礦山生態(tài)環(huán)境治理工程設(shè)計方案

唐國強，靳貝貝，李遠(yuǎn)心

（1.杭州市勘測設(shè)計研究院有限公司，浙江 杭州 310012；2.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)勘查院，河南 鄭州 451464；3.中色科技股份有限公司，河南 洛陽 471000）

1 工程概況

杭州蕭山大園石料廠礦山為露天開采礦山，創(chuàng)建于1968年8月，礦山關(guān)停后，遺留了一段人工開挖邊坡及棄渣堆填邊坡，邊坡整體呈開口北西的“C”形，坡面未經(jīng)治理或復(fù)綠。該次治理包括大園礦山和西北側(cè)一老宕口。目前，礦山邊坡坡底線長約1200m，邊坡高10～155m，邊坡一般坡度為55～75°，局部直立甚至反坡。除東南側(cè)上部遺留有多級開采平臺外，其余邊坡均為一級坡；開采平臺均為緩坡，坡度為10～30°，寬4～20m；宕底現(xiàn)基本為空地，高程為6～24m；礦區(qū)東北角坡底為航民發(fā)電廠，最近距離約20m。礦區(qū)坡面、宕底均裸露，基本無植被覆蓋，邊坡在杭甬高速、八柯線可視范圍內(nèi)，且邊坡存在巖體崩塌等地質(zhì)災(zāi)害。

2 設(shè)計方案總體思路

（1）對礦區(qū)南側(cè)和西側(cè)邊坡（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū)段）進行分臺階削坡；削坡后清理干凈坡面浮石、危巖，坡面采用噴混植生進行綠化，并在坡腳設(shè)置漿砌塊石擋墻進行護坡腳，墻后進行覆土綠化。

（2）對礦區(qū)東側(cè)邊坡（Ⅳ區(qū)段），清理坡面堆渣及坡面浮石、危巖，坡面采用SNS主動柔性防護網(wǎng)進行加固，坡底設(shè)置平臺，削坡至6m標(biāo)高，平臺和削坡形成邊坡采用噴混植生進行綠化，并在坡腳設(shè)置漿砌塊石擋墻進行護坡腳，墻后進行覆土綠化。

3 工程措施及技術(shù)要求

3.1 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū)段分臺階削坡

對南側(cè)、西側(cè)邊坡（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū)段），按照1∶0.75的坡率（坡頂土層1∶1）進行分臺階削坡，底標(biāo)高為6m，每級臺階高15m，臺階寬4m，平臺高程為+21m、+36m、+51m、+66m、+81m、+96m、+111m、+126m。根據(jù)大園礦山開采工藝，該次削坡采用中深孔爆破結(jié)合淺孔爆破，終了坡面采用預(yù)裂爆破，預(yù)裂爆破后坡面效果如圖1所示。

施工前利用宕面北側(cè)山坡已修筑的簡易施工道路供施工機械上至坡頂位置，然后由上而下分層、分臺階、分段施工；落渣方式采用機械平面倒渣和坡面溜渣方式；坡底石渣采用機械挖裝，汽車外運。

圖1 預(yù)裂爆破后坡面效果

該工程部分區(qū)域削坡需采用爆破工藝，需爆破鏟除的巖體厚度差異很大，同時要求盡量減少對周邊巖體及構(gòu)筑物的振動破壞，因此需要根據(jù)爆破巖體所處的不同位置和不同體量，采取不同的爆破形式。爆破作業(yè)必須嚴(yán)格按《爆破安全規(guī)程》（GB 6722—2014）和《民用爆炸物品安全管理條例》（國務(wù)院令第466號）的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

3.2 宕底平整

根據(jù)委托要求和宕底現(xiàn)狀，為便于后期土地利用，該次宕底平整至統(tǒng)一標(biāo)高6m；在Ⅳ區(qū)段現(xiàn)狀坡底預(yù)留5～12m平臺后，按1∶0.75的坡率削坡至標(biāo)高6m。

據(jù)調(diào)查，宕底原為一緩坡，后在宕底大部區(qū)域堆填了1.5～5m厚的建筑垃圾。經(jīng)CASS7.0軟件三角網(wǎng)法計算可知，宕底區(qū)域需開挖方量為1902249m3，需平整場地面積為209256m2。挖方上部主要為堆填的建筑垃圾、土層和礦渣，下部為中風(fēng)化巖體，宕底上部覆蓋平均厚度按3m計算，該次宕底開挖堆積體582201m3，巖石方量為1320048m3，回填方量為1397m3；Ⅳ區(qū)段坡底削坡均為中風(fēng)化巖石，方量為21170m3。

因宕底為后期回填建筑垃圾，高低不平，計算誤差可能較大，要求后期施工期間按實核算；且要求施工隊進場前對該部分建筑垃圾先清理、集中堆放，并在后期場地平整時就地回填，分層碾壓壓實，分層厚度≤0.5m。

3.3 清坡

對邊坡坡面自上而下進行人工清坡，并清除Ⅳ區(qū)段坡頂2m范圍內(nèi)喬（灌）木，清除坡頂、坡面危巖體和浮石（土），對清除不掉的危巖體需進行標(biāo)記，便于后期加固。清坡完成后，應(yīng)通知設(shè)計、監(jiān)理到場進行中間驗收，并對仍然存在的危巖體進行現(xiàn)場確認(rèn)，確定隨機錨桿加固方案。

