矿地质环境恢复与治理项目可行性研究报告 (2).doc

- - 目目 录录 0 前言前言 .1 0.1 立项依据及地质环境治理恢复意义1 0.2 主要任务2 0.3 编制依据 2 1 立项治理的必要性与紧迫性立项治理的必要性与紧迫性 .2 1.1 毛岭铁矿矿区生产概况2 1.2 毛岭铁矿区地质环境现状及存在的问题 3 1.2.1 毛岭铁矿区地质环境现状 .3 1.2.2 毛岭铁矿区地质环境存在的问题 .4 1.3 矿山地质环境恢复治理的必要性和紧迫性 5 1.4 立项治理的可行性 5 2 自然地理与地质环境条件自然地理与地质环境条件 .6 2.1 自然地理位置及交通6 2.2 地质环境条件7 2.7 人类工程活动特征9 2.8 场区土壤及植被特征9 3 弃渣场基本特征、危害性及稳定性分析弃渣场基本特征、危害性及稳定性分析 .9 3.1 窑子沟弃渣场形成原因10 3.2 弃渣场的基本特征10 3.3 弃渣场斜坡变形机制及影响因素分析12 - - 3.4 弃渣场斜坡稳定性分析及推力计算12 4 矿山地质环境恢复与治理工程技术方案矿山地质环境恢复与治理工程技术方案 .15 4.1 地质环境恢复与治理目标、原则及技术路线 15 4.2 设计工况、参数与标准的确定16 4.3 地质环境恢复与治理方案设计18 4.4 不同方案的分项工程设计19 5 工程监测设计方案工程监测设计方案 20 5.1 监测工作的任务及目的20 5.2 监测设计主要技术依据21 5.3 监测设计的指导思想21 5.4 监测工作现状22 5.5 监测工作布置22 6 矿山地质环境恢复与治理工程施工组织矿山地质环境恢复与治理工程施工组织 22 6.1 施工条件与地形22 6.2 地质条件 23 6.3 建筑材料23 6.4 供电与供水23 6.5 占地拆迁数量及协议23 6.6 主要施工机械23 6.7 施工工期23 6.8 施工顺序和方法24 - - 6.9 施工进度24 6.10 拦渣坝施工要求25 6.12 施工管理27 6.13 施工监理28 7 投资估算与资金筹措 .29 7.4 分项工程组成概况30 7.5 费用估算30 8 防治工程方案比选防治工程方案比选 .31 8.1 窑子沟 a 弃渣场防治工程31 8.2 窑子沟 b 弃渣场防治工程31 8.3 方案比选 32 9 工程实施环境影响评价工程实施环境影响评价 .32 9.1 生态环境效益 32 9.2 社会效益评价33 9.3 经济效益评价33 10 结论与建议结论与建议 .34 10.1 结论34 10.2 建议34 - - 0 前前言言 0.1 立项依据及地质环境治理恢复意义立项依据及地质环境治理恢复意义 毛岭铁矿隶属四川省阿坝藏族羌族自治州汶川县所辖，位于汶川县威 州镇毛岭村境内。毛岭铁矿于1978 年由四川省冶金局组织开采，是国 家在计划经济时期建立的老矿业基地。2003 年 8 月矿山已因故停产， 2003 年 12 月川威集团子公司资中县双河矿业有限公司通过拍卖方式拥 有汶川县毛岭铁矿采矿权、资产所有权和使用权。 国有矿山在开采的初期，由于缺乏对生态环境的保护措施，致使一些 矿山周围生态环境造成严重破坏，特别是对国有大中型矿山生态环境造 成破坏严重。尾矿是选矿厂不能再分选的矿山固体质料，由于国家的需 要，矿山的发展难免产生尾矿及渣土。