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浅谈废弃矿山生态恢复治理前期的地质灾害勘查的重要性论文

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2024-04-10 13:58:49    来源:    作者:heting

摘要:本文就废弃矿山生态恢复治理前期如何进行地质灾害勘查进行简要阐述,阐明地质灾害勘查对生态恢复治理的设计、施工的重要性。废弃矿山生态恢复治理前期的地质灾害勘查工作在收集资料的基础上,采用现场踏勘、访问、工程地质钻探、现场测试、取样、室内试验等多种技术手段开展工作,主要查明废弃矿山地质灾害类型、分布现状、发展趋势、勘查范围内的植被状况、下伏岩土体性状和空间分布以及废弃矿山各渣场弃渣特征,提供岩土设计参数指标,评价勘查工作区的稳定性,提出地质灾害防治方案的建议。

  摘要:本文就废弃矿山生态恢复治理前期如何进行地质灾害勘查进行简要阐述,阐明地质灾害勘查对生态恢复治理的设计、施工的重要性。废弃矿山生态恢复治理前期的地质灾害勘查工作在收集资料的基础上,采用现场踏勘、访问、工程地质钻探、现场测试、取样、室内试验等多种技术手段开展工作,主要查明废弃矿山地质灾害类型、分布现状、发展趋势、勘查范围内的植被状况、下伏岩土体性状和空间分布以及废弃矿山各渣场弃渣特征,提供岩土设计参数指标,评价勘查工作区的稳定性,提出地质灾害防治方案的建议。

  关键词:废弃矿山,生态恢复治理,地质灾害勘查,地质灾害防治建议

  1政策背景

  为了切实贯彻落实国家对废弃矿山生态恢复治理工作的重要要求,全面推进生态文明建设,提升对废弃矿山生态恢复治理水平,践行“绿水青山就是金山银山”的新时代生态环境保护理念,自2016年以来,福建省各地纷纷加强废弃矿山的生态恢复治理工作。这一系列举措的推进,为改善和保护环境、推动经济可持续发展起到了积极的作用。为减少在废弃矿山生态恢复治理过程中可能引发或加剧地质灾害,给废弃矿山修复项目造成损失,为矿山修复工程方案、设计、施工及地质灾害防治提供参考,以保证修复项目能安全、顺利进行,进行废弃矿山生态恢复治理前期应进行地质灾害勘查。

  2地质灾害勘查

  2.1前期工作

  前期工作主要是收集有关地质环境资料,主要包括区域地质、环境地质、水文地质、工程地质、地震、水文气象及人类工程活动等资料;收集场地附近可利用的地勘资料等。对已收集的资料进行了综合分析。在收集资料中应有针对性,收集资料的完整对后期的综合分析尤为重要。主要收集的内容有调查区域的位置交通、地形地貌、水文气象特征、地质构造和地层岩性、地震资料、水文地质条件、植被土壤、人类工程活动(含矿山开采情况、土地利用现状等)。

  2.2地表踏勘

  2.2.1采坑调查

  (1)采坑立面。各立面的调查包含坡向、坡度、坡高,立面现状,是否存在结构面,立面自上而下岩土层分布情况,岩层产状(不包含侵入岩)、节理发育情况是否存在不良地质作用,立面潜在的不良地质灾害,立面植被发育情况等。特别要注意岩层产状(不包含侵入岩)、节理与坡面的关系。

  (2)采坑平台。平台规模,现状,节理发育情况,是否有不良地质作用后的堆积物,植被发育情况,揭露岩性,水文地质情况等。

  (3)坑底。坑底面积,形状,坑底是否积水,积水面积、积水高度等。坑底的积水并非无缘无故来的,还应调查积水的来源。

  (4)其他调查。例如采坑内的渣堆调查等(具体调查内容详见渣堆调查)。

  采坑现场踏勘要划分出已发生的地质灾害区域、潜在的地质灾害区域,地质灾害的发展趋势、影响范围、防范措施等,给生态修复设计和生态修复施工提供有价值的指导;坑底积水的生态修复水补给来源之一,现有的储量和水质情况对生态修复中和修复后水的利用情况起到决定性作用。

