下面文章通過對(duì)靈寶市金礦區(qū)主要礦山地質(zhì)環(huán)境問題和大量已實(shí)施完成礦山環(huán)境治理項(xiàng)目的分析研究，系統(tǒng)闡明了該區(qū)所采用主要治理技術(shù)方法，為該區(qū)其它治理項(xiàng)目順利實(shí)施提供科學(xué)依據(jù)。

　　關(guān)鍵詞：金礦區(qū),地質(zhì)環(huán)境,治理技術(shù)

　　靈寶市是一個(gè)以金礦開采為主體的礦產(chǎn)資源大縣，至2015年，連續(xù)30年，礦產(chǎn)金產(chǎn)量排名全國(guó)產(chǎn)金縣第二，有“中國(guó)金城”的美譽(yù)。長(zhǎng)期金礦開采遺留下了嚴(yán)重的礦山地質(zhì)環(huán)境問題。為消除和減輕金礦區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害對(duì)礦業(yè)生產(chǎn)及人居安全的威脅，實(shí)現(xiàn)礦業(yè)開發(fā)、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)的和諧發(fā)展，2004~2016年，中央和河南省在金礦區(qū)共下達(dá)探礦權(quán)采礦權(quán)兩權(quán)價(jià)款地質(zhì)環(huán)境類項(xiàng)目23個(gè)，其中礦山地質(zhì)環(huán)境治理項(xiàng)目16個(gè)。通過以上項(xiàng)目的實(shí)施并驗(yàn)收，使金礦區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境得以初步改善。本文以已實(shí)施完成的礦山環(huán)境治理項(xiàng)目為基礎(chǔ)，針對(duì)主要礦山地質(zhì)環(huán)境問題，進(jìn)行了主要治理技術(shù)綜合研究。

　　1金礦區(qū)位置及范圍

　　金礦區(qū)位于靈寶市西部，距靈寶市約16km。西部與陜西接壤，南依秦嶺，北臨黃河，總面積約660km2。其范圍包括小秦嶺分水嶺以北的棗鄉(xiāng)峪、大湖峪、文峪、西峪(河南部分)主峪道及其支溝，分水嶺以南的倉朱峪至王家峪之間的主峪道及其支溝。

　　2主要礦山地質(zhì)環(huán)境問題

　　金礦區(qū)在礦產(chǎn)資源的采礦活動(dòng)中存在礦山地質(zhì)災(zāi)害(采空區(qū)塌陷、地裂縫、崩塌、滑坡、泥石流)、含水層破壞、地形地貌景觀破壞和土地資源破壞等礦山地質(zhì)環(huán)境問題。金礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害隱患危害程度以礦渣泥石流最為嚴(yán)重，其次為崩塌、滑坡、采空區(qū)塌陷和地裂縫。據(jù)中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心完成的金礦區(qū)礦山泥石流隱患溝危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果，金礦區(qū)共查明泥石流40處，其中2條溝為極高危險(xiǎn)性泥石流隱患溝、26個(gè)高危險(xiǎn)性泥石流隱患溝、12個(gè)中危險(xiǎn)性泥石流隱患溝。上述泥石流隱患溝威脅人口多、威脅財(cái)產(chǎn)大，急需重點(diǎn)防范和治理。

　　2.1金礦區(qū)礦渣泥石流形成條件

　　2.1.1地形地貌特征

　　靈寶市小秦嶺主體山脈呈東西走向，在北故峪—東桐峪20km長(zhǎng)的范圍內(nèi)，分布著36座海拔不小于2000m的山峰，最高峰老鴉岔海拔2413.8m，而幾條溝的山口(山地與平地交接處)海拔500~600m，流域平均高度1600~1900m。山高坡陡，溝谷切割強(qiáng)烈，發(fā)育20條南北向“V”型主峪道，溝坡坡度30°~65°;北部12條主峪道長(zhǎng)4.6~15.8km，縱坡降比9.1%~26%;南部8條主峪道長(zhǎng)2.9~6.2km，縱坡降比14.0%~25.0%;峪道上游的支溝坡降比在25%~35%。從分水嶺到出山口最大相對(duì)高差達(dá)1900m。嶺谷相對(duì)高度之懸殊，使堆積在溝谷上游及溝源處的松散碎屑物質(zhì)擁有巨大的勢(shì)能，而陡峭的地形則為勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能提供了有利條件。