大量的矿渣堆放严重地破坏了矿 区的生态环境，导致水土流失严重，地表及植被遭严重破坏，土壤、地 下水、空气遭到严重污染；另外弃渣场是松散堆积体，边坡稳定性差， 持续暴雨将造成滑坡和泥石流，对矿区居民生命财产安全造成威胁；巨 量的土石堆积体裸露式堆放，将是一个长久的水土流失源，增大了汶川 县地区的水土流失量，也增大了岷江和长江上游泥砂含量。 由于矿山属国有企业，原生产利税都上交给了国家，没有留下环境治 理费用；目前毛岭铁矿自身很困难，需要国家投资支持恢复治理矿山地 质环境。 近年来随着党和政府对矿山企业的亲切关怀，曾出台了一系列有利于 保护环境的相关政策，国土资源部近日又出台了矿山地质环境治理 项目管理实施细则 ，并成立了专项基金。同时，地方政府及矿山企业非 常支持和积极配合进行毛岭铁矿矿山地质环境治理恢复工作，在其配套 资金支持下，资金上有了一定保障。 通过对矿山弃渣场进行生态环境恢复，不仅使因矿山开采生产引起的 地质灾害得以防治，同时确保矿山周围的环境得以净化，还矿区一片绿 色，将给矿区带来巨大的社会效益、经济效益和环境效益，其意义十分 重大。 - - 近几年来根据国土资源部关于实施对国有大中型矿山生态环境恢复治 理，依据 矿山地质环境治理项目管理实施细则 ，受四川省阿坝州国 土资源局委托，由 ！ 承担汶川毛岭铁矿矿区地质环境恢 复治理前期立项可行性研究。 0.2 主要任务主要任务 在现场充分调查和收集资料进行分析的基础上，采取技术已经成熟、 安全可靠、施工便捷、经济节省的治理方案进行比选，对每种方案的工 程投资进行估算，最终选出一种最优方案进行治理，在此基础上对工程 治理的社会效益、环境效益、经济效益进行综合评价。 0.3 编制依据编制依据 1、 “十五”国土资源生态建设和环境保护规划国土资源部， 2001 年 5 月 2、 矿山水土保持方案 (四川省水利水电勘测设计研究院,2004 年 8 月) 3、 矿山地质环境治理项目管理实施细则 4、四川省工程造价信息及相应的定额标准。 1 立立项项治治理理的的必必要要性性与与紧紧迫迫性性 1.1 毛岭铁矿矿区生产概况毛岭铁矿矿区生产概况 汶川县历来就是阿坝藏族羌族自治州的人口和经济大县，2003 年汶川县实现国内生产总值14 亿余元，居阿坝州第一位。全县总人口 112703 人。毛岭铁矿隶属四川省阿坝藏族羌族自治州汶川县所辖，位于 汶川县威州镇毛岭村境内。毛岭铁矿于1978 年由四川省冶金局组织开 采，矿山采矿方法为深井坑开采方式。原设计生产规模采选矿10 万 吨/a，至 2003 年 8 月矿山已因故停产。 - - 四川省川威集团作为一家以钢铁为主的大型企业集团，2003 年 12 月川威集团子公司资中县双河矿业有限公司通过拍卖方式拥有汶川县毛 岭铁矿采矿权、资产所有权和使用权。企业根据自身需要，近来进行了 为期 11 年的 30 万吨/a 改扩建工程。矿产地质总储量2682.50 万吨,服 务年限还有 33 年。该矿山为我国的钢铁工业发展、国民经济建设和川西 矿产资源综合利用做出了积极贡献。 1.2 毛岭铁矿区地质环境现状毛岭铁矿区地质环境现状及存在的问题及存在的问题 1.2.1 毛岭铁矿区地质环境现状毛岭铁矿区地质环境现状 汶川毛岭铁矿区面积为23km2，矿区至汶川县城22km。