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  2.2.2渣堆调查

  渣堆调查主要调查规模、渣堆坡向、堆高、不良地质作用、潜在地质灾害、威胁对象、渣堆成分组成、植被发育情况及渣堆的渗透系数等。

  在现场踏勘中,发现部分渣堆堆弃于沟谷中上游,应分析这部分渣堆在极端降雨情况下发生泥石流的可能性。渣堆的野外现场测试主要对渗透系数的确定,一般采用试坑法,一般挖一个30cm的方形试坑,坑底铺2cm~3cm厚的反滤粗砂,向试坑内注水,必需使试坑中的水位始终高出坑底约10cm。为了便于观测坑内水位,在坑底建议设置一个标尺,便于观测。测试的结果利用相对应的公式(如:平均渗透速度v=Q/F,当坑内水柱高度≤10cm时,可以认为水头梯度接近于1,因而K(渗透系数)=V)求出结果。

  2.2.3道路边坡调查

  主要进行调查的内容包括但不限于道路边坡的形态特征,包括坡面形状、坡向、坡高和坡度;岩土体的组成以及岩层的产状(不包括侵入岩)和节理发育情况;边坡可能存在的不良地质作用;坡脚堆积物的类型和分布情况;边坡上植被的种类和分布情况;以及潜在的地质灾害及受威胁的对象等方面的考察。道路边坡的调查,主要是保证废弃矿山在生态修复过程中和修复后的人员、车辆通行的安全,是不可或缺的环节。

  2.2.4工业场地调查

  工业场地调查主要是调查场地范围、建筑物情况、人员活动情况、是否存在边坡(边坡基本情况)、是否存在不良地质作用、是否存在潜在地质灾害、植被发育情况等。

  在生态修复过程中,往往原有的临时搭盖会全部拆除,但确实存在有地质环境条件好或较好的场地,可以提供作为生态修复过程中和修复后的临时或长久的监测、观测区域,甚至可作为一些工程项目建设区域(如凉亭、观景台等)。

  2.2.5其他内容调查

  在收集的资料中,若显示调查范围内存在巷硐的,应对巷硐对应的地表进行踏勘。巷硐硐口按要求一般已采取封硐处置,在硐口一般调查硐口是否流(渗)水、水流径流方向、水流颜色等情况,还应有硐口岩土体揭露情况等;巷硐延伸方向对应上方的地表一般选择以巷道中轴向两侧延展100m范围内的地表进行排查,主要排查是否存在地面沉降、地面塌陷和地裂缝等地质灾害现象。

  若发现存在以上的地质灾害现象,应建议对巷硐采取有效充填或监测措施,保证废弃矿山在生态修复过程中和修复后的安全和稳定等。

  2.3岩土工程勘查

  在收集的资料中若未收集到勘查资料的,建议应进行岩土工程勘查。以岩土工程钻探等手段,结合已揭露的岩土层,查明废弃矿山岩土层的土质类型、其埋藏分布情况;查明地下水类型、水质及埋深、分布与变化情况;通过取不同层位的土(岩)试样进行物理力学性质分析,提供岩土物理力学参数等,并提供相对应的工程平面、剖面及柱状图。为废弃矿山的生态恢复治理设计提供必要的数据。

      2.4水文地质勘查

  水文地质勘查主要分为地表水调查、泉(井)调查。主要为调查区内地表水和泉水的流径、排泄方向、流量(含极端降雨的流量变化)、区域地质情况等水文地质特征,水资源利用情况,并取调查点的水样进行水质分析其物理性质和化学成分等。

  地表沟谷的调查在除有地表水的沟谷外,还应调查对修复范围有影响的冲沟、沟谷等,主要调查其位置,长度,冲刷的深度,冲刷的宽度,形态等。

  2.5环境地质调查

  首先是调查范围内土地利用情况,原始地表破坏情况。环境问题的破坏程度、地表污染程度等。主要是观察调查范围内的植被发育情况以及环境污染情况;如一些硐采的区域,调查硐口流水的同时还应调查水流后形成的沉渣、并取样等。

