摘要:本文以冯记沟矿山地质环境治理为例，通过对高陡边坡类型的矿坑进行机械削方、表土覆盖和生态工程的针对性治理设计，最终形成效果对比图，通过比对认为，该类设计能有效减小由于不合理开采导致的边坡陡峭、地质环境恶化等问题。
关键词:矿山地质环境治理;治理设计
1矿区概况
冯记沟砂石矿区位于盐池县西南部，东距冯记沟乡约1．5km，距冯记沟移民新村仅200m，冯青线301乡道从项目区中间穿过。矿区处于鄂尔多斯盆地西缘，缓坡丘陵地貌，地形总体上东北高西南低，最高海拔1381m，最低海拔1336m，相对高差45m。矿区治理总面积为52．25hm2，共存在5个废弃采坑，其中3个坑位于301乡道两侧，矿坑边坡陡峭，深20m～30m不等，部分坡度在60°以上，严重威胁过往车辆及附件村民安全。矿坑由砂土、黏质砂土和砂质黏土的Ⅰ、Ⅱ类土和部分固结成岩的泥质砂岩的Ⅳ类土组成。由于长期不合理开采导致矿区地质环境恶化，植被破坏、地貌破碎、土地失去利用价值、地质灾害频发等，严重制约矿区周边的发展。
2设计过程
2017年3月，自治区财政厅拨付资金910万元用于冯记沟砂石矿坑治理。在充分收集、分析区内已有资料的基础上，先开展勘查工作，通过地形测量、环境地质调查等多种工作手段，查明矿区的环境地质条件，主要环境地质问题及其分布范围。通过科学论证、对比，提出设计治理方案。结合当地土地利用规划，治理工程以采坑边坡治理和恢复植被为主，确定治理措施为采坑边坡削坡回填，并对整个矿区实施生态工程。
2．1设计思路
通过对矿区的初步分析，根据采砂坑的地形、地貌的破坏情况，依据其分布位置、范围、规模大小，结合周边地形地貌特点，考虑通过削方回填等方法在消除地质灾害的基础上进行平整、修复，使其恢复原始地貌或与周边地貌相和谐。对于1、2、3号坑，由于坑底到地面相对高差较大，考虑台阶式放坡设计。地形地貌整治完成后，通过人工复绿的方式恢复自然植被，最终使矿区恢复原有天然牧草地的土地功能。
2．2治理区域划分
为进行土方计算，需对编号1～5的5个矿坑合理划分区块:(1)矿区南部为301乡道两侧的3个废弃矿坑，总体东高西低。北部为2个废弃矿坑，坑内沟壑纵横，且4号坑平缓、5号坑高差明显。(2)本次治理分区依照地形随坡就势进行造区，1、2、3号矿坑均设计有5m宽的平台，每个平台为1个计算区域，坑底部分划设为区。4、5号坑则依据地势，划分区域。矿区共细分为16个治理区，项目分区见图1。(3)分区场地之间通过放坡区进行连接，设计坡比1:3及以上，个别坑底狭窄段坡比设为1∶2。
2．3设计地面高程的确定
(1)项目区周边已有设施。在设计分区场地设计标高时，充分考虑道路标高，分区场地标高与道路标高尽量保持一致;乡道301从矿区穿过，高程1366m～1374m;土方工程高程要与周边设施高程通过放坡合理衔接。(2)项目区内土方削填平衡。本次设计确定分区标高时，重点考虑土方平衡，设计标高时应设定预算范围内挖方与填方土基本持平的标高值。本次设计利用基于AUTOCAD2008软件的土方计算软件飞时达12．1软件，采用方格网法对项目区进行挖填土方量平衡计算。(3)依据放坡坡比控制高程。
3设计治理措施
结合前述矿山环境地质问题，根据现状调查结果以及对现状地质环境问题评估结果，将矿山地质环境治理工程措施确定为:土石方工程、生态工程、警示牌和防护栏。土石方工程包括机械削方回填、表土覆盖;生态工程包括播撒草籽。
3．1土石方工程