矿区设施 有办公区及厂房、矿山道路、井口采场及弃渣场。 矿山办公区及厂房位于矿区的西部，面积为3000m2，其植被已被 破坏，基岩裸露。建设所弃渣土堆放在前部窑子沟两侧。 矿山生产形成三大场：井口采场、弃渣场、尾矿场（坝）。矿区井 口采场及弃渣场位于矿区的北部，有三个井口采场及三个弃渣场，占地 面积 12000m2，矿山开采产生的废石实现了定点堆置，铁矿矿区自北向 南分别为窑子沟 b 弃渣场（四中段）、c 弃渣场（二中段）及窑子沟 a 弃渣场（四中段）（见图 01） 。由于井口设施建设及弃渣已将场区植 被破坏，部分基岩裸露；弃渣场大量的矿渣依沟堆放，严重地破坏了矿 区的生态环境。弃渣、弃土量大，导致水土流失严重，地表及植被遭严 重破坏，土壤、地下水、空气遭到严重污染。 矿区尾矿场位于岷江右岸。尾矿是选矿厂不能再分选的矿山固体质料， 由于国家的需要，矿山的发展难免产生尾矿及渣土。因为方量少，江边 筑坝已将其综合利用。 矿山道路依山蜿蜒环绕，长约30 公里，建设面积 20 万 m2；所占 地植被遭破坏，人工形成陡坎及边坡，部分路段有塌方现象。 窑子沟 b 弃渣场前缘上游 1520 段，有从沟坡两侧淤积的坡积物， 一般厚 0.52m；窑子沟 b 弃渣场前缘下游 100120m 段，沟床被弃渣 及两边坡覆盖层所瘀积，一般厚35m。厂房至岷江口段的窑子沟内修 - - 有矿区转运铁矿原料的渡槽。 矿山除矿区设施及a、b 弃渣场分布范围植被遭破坏外,其它地表 生长着以铁树、桦树、漆树及杂草等植被为主，植被茂盛。 1.2.2 毛岭铁矿区地质环境存在的问题毛岭铁矿区地质环境存在的问题 1、水均衡系统被破坏、地表水被污染：采矿致使矿区水均衡遭受破 坏,造成地下水位下降。由于矿井采用疏干排水，导致大面积区域性地下 水位下降，破坏了矿区水均衡系统，现已造成泉水干枯，地下水位埋深 大。矿山井下抽排的废水、厂房排放的废水、以及地表水流经顺沟堆放 的弃渣场携带渣粉，污染了矿区水体环境，也污染了岷江及长江上游的 水质。 2、地表土体及植被遭破坏：矿区建设（包括办公区及厂房、矿区道 路及矿井采场）用地和弃渣场占用地植被都被破坏，原有山坡土体被清 除，使部分山体裸露，如果不加以治理，将有荒漠化的危险。 3、大气被污染：弃渣裸露式堆放，在晴天或少雨时，矿区一起风， 渣尘漫天飞扬，对大气造成了极大的污染，对矿区居民的身体和环境造 成严重影响。 4、水土流失，引发泥石流：弃渣场及矿区各项建设弃土是松散堆积 体，边坡稳定性差，持续暴雨将堵塞沟床，引起滑坡和泥石流，将对矿 区居民生命财产安全造成威胁；巨量的土石堆积体裸露式堆放，将是一 个长久的水土流失源，增大了汶川县地区的水土流失量，也增大了岷江 和长江上游的泥砂含量。 5、坡体垮塌：矿区公路建设也破坏了原有地表，基岩裸露，部分路 段边坡垮塌，植被遭到埋掩，将引发水土流失，严重时将引发交通事故。 1.3 矿山地质环境恢复治理的必要性和紧迫性矿山地质环境恢复治理的必要性和紧迫性 本次选取治理的毛岭铁矿窑子沟弃渣场有两部分，即a 弃渣场和 b 弃渣场；弃渣场依沟堆放，坡势陡峭。弃渣场前缘为毛岭铁矿生活区和 - - 厂房，建筑面积约5000m2，共 230 多人。经访问，每逢雨季，雨水冲 刷弃渣场前缘，引起弃渣场斜坡变形。