　　2.1.2水源條件

　　形成泥石流必須要有數(shù)量充足的水源，對(duì)于泥石流來說，水體的來源最為普遍的是大氣降雨。據(jù)靈寶氣象站1956~2015年氣象資料顯示：多年平均降水量645.8mm，年最大降水量為984.7mm(1958年)，日最大降水量達(dá)110.2mm(1960年7月22日)，最大一次降水量達(dá)194.9mm(1982年7月28日至8月4日)，年內(nèi)降水多集中于7、8、9三個(gè)月，并多為暴雨。短時(shí)段高強(qiáng)度暴雨為泥石流形成提供了水動(dòng)力條件，因此，靈寶市金礦區(qū)具備激發(fā)泥石流形成的短時(shí)段高強(qiáng)度的暴雨條件。

　　2.1.3物源條件

　　金礦區(qū)石渣量大，且不合理地集中堆放于溝腦、坡面和溝谷河道兩側(cè)，擠占溝床、堵塞河道，造成行洪受阻，加大了溝床的縱坡降比，很多廢渣堆堆積坡度陡，沒有筑構(gòu)防護(hù)工程設(shè)施或防護(hù)工程設(shè)施過于簡(jiǎn)單，廢渣堆穩(wěn)定性極差，為泥石流的發(fā)生提供了豐富的松散物源，導(dǎo)致大部分溝谷逐漸演變成為泥石流溝，金礦區(qū)泥石流物源的90%來自于開礦后堆放的廢石礦渣。綜合有關(guān)資料，小秦嶺分水嶺以北主峪道及其支溝內(nèi)采礦及選礦渣堆509處，礦渣量約1358×104m3;礦渣堆高度一般在5~15m，個(gè)別高達(dá)30m，渣堆自然安息角在30o~45o之間。

　　2.2金礦區(qū)礦渣型泥石流成災(zāi)模式

　　金礦區(qū)礦渣型泥石流起動(dòng)主要是特大暴雨下水力為主導(dǎo)因素的起動(dòng)方式，其成災(zāi)模式一是在特大暴雨作用下，溝谷匯水形成的強(qiáng)大洪流鏟蝕溝中廢渣，從上游到下游運(yùn)動(dòng)過程中不斷卷入沿途廢渣，形成能量不斷加大的泥石流，即溝床直接起動(dòng)型;二是特大山洪淘蝕廢渣堆—渣堆失穩(wěn)滑塌—堵塞行洪通道—潰決形成泥石流，即堵潰型泥石流。

　　3礦山地質(zhì)環(huán)境治理技術(shù)

　　根據(jù)金礦區(qū)礦渣泥石流形成條件和成災(zāi)模式，結(jié)合金礦區(qū)長(zhǎng)期、大量工程項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，經(jīng)過長(zhǎng)期工程改進(jìn)、優(yōu)化，目前在金礦區(qū)通常使用采用攔渣壩、擋渣墻、防護(hù)墻、防護(hù)堤、肋檻、排水渠、溝道整理、礦渣清運(yùn)、過水路面、管涵、道路修復(fù)、拆除工程、雨量監(jiān)測(cè)工程等措施，盡量避免攔溝修建重力壩等放大泥石流災(zāi)害效應(yīng)的工程;優(yōu)先治理威脅區(qū)內(nèi)居民及礦山企業(yè)安全的地質(zhì)災(zāi)害隱患;通過綜合治理不合理堆排的采礦廢渣堆，使主干道行洪通暢;達(dá)到防災(zāi)減災(zāi)的目的。由于篇幅所限，本文在此只對(duì)技術(shù)相對(duì)復(fù)雜工程展開系統(tǒng)研究。

　　3.1攔渣壩

　　3.1.1作用及解決問題

　　攔渣壩是沖溝中攔擋棄渣的橫向建筑物，起到穩(wěn)定溝谷渣體，防止棄渣流失，攔截水沙，改變輸水條件，調(diào)節(jié)下泄水量和輸沙量，多用于點(diǎn)式工程，在金礦區(qū)還起到減小溝道坡度的作用。主要解決了因溝道本身縱坡降大，地形陡峻造成渣、水所具有較大勢(shì)能的問題;還解決了溝道廢渣、溝床的穩(wěn)定問題。