  2.6数据分析

  (1)通过现场踏勘和水质检测报告,分析水的腐蚀性对场地岩土体的腐蚀作用,划定水污染区域,确定污染源头及划定辐射范围并提出相应的防治建议,如设置筛网过滤器、沉淀池或反应池等,有效处置因矿山开采后形成的废水。特别要注意的是采集的水试样应及时化验,清洁水样不宜超过72h,稍受污染水样不宜超过48h,受污染水样不宜超过12h。水质分析建议采用全分析,对于一些特定的矿区可增加专项分析。

  (2)结合岩土工程勘查钻孔动力触探数据和室内岩土体试验数据,确定所调查的废弃矿山的岩土力学设计参数,为设计提供相应的依据。

  (3)通过野外调查,工程地质钻探,结合试验数据分析等,特别是岩层产状(不包含侵入岩)、节理发育情况的数据分析,岩层产状(不包含侵入岩)、节理发育情况与立面、调查矿区范围的边坡关系,应生成相应的赤平投影,为稳定性分析提供数据支撑。废弃矿山应根据不同的分区或调查单元对其进行稳定性分析,主要分析发生地质灾害的可能性、危害性和危险性,调查区域根据以上数据判断现状和预测的稳定状态。使用专业边坡稳定性分析软件对矿山采坑和边坡进行稳定性分析,以指导生态修复工作。

  2.7地质灾害成因分析

  2.7.1采坑地质灾害成因

  废弃矿山在开采时期形成采坑,揭露岩体的采坑形成高陡立面,由于长期受风蚀、水蚀的影响,节理裂隙扩张,主要出现小规模的崩塌等,采坑立面形成临空面、倒角,部分球状风化孤石裸露,立面存在的地质灾害主要为崩塌。形成土质边坡或立面的采坑,早期的一般未按规范要求放坡,往往形成的地质灾害主要为滑坡,根据现场调查,一般规模不大,滑坡形态多为圈椅状;开挖后的土质边坡或立面在强降雨或持续降雨的情况下,土体吸水饱和,在重力作用下顺坡面下滑。

  2.7.2渣堆地质灾害成因

  废弃矿山的老旧渣堆特征是渣堆顶的堆渣大部分较密实,不易产生不均匀沉降或地面塌陷等地质灾害,但近坡面的土体较松散,通过试坑实验我们发现近坡面的渗透系数大,而渣堆顶平台内的渗透系数小。在遇强降雨的作用下,渣堆坡面的堆渣易冲刷形成临空面,局部渣堆坡面呈掏空状态,坡面上部堆渣在自身重力和降雨等外力条件下产生滑坡、崩塌地质灾害。

  2.7.3人工边坡地质灾害成因

  矿区人工开挖边坡主要为矿区的道路边坡和工业场地的边坡,这些边坡往往坡度较陡且未采取任何治理措施,坡面出露岩土层多为坡积、残积土层和风化强烈的岩层,受风化作用、水蚀作用和土体本身风化母岩的裂隙结构影响,边坡土体易崩解下滑堆积于坡脚,但造成的破坏不大,主要是阻塞治理区道路的通行和工业场地的施工安全。

  2.7.4其他地质灾害成因

  泥石流地质灾害成因:野外调查的矿区范围内若存在山高坡陡的沟谷,该沟谷汇水集中且汇水量大,坑沟两侧的岩土体松散或沟内多有堆渣物,该区域突发性强降雨明显等特征,存在泥石流地质灾害的可能性大。

  地面塌陷、沉降、地裂缝地质灾害成因:该区主要是在有硐采和处于岩溶区域的废弃矿山出现地面塌陷、沉降、地裂缝的可能性比较大。位于岩溶区的废弃矿区,主要是岩溶地下水位下降或岩溶顶板溶蚀后会造成地面塌陷、沉降、地裂缝等。

