基于废弃矿山综合治理设计的研究

时间：2024-10-27

房永健

（江西省地质矿产勘查开发局九一二大队，江西鹰潭 335000）

本着促进矿产资源合理开发利用、提高资源利用率和保护矿山地质环境的目的，XX 国土资源局对境内的废弃矿山开展矿山地质环境恢复治理和土地复垦工作。通过公开招投标，由我院和XX 土地储备开发有限公司、XX 生态景观股份有限公司、XX勘测规划设计有限公司组成的联合体中标XX 矿山生态治理修复工程第一批项目投融资、设计、施工一体化工程，其中由我院负责矿山生态治理修复工程的设计工作[1]。

1 场地工程地质条件

1.1 第四系山前组残坡积层

主要由灰色粘质砂土夹碎石构成，碎石含量约40%，粒径2mm ～10mm。粘质砂土稍湿，上部稍密，往下中密，根据地区经验残坡积粘质砂土粘聚力C 值一般为8kPa ～12kPa，内摩擦角Φ 值一般为15°～22°。

1.2 寒武-奥陶系九龙群三山子组

三山子组分布于LH16采坑东部，主要岩性为中厚层白云质灰岩、薄层泥质灰岩，岩石以中风化为主，表层有部分强风化出露。

强风化白云质灰岩、泥质灰岩，灰白～灰黄色，锤击声闷，无回弹，较易击碎，块状结构，发育有2 ～3 组结构面，主要结构面结合一般，岩体基本质量级别属Ⅲ级，基岩承载力基本值ƒ0为2MPa ～4MPa，γ 为24.5kN/m3～26.5kN/m3，内摩擦角φ为40°～50°，黏聚力c 为0.7MPa ～1.5MPa。

中风化白云质灰岩、泥质灰岩，灰白～深灰色，锤击声较清脆，有轻微回弹，稍震手，较难击碎，中厚层状结构，结构面结合一般，岩体基本质量级别属Ⅱ级，基岩承载力基本值ƒ0为4MPa ～7MPa，γ 为26.5kN/m3，内摩擦角φ 为50°～60°，黏聚力c 为1.5MPa ～2.1MPa。

1.3 寒武系长清群馒头组

分布于LH16 采坑西部，主要岩性为薄层页岩与泥灰岩互层、中厚层灰岩，岩石以中风化为主，表层有部分强风化出露。

强风化细页岩与泥灰岩互层，灰黄色，锤击声闷，无回弹，易击碎，薄层状结构，发育有2 ～3 组结构面，主要结构面结合差，极易剥离，岩体基本质量级别属Ⅴ级，基岩承载力基本值ƒ0小于2MPa，γ 为24.5 ～26.5kN/m3，内摩擦角φ 为30°～34°，黏聚力c 为小于0.7MPa。

中风化页岩与泥灰岩互层，黄绿、灰色，锤击声较清脆，有轻微回弹，较难击碎，薄层状结构，结构面结合一般，岩体基本质量级别属Ⅳ级，基岩承载力基本值ƒ0为2MPa ～4MPa，γ 为26.5kN/m3，内摩擦角φ 为40 ° ～50 °，黏聚力c 为0.7MPa ～1.5MPa。

2 设计方案

洛河LH16 治理区面积较大，采用统筹性、整体性、美观性思路进行设计，为了工作量统计及后期施工规划的方便，对整个治理区的设计进行分区描述及工作量统计[2]。

2.1 治理1区

临水边坡按1:1 坡率削坡到顶，坡口线外围依地形平整，顶部设189.0m 平台。边坡覆土10cm 后撒播紫穗槐种植复垦成灌木林地；平台及缓坡覆土10cm 后，按3.0×3.0m 间距坑穴栽植黑松、面状撒播紫穗槐种植复垦成有林地。

表1 治理1 区挖填方统计表

表2 治理1 区复垦地类面积及覆土量统计表

2.2 治理2区

西部缓坡区按1:4、1:5、1:6 坡率进行削、填整理成小于15°缓坡，与外围衔接处以平台或依地形按其他坡率衔接，以保留外围道路。西部高陡边坡按1:1.5 坡率削、填坡，设一级平台，平台标高218.0m，临水边坡按1:1 坡率削坡到顶，设二级平台，平台标高分别为195.0m、218.0m。耕地复垦小于15°缓坡覆土60cm后复垦成耕地。边坡覆土10cm 后撒播紫穗槐种植复垦成灌木林地；平台覆土10cm 后，按3.0×3.0m 间距坑穴栽植黑松、面状撒播紫穗槐种植复垦成有林地。

2.3 治理3 区

南部临水边坡按1:1 坡率削坡到顶，北部边坡按1:1.5 坡率削坡到顶，其他区域按1:5、1:6 坡率进行削、填整理成小于15°缓坡，与道路衔接处以平台或依地形按其他坡率衔接，以保留道路。其中215.0m 平台覆盖了原有道路，设一条长109.0m、宽5.0m 田间道与南北两端道路衔接。未利用地范围内小于15°的缓坡覆土60cm 后复垦成耕地。边坡覆土10cm 后撒播紫穗槐种植复垦成灌木林地；未利用地范围外的平台及缓坡覆土10cm后，按3.0×3.0m间距坑穴栽植黑松、面状撒播紫穗槐种植复垦成有林地[3]。