　　3.1.2優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)

　　在2013年靈寶金礦區(qū)“7•9”洪災(zāi)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)中提出，在進(jìn)行類似的泥石流地質(zhì)災(zāi)害治理項(xiàng)目時(shí)，首先要降低溝道的坡降并且采用攔渣壩、擋渣墻等工程固定溝道內(nèi)的廢渣，從而降低泥石流的勢(shì)能，減少固體物源，削弱其破壞能力。但也有專家提出，因攔溝修建的重力壩長(zhǎng)時(shí)間聚集礦渣，堵潰而放大泥石流的災(zāi)害效應(yīng)。因此，設(shè)置此類工程時(shí)，應(yīng)充分考慮上述優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)，慎重使用。

　　3.1.3工程布置位置及設(shè)計(jì)

　　該工程措施可設(shè)置在部分支溝及主溝道坡度變化較大的位置，垂直溝道修建攔渣壩，所有攔渣壩壩肩均采用臺(tái)階式，并嵌入完整基巖內(nèi)。壩高0~3m，基礎(chǔ)埋深4m，攔渣壩基礎(chǔ)及壩體均采用C20毛石砼結(jié)構(gòu)，攔渣壩墻體中部地表以上預(yù)留圓形泄水洞，泄水洞為內(nèi)徑1.0m的預(yù)應(yīng)力混凝土管，正面安裝鋼筋網(wǎng)，鋼筋直徑為16mm，網(wǎng)格間距0.15m×0.15m，壩體設(shè)計(jì)地面以上預(yù)留2排直徑110mmPVC管泄水孔，水平間距2m，垂直間距1m，PVC管要伸出墻外5cm;壩體基礎(chǔ)部分設(shè)置2排泄水孔，內(nèi)置內(nèi)徑400mm的預(yù)應(yīng)力混凝土管，水平間距2.0m，垂直間距1.6m，每隔10~20m預(yù)留伸縮縫。與金礦區(qū)早期完成的攔渣壩相比，新建攔渣壩基礎(chǔ)及壩體由漿砌石結(jié)構(gòu)改為C20毛石砼結(jié)構(gòu)，壩體基礎(chǔ)小口徑泄水孔改為較大尺寸泄水孔，大大提高了壩體安全穩(wěn)定性及泄水能力。

　　3.1.4施工后的效果

　　治理工程實(shí)施后，起到穩(wěn)定溝谷渣體，防止棄渣流失，減小了溝道坡度，降低了下泄洪水勢(shì)能，緩解了洪水對(duì)溝底棄渣淘蝕和擋渣墻或護(hù)堤基礎(chǔ)沖刷。

　　3.2擋渣墻

　　3.2.1作用及解決問題

　　擋渣墻是布置在棄渣體坡腳，抵抗渣體壓力的一種擋渣建筑物。能起到穩(wěn)定渣體邊坡，縮短邊坡長(zhǎng)度，防止棄渣流失的目的。多用于線性工程。主要解決了渣堆固化，溝道兩側(cè)廢渣擠占溝道、阻礙行洪，洪水沖刷渣堆坡腳，渣堆滑塌，新產(chǎn)生渣堆有序存放等問題。

　　3.2.2優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)

　　在金礦區(qū)治理工程中最常見的工程措施，具有擋渣固渣針對(duì)性強(qiáng)，可以利用渣堆中符合條件的塊石砌筑，施工工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。由于在金礦區(qū)狹窄的溝谷內(nèi)擋渣墻尺寸較大;對(duì)基礎(chǔ)穩(wěn)定性要求高;在金礦區(qū)礦渣堆積厚度大，為保證基礎(chǔ)質(zhì)量，設(shè)計(jì)為毛石砼基礎(chǔ)，擋渣墻埋進(jìn)渣堆深度大，造成工程量較大，成本較高;上部漿砌石質(zhì)量控制難度大等缺點(diǎn)。

　　3.2.3工程布置位置及設(shè)計(jì)