（1）浮土浮石采用人工直接撬除法。在安全員的監(jiān)督下，同一水平操作平臺上，工人身系安全繩，用撬棍自上而下采用“一看二鼓三橇”的作業(yè)方法，進行浮石浮土的清理。對于較大的孤石，事先采用風(fēng)鎬破碎使其成小塊。

（2）危巖體采用人機配合的方法進行清除作業(yè)。主要是通過機械鉆孔、鋼契擠壓分層破碎。破碎時應(yīng)自上而下逐層破碎，每層破碎厚度為0.3～0.5m，每破碎一層后，將碎石清除干凈，再進行下一層破碎，直至全部清除。

3.4 坡腳擋墻

（1）擋墻設(shè)置于坡腳，墻型選用標(biāo)準(zhǔn)圖集04J008中ZJB2號直立式擋墻，具體尺寸如表1所示。擋墻采用漿砌塊石砌筑，塊石強度≥MU40，黏結(jié)砂漿強度≥M10。墻頂、底分別設(shè)置100mm厚C20素混凝土壓頂、墊層，外墻面用M10砂漿勾縫。擋墻基礎(chǔ)埋深520mm，需置于強風(fēng)化基巖面上，部分區(qū)域需適當(dāng)加深基礎(chǔ)埋深，使之置于基巖面上。在擋墻后回填種植土，種植紅葉石楠，規(guī)格為H80P60，株距為1.5m。

表1 直立式擋墻參數(shù)表 單位：mm

（2）漿砌塊石護墻采用坐漿法施工，水泥砂漿采用機械拌合，塊石應(yīng)采用凍融破損率＜1%，不易風(fēng)化、軟化的硬質(zhì)巖，最小塊徑不宜＜200mm，表面清洗干凈，水泥砂漿每層鋪設(shè)厚度≥100mm，漿砌塊石間應(yīng)采用跌板將水泥砂漿密實灌漿，嚴(yán)禁干砌。

（3）擋墻每隔20m設(shè)置一道沉降（伸縮）縫，縫寬30mm，內(nèi)嵌瀝青麻筋，嵌深150mm。地形及地層條件變化處應(yīng)增設(shè)沉降（伸縮）縫。

（4）擋墻設(shè)置2排泄水孔，水平間距為2.0m，下排孔口中心距離場平0.3m，泄水孔采用φ50PVC管內(nèi)襯，外5°傾斜，墻后伸入級配碎石或卵礫石（反濾層）200mm，預(yù)留透水孔并采用土工布包裹，反濾層下回填壓實黏土。

3.5 SNS主動柔性防護網(wǎng)

Ⅳ區(qū)段邊坡坡面（除削坡形成區(qū)域外）采用SNS主動柔性防護網(wǎng)進行加固。防護網(wǎng)錨桿采用強度為1770MPa的2φ16熱鍍鋅鋼絲繩錨桿，錨桿水平間距Sxj=4.50m，豎向間距Syj=4.50m。錨桿位置可根據(jù)現(xiàn)場具體情況做適當(dāng)調(diào)整，局部有危巖體位置需加設(shè)錨桿。錨桿長度為4～6m，其中坡頂三排錨桿和平臺下2排錨桿長6m，其余錨桿長4m（如碰到有危巖體的坡面，應(yīng)適當(dāng)加長）。在坡頂防護網(wǎng)外包2m，在平臺位置防護網(wǎng)外包0.5m。

錨桿孔應(yīng)采用機械鉆孔，錨桿傾角一般為20°，坡頂和平臺翻邊錨桿角度為45°，錨桿孔徑不得＜60mm，孔位誤差＜20mm，孔深誤差＜50mm，錨桿傾角α偏差＜1°。錨桿孔位處坡面需鑿一深度不小于錨桿外露環(huán)套長度的凹坑，口徑為200mm，深200mm。待防護網(wǎng)穿好固定成型后，凹坑內(nèi)澆筑C20混凝土保護層，厚度 ≥50mm。

3.6 噴混植生

噴混植生厚度為12cm（營養(yǎng)土層10cm，種子土層2cm）并設(shè)置橫向管狀植生帶。混合營養(yǎng)土基質(zhì)材料配比及種子土植物種子配比如表2和表3所示。固土采用14#鍍PVC菱形鐵絲網(wǎng)（鐵絲直徑為2mm，網(wǎng)眼尺寸為50mm×50mm），搭接寬度為100mm。網(wǎng)釘一般采用L型φ12L400mm錨釘（涂防腐瀝青），梅花狀布設(shè)，橫、縱向間距為0.5m；網(wǎng)片搭接處采用φ16L800mm@1000主錨釘。設(shè)計養(yǎng)護期為2年，定期進行噴灌等養(yǎng)護工作。

表2 混合營養(yǎng)土基質(zhì)材料配比 單位：g

表3 種子土植物種子配比表 單位：g

4 結(jié)論

該次治理工程主要施工量為削坡、清坡、宕底平整、坡腳擋墻、邊坡綠化等。通過該方案的實施，可徹底消除邊坡潛在的崩塌、危巖等地質(zhì)災(zāi)害隱患，創(chuàng)造一個安全的環(huán)境。礦山治理后，可有效防止礦區(qū)邊坡滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害隱患，避免、減少地質(zhì)災(zāi)害事故發(fā)生，保障人身安全，避免財產(chǎn)損失。通過治理，改善了當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)地質(zhì)環(huán)境，同時可開發(fā)整理土地面積約209256m2（約合313.9畝），將有效緩解當(dāng)?shù)赜玫鼐o張的矛盾。