安徽省歙縣伏川采石礦山265平臺(tái)以上安全隱患治理工程分析

魯明明

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局332地質(zhì)隊(duì)，安徽黃山245000）

1 工程概況及任務(wù)由來

安徽省歙縣伏川采石礦山265 平臺(tái)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(zhèn)管轄。

由于企業(yè)未嚴(yán)格按照開采設(shè)計(jì)進(jìn)行開采，致使礦區(qū)西采場(chǎng)第三級(jí)臺(tái)階(263～300m)形成最大長(zhǎng)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(qū)域及圖2所示。該陡峭邊坡上裸露的黃色強(qiáng)風(fēng)化玄武巖石跟周邊優(yōu)美的環(huán)境極不協(xié)調(diào)，帶來強(qiáng)烈視覺污染。

圖1 恢復(fù)治理范圍

2 礦區(qū)工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

2.1 礦體特征

圖2 治理坡體

本礦區(qū)的礦體為蛇綠巖套中灰綠色及深灰色細(xì)球顆玄武巖（細(xì)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(zhǎng)大于200m，東西寬約240m，礦區(qū)范圍內(nèi)礦體出露最高標(biāo)高295m，最低標(biāo)高（總體上與公路路面持平）+174m，礦體最大埋深為121m，產(chǎn)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(jù)野外測(cè)量資料可知，地表的殘坡積層（統(tǒng)稱浮土層）和強(qiáng)風(fēng)化層需要?jiǎng)冸x，其中殘坡積層厚0.5～2.5m，強(qiáng)風(fēng)化層厚度2～5m，兩者合計(jì)一般在3～6m，局部近10m。

2.2 礦石質(zhì)量

礦石巖性特征：巖石風(fēng)化色為灰黃—黃褐色，新鮮巖石呈灰綠—深灰色，巖性為細(xì)球顆玄武巖（細(xì)碧巖）和微球顆枕狀安山玄武巖，細(xì)碧結(jié)構(gòu)及殘余斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)具霏細(xì)結(jié)構(gòu)、粗面結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造和枕狀構(gòu)造、杏仁狀構(gòu)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(jīng)國(guó)土資源部合肥礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心安徽省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究所鑒定：巖石的主要礦物成分為堿性長(zhǎng)石35%～40%、斜長(zhǎng)石5%～10%、隱晶質(zhì)組分占50%～55%，次生礦物有綠簾石、碳酸鹽、石英、蛇紋石等。

根據(jù)采樣物性測(cè)試結(jié)果，和徽杭高速公路使用情況，礦石的抗壓強(qiáng)度和粘附性均符合高速公路油路路面石料的標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 治理區(qū)工程地質(zhì)條件

治理區(qū)內(nèi)工程地質(zhì)條件較簡(jiǎn)單，根據(jù)巖土體工程地質(zhì)特性，治理區(qū)內(nèi)巖土體可劃分為兩個(gè)工程地質(zhì)巖組：西村巖組玄武（細(xì)壁）巖和西村巖組絹云板巖。

強(qiáng)風(fēng)化玄武（細(xì)壁）巖：主要為分布于地表、近地表的殘坡積層及強(qiáng)風(fēng)化的玄武巖等，主要表現(xiàn)為黃色，如圖2所示。

中分化及微風(fēng)化玄武巖（細(xì)碧巖）巖：為礦區(qū)出露的新鮮玄武巖，塊層狀堅(jiān)硬，巖石硬度較大，該巖組工程地質(zhì)性能較好，是石料開采對(duì)象。

絹云板巖：新鮮面灰色，風(fēng)化面灰黃色，變余粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，板狀構(gòu)造，巖石顆粒較細(xì)，主要由粉砂級(jí)的長(zhǎng)石、石英組成。

巖體中發(fā)育的節(jié)理結(jié)構(gòu)面其工程地質(zhì)性能相對(duì)較弱，在臨空狀態(tài)下，巖塊易沿節(jié)理面、裂隙面向下滑落，形成崩塌、落石等不良地質(zhì)現(xiàn)象，因此，礦區(qū)工程地質(zhì)條件中等。

2.4 礦區(qū)水文地質(zhì)條件

本區(qū)屬低山區(qū)地貌，相對(duì)高差180m，近東西向的山脊為本區(qū)地表水的分水嶺。礦區(qū)東側(cè)小溪自北而南流過，河床標(biāo)高+170m，為本區(qū)的侵蝕基準(zhǔn)面。區(qū)內(nèi)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(bǔ)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(wěn)定。礦山目前采用自然排水，水文條件簡(jiǎn)單。

3 礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)估

3.1 礦山地質(zhì)環(huán)境影響現(xiàn)狀評(píng)估

歙縣伏川采石場(chǎng)已有多年的開采歷史，為露天開采。礦山開采活動(dòng)地段偏離城鎮(zhèn)、村莊，位于重要交通線視線以外。其產(chǎn)生的地質(zhì)環(huán)境問題主要為露采邊坡失穩(wěn)、對(duì)土地資源破壞及對(duì)水、土環(huán)境污染等問題，因此本次礦山現(xiàn)狀評(píng)估選擇的主要內(nèi)容為：露天開采誘發(fā)的邊坡失穩(wěn)；礦山開采對(duì)水資源、水環(huán)境的影響；礦山開采對(duì)土地資源、土石資源的影響及破壞；引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害情況。分述如下：

