安徽省歙縣伏川采石礦山265平臺以上安全隱患治理工程分析

魯明明

（安徽省地質礦產勘查局332地質隊，安徽黃山245000）

1 工程概況及任務由來

安徽省歙縣伏川采石礦山265 平臺以上安全隱患治理工程，位于安徽省黃山市歙縣城北東63°方向約10km處，屬歙縣北岸鎮管轄。

由于企業未嚴格按照開采設計進行開采，致使礦區西采場第三級臺階(263～300m)形成最大長度約89m、最大高差約12m 的陡峭邊坡，存在較大安全隱患，如圖1框選區域及圖2所示。該陡峭邊坡上裸露的黃色強風化玄武巖石跟周邊優美的環境極不協調，帶來強烈視覺污染。

圖1 恢復治理范圍

2 礦區工程地質及水文地質條件

2.1 礦體特征

圖2 治理坡體

本礦區的礦體為蛇綠巖套中灰綠色及深灰色細球顆玄武巖（細碧巖）和灰綠色微球顆枕狀安山玄武巖，礦體總體北東向，礦體南北長大于200m，東西寬約240m，礦區范圍內礦體出露最高標高295m，最低標高（總體上與公路路面持平）+174m，礦體最大埋深為121m，產狀為 70°～120°∠40°～70°，一般為 75°～100°∠45°～60°，與下伏絹云板巖為整合接觸，其東部與上覆角斑巖之間為斷層接觸。

據野外測量資料可知，地表的殘坡積層（統稱浮土層）和強風化層需要剝離，其中殘坡積層厚0.5～2.5m，強風化層厚度2～5m，兩者合計一般在3～6m，局部近10m。

2.2 礦石質量

礦石巖性特征：巖石風化色為灰黃—黃褐色，新鮮巖石呈灰綠—深灰色，巖性為細球顆玄武巖（細碧巖）和微球顆枕狀安山玄武巖，細碧結構及殘余斑狀結構，基質具霏細結構、粗面結構、碎裂結構，塊狀構造和枕狀構造、杏仁狀構造。巖石普遍具綠泥石化、綠簾石化、絹云母化，局部有硅化和碳酸鹽化。經國土資源部合肥礦產資源監督檢測中心安徽省地質實驗研究所鑒定：巖石的主要礦物成分為堿性長石35%～40%、斜長石5%～10%、隱晶質組分占50%～55%，次生礦物有綠簾石、碳酸鹽、石英、蛇紋石等。

根據采樣物性測試結果，和徽杭高速公路使用情況，礦石的抗壓強度和粘附性均符合高速公路油路路面石料的標準。

2.3 治理區工程地質條件

治理區內工程地質條件較簡單，根據巖土體工程地質特性，治理區內巖土體可劃分為兩個工程地質巖組：西村巖組玄武（細壁）巖和西村巖組絹云板巖。

強風化玄武（細壁）巖：主要為分布于地表、近地表的殘坡積層及強風化的玄武巖等，主要表現為黃色，如圖2所示。

中分化及微風化玄武巖（細碧巖）巖：為礦區出露的新鮮玄武巖，塊層狀堅硬，巖石硬度較大，該巖組工程地質性能較好，是石料開采對象。

絹云板巖：新鮮面灰色，風化面灰黃色，變余粉砂質結構，板狀構造，巖石顆粒較細，主要由粉砂級的長石、石英組成。

巖體中發育的節理結構面其工程地質性能相對較弱，在臨空狀態下，巖塊易沿節理面、裂隙面向下滑落，形成崩塌、落石等不良地質現象，因此，礦區工程地質條件中等。

2.4 礦區水文地質條件

本區屬低山區地貌，相對高差180m，近東西向的山脊為本區地表水的分水嶺。礦區東側小溪自北而南流過，河床標高+170m，為本區的侵蝕基準面。區內地下水以基巖裂隙水為主，賦存于西村組地層裂隙中。地下水補給來源主要為大氣降水。地下水的徑流主要受地形控制，其流程短而分散，并以扇狀開口就近由溝谷和溪流排匯，流量基本穩定。礦山目前采用自然排水，水文條件簡單。

