害；礦山；崩塌；滑坡；防治工程；排水溝

0 前 言

為規范礦山開采秩序，合理開發和充分利用礦產資源，有效保護礦山地質環境，廣西某石灰巖礦需對該礦山采取相應的地質災害防治措施，使地質災害降低到最低程度，同時使因礦山開采造成的地質環境破壞得以有效恢復，促進礦業經濟的可持續發展，為科學合理利用礦產資源及地質環境保護監督管理提供科學依據。

1 礦山地質環境簡介

礦區屬巖溶峰叢洼地地貌區，地貌類型單一。區內海拔高程+346.2m-+168.8m之間，相對高差177m，其山坡坡度一般在20°～30°，地形起伏變化中等，自然排水條件一般。礦區山體出露的地層主要為上泥盆統融縣組（D3r）灰巖組成，礦體直接裸露地表，上覆第四系土層厚度變化大，0.1m～1.5m。礦區植被覆蓋率較低，溶溝、溶槽較發育，調查未見發育有溶洞，山腳地勢較平緩。

2 地質災害預測研究

在礦山建設過程中，需要進行場地平整、開拓、掘進，以及表土堆積等人類工程活動。這些人類活動將改變評估區的原有地形地貌，特別是巖土體中的力學平衡狀態和邊坡穩定性。隨著礦山建設、生產的繼續進行，上述改變和破壞活動還將進一步發展。根據礦區的地形地貌、地層巖性、地質構造、巖土體工程地質特征、水文地質條件和礦區開采對地質環境的影響，結合地質災害類型和地質災害發育特征及形成條件，預測礦山后續采礦活動可能引發的地質災害為崩塌、滑坡、巖溶地面塌陷，可能遭受的地質災害為崩塌、滑坡、巖溶地面塌陷、地基不均勻沉降。

3 地質災害防治工程研究

3.1 防治措施概況

①礦山生產過程中，要嚴格執行有關礦山工作條例和國家有關技術規范要求進行開采，杜絕不合理、不規范的開采。按照設計部門設計的礦山開采方案，科學施工，有計劃、有條件合理開采，嚴禁在坡腳從下到上進行掏挖，臺階工作臺應保持平整，確保礦山開采安全性和可靠性。

②開采過程中出現新的工作幫邊坡屬潛在崩塌、滑坡較易發區段。邊坡易受上方坡面匯水沖刷，對此應著重加強坡頂、坡面的截水防滲工作，修建截排水溝；此外還應設置安全警示標志，無關人員不得進入上述邊坡及其附近。

③對現狀出現的不穩定邊坡進行削坡處理，清除不穩定土石方。

④對于露天開采所形成的最終邊坡，應嚴格按開采設計要求控制最終邊坡角，同時做好對邊坡的監測預警工作，若發現有危及過往人員人身安全的崩塌、滑坡等地質災害及其隱患時，應對邊坡采取有效的人工加固措施。

⑤為了防止崩塌、滑坡等地質災害，對礦山生產過程中產生的表土、廢渣及礦石，應及時輸送到表土場，不能隨意堆放，堆放終坡面應夯實，且應在下坡向修建擋土墻。

截排水溝特性表 表1

⑥該區段開采結束后，應及時對區內進行恢復治理工作，防止發生水土流失。

⑦防治崩塌、滑坡等地質災害的根本措施還在于加強礦山建設、生產，乃至閉礦后的礦山環境保護和恢復治理綠化工作。

3.2 崩塌、滑坡地質災害具體防治措施

3.2.1 截排水溝的設計

在采礦場外圍及臺階、表土場外圍修建排水溝，均采用開挖形式布設截排水溝。排水設計流量也就是其所控制的山坡集雨匯流面積形成的地表徑流量，采用《滑坡防治工程設計與施工技術規范》（DZ/T0219-2006）中的小匯水面積設計流量公式。