　　在主溝道及各支溝內(nèi)沿溝道兩側(cè)廢渣堆底部順沿溝道方向修建擋渣墻。墻體底寬2.9~3.2m、頂寬1.4m、高5~6m，背坡垂直，面坡坡率1∶0.30，埋深3.5m，部分擋渣墻工程基礎(chǔ)及墻體均采用M15漿砌石結(jié)構(gòu)，部分河道內(nèi)擋渣墻基礎(chǔ)及其以上1.0m采用C20毛石砼結(jié)構(gòu)，其余采用M15漿砌石結(jié)構(gòu)，外露的漿砌石墻頭及墻體必須采用M15砂漿勾縫，采用方格狀平縫，方格尺寸為30cm×50cm，橫豎對(duì)齊使整體規(guī)范、美觀、堅(jiān)固;墻體設(shè)計(jì)地面以上0.5m布置2排排水孔，內(nèi)置直徑110mm的PVC管，水平間距2m，垂直間距1m，PVC管要伸出墻外5cm。

　　為便于墻后渣堆排水及防止洪水沖刷基礎(chǔ)，可增加直徑400mm的預(yù)應(yīng)力混凝土管和墻腳石籠網(wǎng)。與金礦區(qū)早期完成的擋渣墻相比，新建擋渣優(yōu)化改進(jìn)比較多。新增基礎(chǔ)預(yù)應(yīng)力混凝土管，便于墻后渣堆排水，避免墻后滯留大量雨水，使渣堆飽和液化，與下伏巖層之間摩擦系數(shù)減小，增大作用于擋墻后背的壓力;新增墻腳石籠網(wǎng)，防止洪水沖刷基礎(chǔ);河道內(nèi)擋渣墻基礎(chǔ)由最初漿砌石改成C15毛石砼結(jié)構(gòu)，后又改為C20或C20毛石砼結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)進(jìn)行了多次改進(jìn)，大大增加了擋渣墻基礎(chǔ)強(qiáng)度和穩(wěn)定性。確保渣堆與洪水分離，從源頭防止礦渣泥石流的發(fā)生。

　　3.2.4治理后的效果

　　治理工程實(shí)施后，穩(wěn)固了渣堆邊坡，有效隔開了下泄洪水和渣堆，避免洪水沖走渣堆成為形成泥石流的物源。

　　3.3防護(hù)堤

　　3.3.1作用及解決問題

　　防護(hù)堤是布置在渣坡、山坡或路塹坡腳，穩(wěn)定坡腳和抵擋洪水的建筑物。上層為路基或較堅(jiān)硬和節(jié)理發(fā)育的巖石，下層為棄渣或軟質(zhì)巖石時(shí)，采用防護(hù)堤既可擋住下部棄渣或軟質(zhì)巖石不致坍塌，又可保護(hù)棄渣或軟質(zhì)巖石不受洪水沖刷，從而使邊坡穩(wěn)定性得到保證;多用于線性工程。防護(hù)堤將水、路分離，疏通河道，避免水流沖刷而滑塌，形成地質(zhì)災(zāi)害，影響道路交通，在金礦區(qū)道路基礎(chǔ)大多為棄渣，修建防護(hù)堤進(jìn)行保護(hù)顯得更為重要。

　　3.3.2優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)

　　在金礦區(qū)治理工程中最常見的工程措施，有利于排水排洪，較好保護(hù)了生產(chǎn)道路，施工工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。為保證質(zhì)量，一般設(shè)計(jì)為毛石砼防護(hù)堤，埋進(jìn)渣堆深度大，造成工程量較大，成本較高。

　　3.3.3工程布置位置及設(shè)計(jì)

　　主溝道及部分支溝將溝道內(nèi)清理的部分廢渣、碎石堆置于溝谷另一側(cè)低洼地段進(jìn)行平整碾壓，并沿道路鄰水一側(cè)修建C20毛石砼防護(hù)堤。防護(hù)堤頂寬1.2~1.4m、底寬2.85~3.05m、高2.5m，埋深3.0m，基礎(chǔ)及墻體均采用C20毛石砼結(jié)構(gòu)。治理工程實(shí)施后，使礦區(qū)的道路和排水系統(tǒng)各行其道，排水排洪通暢有序，運(yùn)輸?shù)缆菲教雇〞场?/p>