3 礦山地質環境影響評估

3.1 礦山地質環境影響現狀評估

歙縣伏川采石場已有多年的開采歷史，為露天開采。礦山開采活動地段偏離城鎮、村莊，位于重要交通線視線以外。其產生的地質環境問題主要為露采邊坡失穩、對土地資源破壞及對水、土環境污染等問題，因此本次礦山現狀評估選擇的主要內容為：露天開采誘發的邊坡失穩；礦山開采對水資源、水環境的影響；礦山開采對土地資源、土石資源的影響及破壞；引發地質災害情況。分述如下：

（1）治理區邊坡類型。該邊坡由強風化—中分化西村巖組玄武（細壁）巖（Pt3μβ）和西村巖組絹云板巖（Pt3x1）構成，總體屬于巖質邊坡。

邊坡主要節理裂隙三組，裂隙間距10～30cm，巖體完整程度較差；西村巖組玄武（細壁）巖（Pt3μβ）屬硬巖，因此，按照《建筑邊坡工程技術規范》（GB50330-2013）的規定，本斜坡巖體類型為Ⅲ類。該邊坡的類型為Ⅲ類巖質邊坡，坡腳為礦山堆場，破壞后果嚴重，因此安全等級屬二級。

（2）礦山治理區邊坡的穩定性。主要表現在礦山露天采場切坡造成的不穩定邊坡?，F場調查主要問題為礦山露天開采形成的開采平臺，礦山自上而下有3個開采平臺，即+279m 平臺、+265m 平臺、+246m 平臺。本次治理區位于+279m 平臺。根據邊坡的物質成分、坡率、選用受影響的因素，對B-B′及C-C′剖面采用圓弧滑動法計算邊坡的安全系數。

B-B′剖面切坡治理前計算安全系數為0.968，剩余下滑力為21.931kN/m，屬于不穩定狀態；C-C′剖面切坡治理前計算安全系數為1.045，剩余下滑力為8.796kN/m，屬于欠穩定狀態。說明該邊坡在降雨、巖石風化、強烈振動等狀態下，將產生順層滑坡以及傾倒式崩塌地質災害，因此需要采取工程措施進行治理。

（3）水土流失與土地沙化。本礦山為露天開采，現存采場及位于采場中的堆料場總占地面積33125.05m2，礦山公路占地面積約300m2。由于臨時堆土場為礦體采空區，土地沙化較嚴重；礦山土地為基巖裸露的低山區，本身土壤較少，因此礦山開采造成水土流失影響較嚴重。

（4）水資源、水環境影響程度。礦石主要化學成分為硅酸鹽，礦石物理力學性質較好，化學性質穩定，一般不會分解出有害成分，不會對當地土壤地下水造成影響。礦山開采最低標高174m，高于礦區侵蝕基準面（170m），能夠自然排水；礦區地下水主要接受大氣降水的入滲補給，在坡體內經短暫、短距離的徑流，即以側向補給或以泉、濕地等形式排泄，總體上地下水徑流距離短。開采過程中不產生毒害物質，對地下水水質影響輕，對水資源、水環境影響程度輕。

（5）礦山開采對土地資源與植被破壞。本礦山侵占土地主要以采坑、堆料場、破碎站為主，礦山公路及礦山附屬設施占用土地為輔。根據礦山地質環境現狀，本礦山侵占土地資源主要表現有采坑及礦區公路等。因此本礦區對土地資源的毀損程度較嚴重（表1）。礦區范圍植被以松樹、雜木為主，因此礦山開采對植被的破壞程度較嚴重。

表1 歙縣伏川采石場礦山已破壞土地面積統計表

（6）治理區地質災害。礦業活動目前造成地質災害主要為露采邊坡順層滑坡和傾倒式崩塌災害隱患。

綜上所述，本礦山現狀地質環境影響程度較嚴重。

3.2 礦山地質環境影響預測結果

（1）礦山地質災害預測結果。由于礦山露天開采未形成設計的開采平臺，實際形成的是不穩定的高陡邊坡，巖石節理發育，巖石較破碎，預測采坑邊坡將發生巖質崩塌地質災害，崩塌方量20～100m3。崩塌地質災害規模小、危險性小，危害性較大（危害礦山生產人員）。因此，礦業活動可能引發的地質災害危害程度為較大。

（2）礦區水資源、水環境預測結果。本礦區開采范圍較小，而且位于當地侵蝕基準面以上，自然排水方式將采場匯水排入溪流中，礦區排水影響范圍小。本區地下水徑流距離短，礦體無毒害成分，坑道排水對地表水質基本無影響。因此，礦山開采對水環境、水資源影響預測評估結果為影響較輕。