3 施工组织设计

3.1 施工准备

LH16 采坑西侧及内部有南北向采坑便道进入采坑，施工现场交通运输条件较好，不需要当地政府根据施工需要协调解决施工临时用地。石料可就近利用，砂料、水泥、表层覆土和植被等材料可在本县城购买解决。施工用电可从居民区接380V 动力用电，也可考虑自发电。施工生产用水可直接从采坑水塘抽取。本工程施工搭建宿舍、办公用房、仓库、停车场等临时建筑3000.0m2，见表1。施工中将涉及到场地征用和青苗补偿、临时占地等需首先向当地政府征地，补偿后方能进场。

3.2 施工要点

土石方开挖，由上至下分层、分段开挖，坡面采取爆破、风镐松动与机械破碎等形式，每段长度不得大于5.0m，边坡土石方开挖应分段分次，每次开挖高度不得大于3.0m。施工准备→测量放线→覆盖层清理→人工+机械破碎→土石方开挖→人工修整坡面。

3.3 施工工艺

3.3.1 爆破施工方法

本工程爆破施工以前，必须编制相应的爆破试验大纲，经设计批准后，选取不影响建基面、边坡标高、坡度具有代表性的岩石区域，进行爆破试验，根据爆破试验结果，调整后的爆破参数，直至取得最佳爆破效果，并以调整后的爆破为现场爆破开采的依据。钻机开始施工以前，采用机械或人工对植被进行清理。清理结束后，再采用反铲对表层腐质土进行清理。钻孔前，由测量人员测量出边坡预裂边线、高程、爆破区地形，并以交底卡的形式，提供给爆破工程师及钻孔队。本工程必须编制专项爆破设计方案，经批准后方可实施。爆破工程师根据测量交底，编制爆破专项设计方案，填写爆破参数表，经技术负责人审核后，交底至施工员、钻机队。钻孔时钻机操作手首先根据技术交底卡对孔位进行复核，确认无误后才能开钻，开钻时现场施工员必须到位，对开钻角度进行检查，确认无误后才能下钻。

3.3.2 土石方开挖

土石方开挖严格遵循分段破碎、分段清理，过程中应注意以下几点：

首先，开挖过程中经常校核测量开挖平面位置、水平标高、控制桩号、水准点和边坡坡度，使之符合设计要求。其次，边开挖边形成施工便道，以方便后续工程施工。开挖料出碴时先区分可利用料和弃碴，可利用料和弃碴分开装运，部分碴料可就地回填，严禁将可利用料与弃碴混杂装运和堆存。注意保持碴料堆体周边的边坡稳定，并作好堆碴体的边坡保护和排水工作，堆弃碴地的工程措施应满足水土保持的一般规定。严禁自下而上或采取倒悬的开挖方法，施工中边坡开挖应随时做成一定的坡势。

3.3.3 整平覆土

（1）利用挖掘机及破碎锤，凿除底盘突出的岩体。

（2）利用挖掘机及小型推土机将底盘的积存的废土、废碴填筑低洼处，并在大面上进行整平。局部底盘坡度小于10°的地面顺势进行平整。

（3）按计算数量将自卸车运土在底盘均匀堆放，用推土机进行整平，保证覆土厚度耕地区不小于60cm，林地区不小于30cm。

3.4 苗木种植

定点、放线：

根据绿化工程树木栽植特点采用网格法进行定点放线，按比例在设计图上和现场分别画出距离相等的方格（3×3m），定点时先在设计图上量好苗木对其方格的纵横坐标距离，再按比例定出现场相应方格的位置，钉木桩或撒灰线标明。其次，运苗与假植：运苗装车前须仔细核对苗木的品种、规格、质量及数量，凡不符合要求的应要求苗圃予以更换；装运乔木时应树根朝前，树梢朝后，按顺序码好；车后箱板应用柔软物体铺垫，以防碰伤树皮；装完后用毡布将树根盖严捆好，以防树根失水。栽苗：须先量好坑的深度是否与土球高度一致，如有差别应及时挖深或填土，绝不可盲目入坑，造成来回搬运土球，应注意：①平面的位置和高度必须符合设计的规定；②树身上下垂直，如果树干有弯曲，弯应朝西北方向。行列式栽树必须保证横竖平直，左右相差最多不超过半树干；③栽植深度应比土球顶面深2cm ～3cm。

3.5 栽植后的养护和管理

立支柱：为了防止栽植的黑松树被风吹倒，应立支柱支撑，将三根支柱组成正三角形，将树围在中间，用草绳或麻绳把树和支柱隔开，然后用麻绳捆紧。灌水：水是保证苗木成活的关键，栽后必须连续灌几次水，天气干旱时尤其重要。苗木栽好壶灌水之前，先用土在原树坑的外缘培起高约15cm 左右的圆形土堰，并将土堰拍打牢固，以防漏水；苗木栽好后24 小时内必须浇上水，第一遍水必须浇透，10 天之内必须连续浇三次水，以后视土壤墒情确定浇水次数，但必须保证如土壤湿润，直至确定树苗已成活。