即：Qp=0.278φSpF/τn

式中Qp—設計頻率地表水匯流量（m3/s）

φ—徑流系數（本區取0.7）

Sp—設計降雨強度（mm/h）

F—匯水面積（km2）

τ—流域匯流時間（h）

n—降雨強度衰減系數

當缺乏必要的流域資料時，可按經驗公式計算。即：

當F≥3km2時，Qp=φSpF2/3；

當F＜3km2時，Qp=φSpF。

①匯水面積流量的確定。

根據礦區地形圖測量，在采礦場上游最大匯水面積分別為0.0078km2，本區最大時降雨量為75mm/h，由此推算出其最大清水洪峰流量Q為0.114m3/s。

②截排水溝斷面尺寸確定。

截排水溝過流量計算公式為：

式中：V—平均流速（m/s）

i—水力坡降，平均取i=0.02

上式中n—糙率，取n=0.021

R—水力半徑（m）

W—過水斷面面積（m2），對于梯形過水斷面：

上式中：b為渠道底寬（m）；h為水深（m）；m為邊坡系數，m=tgα。

根據設計流量QB所需，采用明渠均勻流水力計算方法，根據設計的地表水匯流量、渠底縱坡、糙率及選用的水溝底寬與邊坡系數，按上式推算出水深h，再加上0.15m的安全超高，即為設計流量Qp所需的排水溝深度。主要設計參數見表1，其截面見圖1。

圖1 截排水溝斷面示意圖

3.2.2 編織袋擋土墻設計

表土場西南高東北低，為防止表土被雨水沖刷作用下發生崩塌、滑坡，在表土場下游周圍修筑編織袋擋土墻，將開挖產生的廢渣裝滿編織袋并扎好袋口，按自下往上3-2-1式堆放，底部3個、中間2個、頂部1個，編織袋排列上、下應錯縫搭放，搭放長度一般為編織袋的1/2，擋墻每延米的工程量約為2m3。

圖2 編織袋擋土墻立面圖

3.3 地形地貌景觀及土地資源破壞防治措施

①礦山開拓、采掘工程應嚴格按照設計要求施工，礦石的堆放、設備的存放應充分利用已有平臺，剝離的表土應堆放至表土場待恢復治理用，盡量減少對土地資源的占用。

②礦山生產過程中，對已經形成功能的各區適時補種合適的植被等，以便縮短閉坑時植被重建周期，防止過度破壞生態平衡。

③本次恢復治理工程主要從保護環境和維護原有使用功能出發，結合環境影響、水土保持設計的相關要求，礦山開采擬損毀的土地類型為林地、其他土地、城鎮工礦用地，根據土地復墾的原則，即將破壞地類復墾成原地類或經濟效益、環境效益更好的地類，確定恢復治理后的土地用途為灌木林地、草地和農村道路。采礦場臺階復墾成草地，采礦場底部平盤、辦公生活區、堆料場、破碎場、表土場等區段復墾成灌木林地，礦山道路復墾為農村道路。據實地考察，草本植物主要選擇爬山虎以及與當地已有的狗牙根進行種植，而評估區內及周邊喬木植物大多為松樹，且松樹的適用能力強、存活率高。松樹屬于喬木，根據《驗收規范》要求，種植密度為1株/3m2，樹坑規格為0.5m×0.5m×0.5m。

4 結 語

礦山建設及開采過程中，應真正做到“在開發中保護”和“在保護中開發”，最大限度地減少礦產資源開發對地質環境的影響，促進采礦活動健康發展。為減少人為作用造成的地質環境問題，建議在今后的施工過程中應注意可能出現的地質環境改變對邊坡穩定性的影響，盡量避免采用會引發地質災害發生的過大振動、大爆破等施工方式，減少人為地質災害的發生。本文采用的地質災害防治措施具有可操作性。

［1］桂林市國土資源局.桂林市礦產資源總體規劃［Z］.2009：2-16.

［2］廣西水文地質工程地質隊.1∶100萬廣西地質災害區劃［Z］.1994：3-8.

［3］周兆東.廣西地質災害防治工作現狀及對策［J］.南方國土資源，2003（2）：22-23.

TD1

A

1007-7359（2016）02-0152-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.02.053

肖海平（1988-），男，助理工程師。