（3）礦區地面與斜坡穩定性預測評估結果。地形地貌：礦區位于低山區，丘體高差小，本礦區附近海拔在382～170m，地形較陡，坡面坡度一般20°～35°間，殘坡積層厚度分布不均，一般0.5～2.5m，礦區山體殘坡積較厚，基巖出露一般，該類地形地貌適宜于露天開采，對地質環境破壞程度較嚴重。按分級標準，屬較不穩定。

地質構造：礦區無大型斷裂構造和活動性構造分布，屬基本穩定。

巖土體結構類型：分布地層以以淺變質玄武巖為主，巖石呈半堅硬—堅硬狀，屬基本穩定。

礦床充水條件：礦區水文地質條件簡單，無儲水構造，礦區涌水量較小。屬基本穩定。

采礦方式和強度：本礦山為露天開采，礦區開采斷面+174～+295m，本礦山礦體呈層狀，采區總體面積較大（相對于礦區面積），開采強度較強，但巖石力學性質好，屬基本穩定。

（4）危害對象。本礦山距村民居住點較遠，礦山開采對其影響輕微，因此礦業活動危害對象為礦山財產、礦區工作人員，危及人員超過10人，危及財產約500萬元。

（5）損失與治理難度。本礦山礦業活動可能引發的地質環境問題土地挖損及邊坡不穩定，影響程度較嚴重。主要治理包括露采邊坡放坡、清理，露采采坑清理及礦山壓占、挖損土地的復墾和植被恢復。由于礦區內土地規劃功能一般，因此治理恢復難度中等。

4 治理工程設計方案

按照現場勘查及前述的分析論證結合以往工作經驗，提出如下治理設計方案：分級卸載+坡腳微型樁板墻支護+坡面噴播植草支護，在坡頂和坡面平臺設置截水溝，對地表降水進行排泄。

微型樁板墻。治理段長39m。微型樁凈斷面為圓形（圖3），其中型鋼為I18a 型熱軋工字鋼(24.1kg/m)，工字鋼高方向與坡向一致；樁身混凝土C30，施工過程中應盡量減少擾動，緊貼現有干砌擋墻而布，至少跳2孔成樁。樁心距1.5m，樁徑250mm，樁長9m。板墻高2.5m，厚350mm，板身混凝土C30；板為雙面雙向配筋，?12@200，HRB400。板墻與樁澆筑成整體，樁包于板中。板墻兩側封擋采用C30混凝土整體澆筑。與微型樁連接入射角20°，一樁一桿，長9m，錨固段不小于8m。自由端防腐采用黃油+麻繩+黃油的方式進行防腐。微型樁板墻應根據開挖后坡面穩定性確定相應位置及長度，應根據現場邊坡的實際穩定性調整樁板墻工作量。

圖3 樁板墻立面圖（單位：mm）

噴播植草。坡面采取噴播綠化，綠化植物可選擇冷暖季草+矮灌木，草種混配配方：狗芽根20%，高羊茅20%；灌木種子混配配方：胡枝子30%，火棘30%。設計工程量：噴播工程量4212m2。

截排水措施。在邊坡坡頂和各級馬道設置截水溝（圖4），排除邊坡上方地表水。設計工程量：截水溝380m。

圖4 坡面平臺截水溝大樣圖（單位：mm）

5 結論和建議

安全隱患治理工程不但涉及到礦山地質災害的治理，還涉及到礦山地質環境的生態恢復治理，本次治理設計將兩者整體考慮進行，使設計更加合理和優化。根據治理工程的性質，工程治理措施，重點消除地質災害威脅，通過治理，消除露采邊坡崩塌隱患。在施工過程中，應根據地質條件的變化具體細化治理工程設計。隨著治理工程的實施及對地質條件變化的認識，治理設計應根據具體的條件及時進行調整變更，并準確落實治理的目的與意圖。

治理工程結束后，應做好植被的養護工程及邊坡監測工程，監測工程與植被養護工程同步進行，周期為一年。同時應做好施工單位與業主單位的相互交接工作，主要是養護工程交接、監測工作交接、土地復墾工程的交接。礦區的生態恢復工程，可結合當地的經濟林木進行適當的調整。