　　3.4排水渠

　　排水渠是將暴雨洪水順暢排到下游河溝中。其排水型式，要根據(jù)流域面積、降雨量、工程等級(jí)及相應(yīng)洪水標(biāo)準(zhǔn)確定。排水工程型式一般分涵洞式和排水渠2類。溝道上游部分地段由于河道較窄，無法修建防護(hù)堤工程，且上游水流較小，修建排水渠工程基本能夠滿足日常行洪需求，雨季水流可沿道路通行，水路不分。可設(shè)計(jì)修建單邊排水渠，排水渠凈寬1.0m，凈深1.0m，渠壁厚0.3m，渠底厚0.5m，均采用C20砼結(jié)構(gòu)，每隔10~20m或地形變化較大地段預(yù)留伸縮縫。

　　3.5肋檻

　　為約束溝道主流，降低溝道坡度，防止主流淘蝕河床、沖刷兩側(cè)擋渣墻及防護(hù)堤工程基礎(chǔ)，保護(hù)治理工程安全，在溝道兩側(cè)防護(hù)堤及擋渣墻工程易受沖刷地段，設(shè)計(jì)肋檻工程。肋檻工程在前期項(xiàng)目中沒有使用過，在后期重點(diǎn)工程應(yīng)用較多。河道內(nèi)肋檻設(shè)計(jì)埋深一般為2.0m，肋檻斷面均為等腰梯形，肋檻高度均為2.0m，頂寬1.0m，底寬1.8m;肋檻內(nèi)部沿縱向加4根直徑12mm的鋼筋，縱筋距肋檻外表面距離均為20cm;每隔15cm加一道直徑8mm的箍筋。肋檻工程必須和與之相接的防護(hù)堤或擋渣墻工程同時(shí)施工，澆筑為一個(gè)整體，肋檻鋼筋要插入擋渣墻或防護(hù)堤1m。

　　3.6雨量監(jiān)測(cè)工程

　　通過開展礦山雨量監(jiān)測(cè)，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)區(qū)內(nèi)降雨過程及變化，掌握礦山地質(zhì)環(huán)境動(dòng)態(tài)變化，預(yù)測(cè)礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)展趨勢(shì)，為合理預(yù)防災(zāi)害、保護(hù)礦山地質(zhì)環(huán)境、開展礦山環(huán)境綜合整治、礦山生態(tài)環(huán)境恢復(fù)與重建、實(shí)施礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)督管理提供基礎(chǔ)資料和依據(jù)。在實(shí)施過程中，發(fā)現(xiàn)重大問題，及時(shí)調(diào)整治理對(duì)象和方案，避免重大地質(zhì)環(huán)境問題危及礦業(yè)生產(chǎn)和人群生態(tài)環(huán)境安全。任務(wù)主要體現(xiàn)在監(jiān)測(cè)金礦區(qū)降雨過程及雨量的動(dòng)態(tài)變化。

　　4結(jié)語

　　從早期礦山企業(yè)自行修建的簡(jiǎn)易工程到2016年剛竣工的重點(diǎn)工程，數(shù)十年來治理工程從少到多、從簡(jiǎn)單到復(fù)雜也是不斷優(yōu)化完善的過程，如地基被淘空的問題在后期的重點(diǎn)工程項(xiàng)目也采取了混凝土基礎(chǔ)改善措施及增加肋檻防治洪水淘涮溝底礦渣等等優(yōu)化措施。因此，在金礦區(qū)開展礦山地質(zhì)環(huán)境治理工作所涉及的規(guī)劃、監(jiān)測(cè)、監(jiān)管、治理工程措施等方面繼續(xù)開展研究工作仍很必要。

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　　推薦期刊：《礦山測(cè)量》Mine Surveying(雙月刊)1973年創(chuàng)刊，是國(guó)內(nèi)唯一的礦山測(cè)量專業(yè)性國(guó)家級(jí)科技期刊，也是世界有較大影響的四大礦山測(cè)量刊物之一。刊載內(nèi)容：測(cè)量方法、測(cè)量理論、開采沉陷、“三S”應(yīng)用、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、地籍測(cè)量、土地復(fù)墾、教學(xué)改革。