对沟下游及两侧矿区居民生命财 产造成巨大威胁，同时也造成大量水土流失，增大了岷江泥砂含量。 鉴于此，威钢公司也曾采取积极的防治措施，如在上游绿化、a 弃渣场下游设拦渣坝，同时实施简易监测，在一定程度上遏制了环境进 一步恶化，也减轻了当地地质灾害的发生。 窑子沟 a、b 弃渣场虽目前稳定，但在特大暴雨、暴破、振动等情况 下有可能失稳，堵塞沟道，引发滑坡、泥石流等新的地质灾害；矿渣的 堆放也破坏了堆场周围环境植被；同时引发了水土流失；严重危及坡体 前缘矿区 230 余人的生命和财产安全。为了矿区居民生命财产安全,同 时减轻矿区地质灾害危害程度,保持水土，使生态环境逐步恢复,因此 对该弃渣场进行地质环境恢复与治理是必要的、十分迫切的。 1.4 立项治理的可行性立项治理的可行性 一方面，当地政府及矿业公司对弃渣场也曾进行过绿化恢复治理，而 且取得一定成效。中国科学院地质研究所和成都理工大学的专家教授 等对西部矿区弃渣场、尾矿渣堆放边坡等进行过大量研究，总结出一套 对矿区地质环境恢复治理的有效方法，目前正在大力推广使用，技术上 有成熟的经验可借鉴。另一方面，近年来随着党和政府对矿山企业的亲 切关怀，曾出台了一系列有利于保护环境的相关政策，国土资源部近日 又出台了 矿山地质环境治理项目管理实施细则 ，并成立了专项基金。 同时，在地方政府及矿山企业配套资金支持下，资金上有一定保障。 综上所述，对于矿山弃渣场地质环境恢复治理的实施，无论从技术上， 还是经济上，都是有可充分利用的资源，项目实施完全是可行的。 2 自自然然地地理理与与地地质质环环境境条条件件 2.1 自然地理位置及交通自然地理位置及交通 汶川县地处四川省西部，属四川省阿坝藏族羌族自治州管辖。县城位 - - 于岷江上游与杂谷脑河汇合处，处于九环线上。毛岭铁矿地处汶川县威 州镇毛岭村境内，位于岷江右岸。矿区中心地理坐标为：东经103 3010333，北纬 31273129。本次工作重点毛岭铁矿 矿山地质环境恢复与治理项目位于汶川县毛岭镇，距汶川县直线距离约 7.5km，矿区至汶川县城22km，为简易矿山公路。县城至都江堰市为 85km，属国家二级公路。区内公路四通八达。见工作区交通位置图 1。 2.2 地质环境条件地质环境条件 2.2.1 气象水文气象水文 2.2.1.1 气象气象 - - 工作区属川西高原气候区，具有温暖干燥、四季分明、降雨量高度集 中等特征，降雨集中在69 月，降雨量占全年80%以上，年降雨量 5001300mm，平均约 1104mm。汶川县年均气温9.6，极端最高气 温 30.5，年极端最低气温 -19.6，日温差较大，平均1115。多 年平均风速 1720m/s。矿区积雪期为当年12 月至翌年 3 月。 2.2.1.2 水文水文 区内有大小河流 40 余条，分属岷江、杂谷脑河水系，岷江属长江水 系的一级支流。矿区至窑子沟下游2.5km 为岷江，岷江横穿汶川县向 南西流去。 2.2.2 地形地貌地形地貌 矿区地处川西北高山中深切割峰谷之间的斜坡地带，地形坡度 4060。矿区北部的近东西向山脊峭壁嶙峋，为矿区的一道天然屏 障；往南在矿区中部为与山脊走向垂直或斜交的次级指状山脊，由其间 沟谷构成矿区的指状水系，并于矿区南部汇入磨子沟，沟底纵坡一般为 15 20。矿区海拔 20003400m，相对高差 1400m，区内地势北 西高南东低。