（1）治理區(qū)邊坡類型。該邊坡由強(qiáng)風(fēng)化—中分化西村巖組玄武（細(xì)壁）巖（Pt3μβ）和西村巖組絹云板巖（Pt3x1）構(gòu)成，總體屬于巖質(zhì)邊坡。

邊坡主要節(jié)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(xì)壁）巖（Pt3μβ）屬硬巖，因此，按照《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2013）的規(guī)定，本斜坡巖體類型為Ⅲ類。該邊坡的類型為Ⅲ類巖質(zhì)邊坡，坡腳為礦山堆場(chǎng)，破壞后果嚴(yán)重，因此安全等級(jí)屬二級(jí)。

（2）礦山治理區(qū)邊坡的穩(wěn)定性。主要表現(xiàn)在礦山露天采場(chǎng)切坡造成的不穩(wěn)定邊坡。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查主要問題為礦山露天開采形成的開采平臺(tái)，礦山自上而下有3個(gè)開采平臺(tái)，即+279m 平臺(tái)、+265m 平臺(tái)、+246m 平臺(tái)。本次治理區(qū)位于+279m 平臺(tái)。根據(jù)邊坡的物質(zhì)成分、坡率、選用受影響的因素，對(duì)B-B′及C-C′剖面采用圓弧滑動(dòng)法計(jì)算邊坡的安全系數(shù)。

B-B′剖面切坡治理前計(jì)算安全系數(shù)為0.968，剩余下滑力為21.931kN/m，屬于不穩(wěn)定狀態(tài)；C-C′剖面切坡治理前計(jì)算安全系數(shù)為1.045，剩余下滑力為8.796kN/m，屬于欠穩(wěn)定狀態(tài)。說明該邊坡在降雨、巖石風(fēng)化、強(qiáng)烈振動(dòng)等狀態(tài)下，將產(chǎn)生順層滑坡以及傾倒式崩塌地質(zhì)災(zāi)害，因此需要采取工程措施進(jìn)行治理。

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

（4）水資源、水環(huán)境影響程度。礦石主要化學(xué)成分為硅酸鹽，礦石物理力學(xué)性質(zhì)較好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，一般不會(huì)分解出有害成分，不會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)赝寥赖叵滤斐捎绊憽５V山開采最低標(biāo)高174m，高于礦區(qū)侵蝕基準(zhǔn)面（170m），能夠自然排水；礦區(qū)地下水主要接受大氣降水的入滲補(bǔ)給，在坡體內(nèi)經(jīng)短暫、短距離的徑流，即以側(cè)向補(bǔ)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(chǎn)生毒害物質(zhì)，對(duì)地下水水質(zhì)影響輕，對(duì)水資源、水環(huán)境影響程度輕。

（5）礦山開采對(duì)土地資源與植被破壞。本礦山侵占土地主要以采坑、堆料場(chǎng)、破碎站為主，礦山公路及礦山附屬設(shè)施占用土地為輔。根據(jù)礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀，本礦山侵占土地資源主要表現(xiàn)有采坑及礦區(qū)公路等。因此本礦區(qū)對(duì)土地資源的毀損程度較嚴(yán)重（表1）。礦區(qū)范圍植被以松樹、雜木為主，因此礦山開采對(duì)植被的破壞程度較嚴(yán)重。

表1 歙縣伏川采石場(chǎng)礦山已破壞土地面積統(tǒng)計(jì)表

（6）治理區(qū)地質(zhì)災(zāi)害。礦業(yè)活動(dòng)目前造成地質(zhì)災(zāi)害主要為露采邊坡順層滑坡和傾倒式崩塌災(zāi)害隱患。

綜上所述，本礦山現(xiàn)狀地質(zhì)環(huán)境影響程度較嚴(yán)重。

3.2 礦山地質(zhì)環(huán)境影響預(yù)測(cè)結(jié)果

（1）礦山地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)結(jié)果。由于礦山露天開采未形成設(shè)計(jì)的開采平臺(tái)，實(shí)際形成的是不穩(wěn)定的高陡邊坡，巖石節(jié)理發(fā)育，巖石較破碎，預(yù)測(cè)采坑邊坡將發(fā)生巖質(zhì)崩塌地質(zhì)災(zāi)害，崩塌方量20～100m3。崩塌地質(zhì)災(zāi)害規(guī)模小、危險(xiǎn)性小，危害性較大（危害礦山生產(chǎn)人員）。因此，礦業(yè)活動(dòng)可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害危害程度為較大。

