矿山环境治理设计与施工
摘要：主要论述矿山地质环境的治理情况，对治理方法及施工工艺做了重点论述，主要采取的措施，挡、拦、截、排的方法。证明了本次治理方案和施工工艺比较合理，达到预期的效果，取得了良好的经济效益。
关键词：矿山环境治理；挡土墙；护坡；排水沟；生物工程
1工程概况
1.1工程概述
本治理工程位于峪里乡西部黛眉山世界地质公园黛眉山景区内，距县城约40km，距离峪里乡政府所在地约4km，有一条新-峪公路与县城连接，本工程紧邻陇海铁路及310国道、连霍高速公路横贯东西，交通较为便利。根据黛眉山铁矿矿山治理区存在的地质环境问题和危害程度以及周边景区的实际情况，结合勘查报告。矿渣堆无序堆放是黛眉山铁矿矿区的主要环境地质问题。由于历史的原因，一些矿渣堆无序地堆放在黛眉山世界地质公园内，严重影响了黛眉山世界地质公园的整体形象，对本治理区的治理本着不破坏原始地形地貌的地质公园建设原则，本次治理主要采用挡土墙工程、护坡工程、排水工程、矿渣整理工程、生物工程等治理措施对矿区地质环境进行恢复治理。通过治理措施的实施，修复矿区的生态环境，使黛眉寨铁矿矿区生态环境得以改善，促进当地经济持续快速发展，同时也树立黛眉山世界地质公园对外的良好形象。
1.2地质概况
根据《河南省工程地质图》（1/50万）及收集项目区内的岩土工程勘察报告资料，结合项目区的地形地貌、岩土体特征，本治理区岩体类型为坚硬岩类，块状、厚层状构造，基岩抗风化能力较强，自然边坡稳定。但山高谷深，毕竟为重力不稳定因素，特别是人为活动将会造成工程地质条件不稳定，区域上小浪底水库坝址区二叠系砂页岩向北东缓倾（13°~20°），在岩层坡脚临空的黄河南岸，就形成了多个顺层滑坡、倾倒及蠕变倾侧体，故本治理区域上有不稳定因素。矿区内主要表现人工开采铁矿会造成局部不稳定，工程地质条件较差，多见崩塌泥石流现象，应加以重视。地貌属于中低山区，黛眉山主峰海拔1346.4m。矿区位于黛眉山主峰东侧、黛眉山北坡。地形总体上山脊呈东西向延伸，西高东低，地势较陡，地形险峻，沟谷纵横。
2工程设计与施工
2.1设计原则
在充分掌握地质灾害危害特点的基础上，利用科学的方法和手段，治理工程措施必须遵循安全可靠、技术可行、经济合理、施工方便的总原则。主要遵循以下原则：（1）以人为本、防灾减灾的原则。本次治理区的选择充分考虑治理区域的地质环境问题及危害程度，治理后能有效改善当地居民的生存环境条件、改善矿山地质环境问题。（2）因地制宜、重点突出、综合治理的原则。根据治理区的实际情况本次设计主要采用挡土墙工程、护坡工程、排水工程、矿渣整理工程、生物工程并考虑治理后整体工程的协调性和合理性，先平整、后植树绿化等分阶段进行实施。（3）生物工程设计以宜农则农、宜林则林，农业优先的原则，生物绿化以适应当地气候、突出乡土气息、适宜当地环境条件的树种为主，并考虑视觉效果。
2.2工程设计方案及施工措施
治理工程的设计应贯彻安全、合理、经济的设计原则，在保证安全和正常使用的前提下，寻求方便施工、对环境影响小、最经济的恢复植被形式。根据项目批复资金，本次治理设计在满足矿山环境恢复治理技术的情况下，充分考虑了自然地形条件并征得主管部门、当地政府及居民的意见，并结合当地发展规划和民生需求，提高治理资金效益。根据治理区内存在的主要环境问题，危害程度及环境地质条件，拟采用挡土墙工程、护坡工程、排水工程、矿渣整理工程、并实施生物工程，从而最大限度地改善治理区内的生产生活条件，使人类工程与生态环境协调发展。对治理方案的技术合理性、施工的可行性和经济等三方面综合考虑，选择最佳的结构形式与布置方案。
2.2.1挡土墙工程
用NTS―331全站仪定出挡出墙中心位置，根据设计图纸各部分尺寸施放挡土墙开挖边界线。基坑开挖后对基底进行夯实，开始浆砌石作业。块石选用石质均匀、不易风化、且未风化、无裂纹的硬质石料，其抗压强度不应低于30MPa。大致呈立方体，无锋棱凸角，顶面与地面大致平行；其厚度不宜小于20cm。砂料选用级配均匀、干净的中砂，抹面和勾缝时砂料均经过筛后使用。为防止实际操作时配合比的混乱及拌合匀质成度差等情况，施工前先根据砂浆配合比进行过磅称重进行质量比配制，作为施工控制依据。浆砌石采用座浆砌筑的方法。砌筑时，石块大面向下，小面向上，根据空隙大小，选用合适的整块小石块挤入石缝的砂浆中。砌筑过程中，发现个别石块有松动现象，采取措施是将该块石拆下，并刮净石块上粘附的砂浆，再用新拌砂浆重砌。两层块石间做到错缝搭砌，无通缝、干缝。每一层基本同步上升，等高进行。每日砌筑高度不大于1.2m，且留有斜槎。采用M10砂浆进行墙面勾缝，形式为凸缝，墙顶用M10砂浆抹面，用以加强砌体的整体性和外表美观。为减少砌体硬化后收缩和温度变化产生裂缝，需设置沉伸缝，间隔20m一道，缝宽20mm，缝填沥青亚麻，沿内外顶三方填塞深度不小于0.2m。挡土墙墙趾以上留设横截面为10cm×10cm的泄水孔一排，间距2m。孔后做好反滤包，以起滤水作用。砌石完工12h后，用草栅、棚布等物覆盖，定期洒水养护，养护时间不少于7d。墙身砌出地面后，基础必须及时回填夯实，填筑材料宜选择透水性较强的填料，并做成不小于5%的向外流水坡，以免积水下渗，影响墙身稳定。