窑子沟弃渣场地处岷江左岸山地，地貌属侵蚀堆积、溶蚀 构造、侵蚀剥蚀构造地貌。地势北西高南东低，北西最高高程 3400m，南东最低高程 2000m，相对高差 1400m。坡体坡度 4060，坡向为北东向 。 2.2.3 地层岩性地层岩性 区内出露地层有早古生寒武系及第四系地层。地层向北西向或北 西西方向倾斜。现分别叙述如下： 一、第四系地层（ q4） 1、人工堆填土（ q4ml）：分部于沟谷及支沟岸坡上，岩性为灰褐色 碎块石土，碎石成分主要为绿泥石及白云母等，厚0.2m5m。 - - 2、坡残积层（ q4del）：岩性为黄色碎块石粘土，可朔、稍湿，分布 于沟谷支沟岸坡上，厚0.20.5m。 二、寒武系（ ） 本层未分组。岩性为浅黄色、浅绿或灰褐色绢云母绿泥石片岩，具粒 状和片柱状变晶结构。 2.2.4 新构造运动与地震新构造运动与地震 汶川地处四川西部，区内新构造运动较为活跃，主要表现为大面积的 间歇性微弱抬升。矿区区域地质构造处于松潘甘孜印支褶皱系小金弧 形构造东部的反转弧形地带，往东依次为茂汶大断裂和龙门山岛弧裂谷。 根据中国地震烈度区划 （1990） ，区内地震基本烈度为 度。 2.2.5 水文地质特征水文地质特征 弃渣场内地下水按赋存状态分为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水二类， 松散岩类孔隙潜水主要分布于弃渣场松散堆积物中；基岩因裂隙发育， 地表水和大气降水沿裂隙下渗，成为地下水补给来源之一；地表水沿冲 沟内的碎裂岩体入渗也是地表水补给地下水的来源之一，地表水入渗补 给地下水后，在冲沟下游形成泉水排泄。本区地表水较丰富，是汶川县 工业生产和城市生活的主要水源。 2.2.6 工程地质特征工程地质特征 区内主要为变质岩的坚硬与软弱岩层呈互层状产出，变质岩为绢云 母片岩、绿泥石片岩及极薄层次生石英岩、条带状大理岩、石榴石绿泥 片岩和绿泥石石英钟片岩等，岩体呈片状或块状构造。总的看来，岩石 的力学强度较好，但不同岩石力学强度有所差异，大理岩比绢云母绿泥 片岩强度大。由这些岩石所构成的边坡一般都较稳定，地形坡度可达 3035，但云母片岩在地表易风化，且片理又发育，在具备临空面条 件下，往往可形成表层的坍塌滑移。 - - 2.7 人类工程活动特征人类工程活动特征 矿业公司在矿区修建了矿区道路、厂房及生活区，矿物主要采用渡槽 式转运线运出山外。坑井口弃渣就近顺坡堆放。矿山在每年积雪期停产 修养。 为了防止弃渣场在雨季形成泥石流，矿业公司在a 弃渣场前缘冲 沟下部约 10m 处设置了挡渣坝一道，长20m，宽 2.5m，高 11m，起到 了滤水挡碴的作用。 2.8 场区土壤及植被特征场区土壤及植被特征 毛岭铁矿位于海拔2000m 以上，矿区土壤类型为黄棕壤。 矿区植被类型为针阔叶混交林，主要有铁树、桦木、漆树等。除厂区 及窑子沟 a、b 弃渣场外，矿区植被群落主要为灌木及杂草，其植被覆盖 率较高。 3 弃弃渣渣场场基基本本特特征征、危危害害性性及及稳稳定定性性分分析析 四川川威集团所属的汶川县毛岭铁矿自开采以来，形成的弃渣场很多， 目前己废弃的弃渣场有三中段c 弃渣场及岷江边尾矿坝，方量少，现都 已长满植被 ,坡体稳定，本次未考虑治理。窑子沟东部及西部弃渣场至今 仍在堆放。