（2）礦區(qū)水資源、水環(huán)境預(yù)測(cè)結(jié)果。本礦區(qū)開采范圍較小，而且位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上，自然排水方式將采場(chǎng)匯水排入溪流中，礦區(qū)排水影響范圍小。本區(qū)地下水徑流距離短，礦體無毒害成分，坑道排水對(duì)地表水質(zhì)基本無影響。因此，礦山開采對(duì)水環(huán)境、水資源影響預(yù)測(cè)評(píng)估結(jié)果為影響較輕。

（3）礦區(qū)地面與斜坡穩(wěn)定性預(yù)測(cè)評(píng)估結(jié)果。地形地貌：礦區(qū)位于低山區(qū)，丘體高差小，本礦區(qū)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(qū)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(duì)地質(zhì)環(huán)境破壞程度較嚴(yán)重。按分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，屬較不穩(wěn)定。

地質(zhì)構(gòu)造：礦區(qū)無大型斷裂構(gòu)造和活動(dòng)性構(gòu)造分布，屬基本穩(wěn)定。

巖土體結(jié)構(gòu)類型：分布地層以以淺變質(zhì)玄武巖為主，巖石呈半堅(jiān)硬—堅(jiān)硬狀，屬基本穩(wěn)定。

礦床充水條件：礦區(qū)水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，無儲(chǔ)水構(gòu)造，礦區(qū)涌水量較小。屬基本穩(wěn)定。

采礦方式和強(qiáng)度：本礦山為露天開采，礦區(qū)開采斷面+174～+295m，本礦山礦體呈層狀，采區(qū)總體面積較大（相對(duì)于礦區(qū)面積），開采強(qiáng)度較強(qiáng)，但巖石力學(xué)性質(zhì)好，屬基本穩(wěn)定。

（4）危害對(duì)象。本礦山距村民居住點(diǎn)較遠(yuǎn)，礦山開采對(duì)其影響輕微，因此礦業(yè)活動(dòng)危害對(duì)象為礦山財(cái)產(chǎn)、礦區(qū)工作人員，危及人員超過10人，危及財(cái)產(chǎn)約500萬元。

（5）損失與治理難度。本礦山礦業(yè)活動(dòng)可能引發(fā)的地質(zhì)環(huán)境問題土地挖損及邊坡不穩(wěn)定，影響程度較嚴(yán)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(fù)墾和植被恢復(fù)。由于礦區(qū)內(nèi)土地規(guī)劃功能一般，因此治理恢復(fù)難度中等。

4 治理工程設(shè)計(jì)方案

按照現(xiàn)場(chǎng)勘查及前述的分析論證結(jié)合以往工作經(jīng)驗(yàn)，提出如下治理設(shè)計(jì)方案：分級(jí)卸載+坡腳微型樁板墻支護(hù)+坡面噴播植草支護(hù)，在坡頂和坡面平臺(tái)設(shè)置截水溝，對(duì)地表降水進(jìn)行排泄。

微型樁板墻。治理段長(zhǎng)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(yīng)盡量減少擾動(dòng)，緊貼現(xiàn)有干砌擋墻而布，至少跳2孔成樁。樁心距1.5m，樁徑250mm，樁長(zhǎng)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(cè)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(zhǎng)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(jìn)行防腐。微型樁板墻應(yīng)根據(jù)開挖后坡面穩(wěn)定性確定相應(yīng)位置及長(zhǎng)度，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)邊坡的實(shí)際穩(wěn)定性調(diào)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(shè)計(jì)工程量：噴播工程量4212m2。

截排水措施。在邊坡坡頂和各級(jí)馬道設(shè)置截水溝（圖4），排除邊坡上方地表水。設(shè)計(jì)工程量：截水溝380m。

圖4 坡面平臺(tái)截水溝大樣圖（單位：mm）

5 結(jié)論和建議

安全隱患治理工程不但涉及到礦山地質(zhì)災(zāi)害的治理，還涉及到礦山地質(zhì)環(huán)境的生態(tài)恢復(fù)治理，本次治理設(shè)計(jì)將兩者整體考慮進(jìn)行，使設(shè)計(jì)更加合理和優(yōu)化。根據(jù)治理工程的性質(zhì)，工程治理措施，重點(diǎn)消除地質(zhì)災(zāi)害威脅，通過治理，消除露采邊坡崩塌隱患。在施工過程中，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件的變化具體細(xì)化治理工程設(shè)計(jì)。隨著治理工程的實(shí)施及對(duì)地質(zhì)條件變化的認(rèn)識(shí)，治理設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)具體的條件及時(shí)進(jìn)行調(diào)整變更，并準(zhǔn)確落實(shí)治理的目的與意圖。

治理工程結(jié)束后，應(yīng)做好植被的養(yǎng)護(hù)工程及邊坡監(jiān)測(cè)工程，監(jiān)測(cè)工程與植被養(yǎng)護(hù)工程同步進(jìn)行，周期為一年。同時(shí)應(yīng)做好施工單位與業(yè)主單位的相互交接工作，主要是養(yǎng)護(hù)工程交接、監(jiān)測(cè)工作交接、土地復(fù)墾工程的交接。礦區(qū)的生態(tài)恢復(fù)工程，可結(jié)合當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)林木進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。