(1)机械削方回填。矿区高程范围1336m～1381m，相对高差45m。地形坡度南陡北缓，1、2、3号采坑地形坡度较大，部分边坡超过60°。针对性治理措施为机械削坡回填，设置平台进行台阶式放坡。平台高7m～10m不等，宽5m，每级平台设2%～5%的反坡，防止暴雨情况下对治理后的边坡冲刷损坏。削坡时，大块块石必须先从边坡上剔除，以防石块滚落伤人。回填时，大块块石要以大块废石在下、小块在上的次序进行，并将废石碎屑覆盖其表层。回填完成后，对矿区按照设计标高平整，使其与周边地形地貌相协调。4、5号坑不设置平台，按照地形分区并设定标高。其中，4号坑治理完成后，与周边地形合理衔接，局部坡度在1∶10左右。矿区内设计削填方区共16个，除1号坑部分边坡因坑底狭窄，坡度设为1∶2以外，大部分坡度均在1:3及以上，整体挖深及回填深度10m～25m。高陡边坡设有高度不等、宽度5m的平台，设计平台与各区块之间按设计标高放坡，放坡过程严格按照设计进行。1、2号坑设置一级平台作为坑底与地面的衔接，3号坑最深处35m，设置两级平台放坡。低凹区用上述削方量进行回填采坑。场区内坡度严格按照设计设定，区块施工标高与设计标高误差±10cm。(2)表土覆盖。为保证治理后矿区林草的成活率，土石方工程治理完成后，对整个矿坑治理后区域(含坡)覆土20cm，用汽车自重压实。土体来源为矿坑边缘高于地表的堆土与矿坑内部剥离的中细砂土混合物。坑边堆土属于矿坑刚开始开发时的表土，腐殖质含量高，易于植物生长，与坑内中细砂土混合后，足以满足草籽生长的要求。
3．2生态工程
采坑治理完成后，为确保环境改善，需对矿坑进行整体覆绿。雨季后撒播草籽，使矿山自然覆绿。草种采用适宜当地生长，固沙、耐旱的沙蒿、沙打旺、苜蓿等。草籽播散选择无风或微风雨后天气进行，2～3种草籽混播。工程完成后第二年进行复播，复播量按前一年播种量的1/3计算，确保成活率达95%。
3．3警示牌
施工前，应根据本工程实际情况，确定危险源和重大危险源，指定相应防范措施。作业现场设立明显警示牌及明确的警示标语。警示牌安装在矿坑的明显转角处、临近公路处。警示牌正面必须朝向明显的方向。警示牌采用正方形，规格600mm×600mm，1mm厚铝板，并在铝板正面贴反光膜。确定安装位置后，支柱必须高出地面2m，不得倾斜。警示牌工程量为20个。1、2号坑各4个警示牌，3号坑6个，4、5号坑6个。
3．4防护栏
治理完成后，在矿区冯青线沿线布设公路防护栏2340m，采用高速公路A级双波立柱镀锌绿色防护栏，用以隔离矿坑与公路，防止车辆冲出路外，冲向矿坑。
4治理效果分析
通过以上治理措施，降低了矿坑边坡的坡度，可以消除崩塌、滑坡等地质灾害隐患，以往坑洼不平、废石乱堆的地貌将大为改观，整个矿区由于生态工程措施，亦将逐步恢复天然牧草地的功能。通过Surfer12成图软件，制成矿坑治理效果对比图(图3～图7)。
5结论
项目实施完成后，矿区地形地貌得到明显改善，有效遏制了矿区环境的恶化，消除了矿区的地质灾害隐患。此次设计由于没有合适的外来土源，选择了以降低坡度为主要处理措施原则，后续如果有合适土源，最佳处理措施仍是做好防渗、防污措施后逐步回填，使矿坑恢复开挖前地形地貌。本次以冯记沟砂石矿区设计为例，研究探讨了高陡边坡及复杂地形矿坑的治理方案，为同类项目的设计方案提供几点参考。
参考文献:
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［2］王月．废弃采石场恢复治理技术的研究———以张家口北蔚采石场为例［D］．河北工程大学，2013．
［3］姚义武．枣庄市多措并举治理废弃矿坑［J］．山东国土资源，2011，(12)．
作者:杨文轩 马花 单位:宁夏回族自治区国土资源调查监测院 宁夏回族自治区测绘产品质量监督检验站