  在分析地质灾害成因时,还应分析旱涝急转天气。该气候条件下诱发地质灾害的风险高,主要原因是受连续高温暴晒后,岩土体水量蒸发,使岩土体收缩、开裂,物理力学指标极不稳定,特别是在遇强降雨或持续性降雨时,大量雨水直接冲刷浅层岩土,地质灾害发生的概率增大,更容易发生滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害。同时该天气发生频率对加速矿区地表的物理风化起到了一定的作用。

  2.8地质灾害防治建议

  2.8.1采坑地质灾害防治建议

  采坑主要是开采立面坡高陡直,采坑上部或上、中部建议采用分台阶放坡治理,清除危岩体、消除临空面并在坡顶设置截水沟;对于坡度较陡且施工难度大的区域建议采用主动或被动防护网等防治措施,并设置安全距离、拉设警戒线和设置警示标志等。对已存在滑坡、崩塌地质灾害的采坑,应加强监测和巡查,条件允许情况下设置长期自动监测装置,发现异常及时上报。在进行生态修复的采坑,施工人员应佩戴好安全帽等防护措施,建议设置观察岗哨,发现异常及时预警,第一时间转移施工人员并及时上报。

  2.8.2渣堆地质灾害防治建议

  渣堆体积较小的建议采取清除至原始坡面并对原始坡面复绿的措施,渣堆体量大且不易清理的建议对边坡采用分台阶放坡的治理措施,治理过程中存在地表水汇流的区域建议采用铺设排水涵沟、涵管等将地表水引导出渣堆等治理措施。

  2.8.3道路边坡地质灾害防治建议

  道路边坡出现滑坡、崩塌地质灾害,建议对易发生地质灾害的边坡加强巡查和监测,在条件允许情况下进行削坡减载、设置截排水沟等治理措施。

  2.8.4工业场地地质灾害防治建议

  废弃工业场地建议对未拆除的临时搭建进行拆除,对存在地质灾害隐患的边坡采取削坡减载、设置截排水沟等治理措施。

  2.8.5其他建议

  (1)对废弃矿山已存在地面塌陷、沉降、地裂缝的区域建议采用有效的充填处置措施;若无法进行充填处置,应采取封闭该区域并设置警示标志,并加强对该区域的监测。

  (2)道路冲沟主要破坏道路正常通行,建议对道路进行修整,对道路排水沟进行修整和清理,特别是堵塞的树枝和崩塌堆弃的渣土等,局部主要干道建议在条件允许情况下进行硬化处理。

  (3)生态恢复治理中出现的新的弃渣、弃土应妥善处置,避免产生新的安全隐患。

  (4)废弃矿山存在环境污染区域应设置专门的警示标志并封锁,在进行有效治理后经多次检测无污染情况后方可开放。

  (5)废弃矿区在未进行治理和正在治理区域应设置警示标志和拉设警戒线,设置岗哨,无关人员禁止入内。

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  3结论

  废弃矿山生态恢复前期的地质灾害勘查首先要明确勘查的范围,特别注意勘查范围要按照相关规范要求在现有的勘查范围外扩100m;对于所收集的数据以及现场勘查所得,再次对区域构造对现有场地的影响进行分析和总结;其次是按勘查的分区分别进行阐述,如采坑、渣堆、道路边坡、工业场地调查存在的和潜在的地质灾害分布情况,稳定性分析结论等;再有就是其他勘查中如巷硐、地表水影响的结论等应做好总结和分析。

  通过对废弃矿山的地质灾害勘查,查明废弃矿山地质灾害类型、分布现状、发展趋势;查明调查区域内的植被状况、下伏岩土体性状和空间分布,查明废弃矿山各渣场弃渣特征;为废弃矿山的生态修复的工程修复方案、设计提供了岩土设计参数指标,评价了工作区的稳定性,并提出了地质灾害防治方案的建议。废弃矿山生态恢复治理前期的地质灾害勘查调查为花岗岩废弃矿山生态恢复治理的设计和修复施工提供了重要依据,是生态恢复治理工作不可或缺的一环。