2.2.2护坡工程
对覆土后矿渣堆边坡采用浆砌片石护坡，矿渣挖填平整后，对边坡进行M10浆砌石护坡处理，浆砌石厚度0.5m。护坡间隔15m布置伸缩缝一道，缝宽2cm，缝内用沥青麻筋填塞。每隔2m按上下交错设置10cm×10cm泄水孔，泄水孔后应在0.5m×0.5m范围内设置反滤层以防淤塞，反滤层应先铺设400g/m2土工布，再选择颗粒大小匀称的砂石材料分层填埋，厚度不小于15cm。坡体上部为上挡墙，规格100cm×80cm，上余0.5m，0.3m埋入地下，间距1m。
2.2.3排水工程
为了防止雨水、洪水冲刷坡面造成坡面崩塌，应在采坑外围设置一条主排水沟。经过削平整理后的采矿边坡，为迅速排除边坡上游坡面的地表汇水，建立坡面排水沟。主排水沟和坡面排水沟相连把边坡上游的地表汇水通过排水沟导入采矿坑集水池中。基底纵坡不宜大于4%，各排水渠均为7.5浆砌石结构，砌石壁厚0.3m，底厚0.3m，每隔20m设一条宽为2cm的二毡三油沉伸缝，外露部分全部勾成凸缝，顶部用3cm厚的M7.5砂浆抹平。
2.2.4矿渣整理工程
该矿渣整理工程将原来堆积在斜坡坡面和平台上的矿渣清运到沟口冲沟内填埋，以增大平台面积，采取非均衡挖填法进行施工，在矿渣整理工程中，重点工作是把原来堆积在斜坡坡面和平台上的矿渣运到沟口冲沟内进行埋填后进行平台整理。平台整理为正向坡，坡度为1.5%，边坡坡度为1∶1.50。在施工严格按照有关设计和技术规范进行施工。
2.2.5矿洞封堵工程
矿区现存14个平硐洞口，除留14号矿口作为黛眉寨地质公园景观外，其余全部封堵。设计采用0.5m厚M10浆砌石垂直砌满洞口，紧贴浆砌石用0.2m厚C15双筋混凝土浇筑，浆砌石基座高0.3m，宽1.2m，矿口设计规格为3.5m×4.5m。按照设计要求对~号废弃坑口进行基坑开挖，基坑开挖采用挖掘机配合人工进行，基坑开挖深度、宽度严格按设计要求进行，接近设计标高时，借助施工准备时沿槽体布设高程控制点，矿口砌筑浆砌石基座高0.3m，宽1.2m，矿口设计规格为3.5m×4.5m，施工中严格按照设计要求进行实施。
2.2.6生物工程
在护坡工程的同时，覆土后种植观赏性树种间种草绿化采坑边坡。采用草、树结合的方法护坡，草种选择为小冠花、龙须草等。平台栽树行距及株距均为3m，采用穴状整地，规格为0.6m×0.6m×0.6m；栽植时应将树苗扶直，栽正，根系舒展，深浅适宜。填土时应先填表土、湿土，后填生土干土，分层踩实。使用的苗木应具备生长健壮、枝叶繁茂、冠形完整、色泽正常、根系发达、无病虫害、无冻害等基本质量要求，成活率不小于95%。草籽应颗粒饱满，色泽、大小均匀，以直播种草，上面覆土，覆土厚度5~10cm，播撒均匀，成活率不小于90%。
3工程质量和效果
（1）浆砌体工程：按照设计要求，砌缝内砂浆均饱满，勾缝密实，挡墙砌石分层错缝。浆砌时坐浆挤浆，墙背填料符合设计要求和规范要求，沉降缝、泄水孔数量符合设计要求。对挡墙、护挡、排水沟砂浆进行取样试验，经力学检测强度达到设计要求。（2）矿渣整理工程：堆积在斜坡坡面和平台上的矿渣运到沟口冲沟内进行埋填后进行平台整理。平台整理为正向坡，坡度为1.5%，边坡坡度为1:1.50。达到设计和技术规范。（3）生物工程：生物工程主要起到覆盖地表、稳定边坡、控制水土流失、美化环境的作用。成活率不小于95%。
4结论
我们根据现场的实际情况针对性地布设工程，保证了治理的合理性、可靠性和经济性。通过采取整、填、护、排、拦、植等方面的综合治理措施，从而达到设计合理、美化环境的目的。最大程度地减小矿山地质灾害隐患和安全隐患。通过整个工程的布设消除了不稳因素，保障了当地居民生命财产的安全。从而最大限度地改善治理区内的生产生活条件，使人类工程与生态环境协调发展，同时确保小浪底水库的正常运行，促使经济环境协调发展。
参考文献：
［1］刘汉东.岩石力学理论与工程实践[M].黄河水利出版社，1997.
［2］向广旺,等.水泥应用[M].北京:中国矿业大学出版社，2000.
［3］DB50/502P-2004地质灾害防治工程设计规范[S].
作者：胡世伟 单位：河南省国土资源开发投资管理中心
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