现就窑子沟a、b 两个弃渣场基本特征、发展趋势及危害性 进行分析。 3.1 窑子沟弃渣场形成原因窑子沟弃渣场形成原因 窑子沟 a 弃渣场在 99 年弃渣堆土 ,每年约弃渣土 500m3,坡脚每年 都在不断变化，于是当地矿业公司在坡脚下十几米的冲沟内设置了一道 拦渣坝。窑子沟 b 弃渣场于 1999 年开始弃渣，每年约有200m3废石料； 由于方量少，沟内未设拦渣坝；现矿山一直在这两个弃渣场堆放渣土。 在弃渣场下游两侧为毛岭铁矿生活区及厂房。 - - 3.2 弃渣场的基本特征弃渣场的基本特征 3.2.1 弃渣场的边界、规模和形态特征弃渣场的边界、规模和形态特征 3.2.1.1 a a 弃弃渣渣场场 a 弃渣场在窑子沟左侧南部，呈“长扇形 ”展布，弃渣场后缘高程 2205m，前缘高程 2120m，前后缘高差 85m，弃渣场横向平均宽35m， 纵向平均长 130m，边坡上陡下缓，上部坡度4550，下部坡度 2430；因 99 年二中段东部坑采，开始堆渣，至今约有2500m3 渣土。见照片 1 照片 1 窑子沟东部弃渣场外貌 3.2.1.2 b 弃弃渣渣场场 b 弃渣场在窑子沟左侧北部，呈“长勺形 ”分布，弃渣场后缘高程 2250m，前缘高程 2125m，前后缘高差 125m，弃渣场横向平均宽15m， 纵向平均长 180m，边坡上陡下缓，上部坡度4348，下部坡度 3035；自 99 年开始堆渣，至今约1000m3废石料。见照片 2 - - 照片 2 窑子沟西部弃渣场外貌 3.2.2 弃渣场坡体特征弃渣场坡体特征 弃渣场坡体物质主要由选矿后弃渣及地表层坡积物组成: 1、人工堆积物 : 由选矿后弃渣组成 ,呈灰褐色或褐色，颗粒粒径一 般为 15cm，且由坡顶至坡脚颗粒愈变粗，松散，透水性好,分布于 弃渣场及沟谷。其下为残坡积物。 2、表层坡积物系碎块石土 :松散，呈灰绿色或褐黄色，透水性好， 较薄，厚 020cm，局部岩层出露，分布于整个地表。 3.2.3 边坡基岩特征边坡基岩特征 弃渣场下伏基岩层为寒武系变质岩，岩性为浅黄、浅绿及浅褐色绿泥 石片岩及绢云母片岩，薄层状产出，岩层产状2048，节理裂隙 发育，风化带厚度一般为3.55m。 3.2.4 近期弃渣场变形基本特征近期弃渣场变形基本特征 据统计调查，弃渣场自99 年堆放渣土以来，变形不明显，只在雨 季存在局部微弱变形。汶川毛岭铁矿窑子沟弃渣场变形具有如下特征： 1、变形主要集中在雨季，变形强度与降雨强度直接相关； 2、变形具有牵引式特征，前部变形强于后部。 经过现场实地调查，该弃渣场因正在使用期，坡体前缘每年都在向 - - 冲沟下部延伸，边坡目前处于基本稳定状态。 3.2.5 弃渣场边坡发展趋势及危害性弃渣场边坡发展趋势及危害性 经过现场实地调查，三中段c 弃渣场未发现变形 ,已被丰茂植物覆 盖；窑子沟 a、b 弃渣场因正在使用期，坡体前缘每年都在向冲沟下部延 伸。 随着时间的推移， a、b 弃渣场堆土量进一步加大，将可能堵塞冲沟； 在遇大暴雨时，将可能诱发泥石流灾害，严重威胁毛岭矿区230 余位 职工生命财产安全；并进一步破坏地表植被，加大水土流失量，污染了 矿区环境。 3.3 弃渣场斜坡变形机制及影响因素分析弃渣场斜坡变形机制及影响因素分析 窑子沟弃渣场现处于矿区规划使用期，逐年的排渣将加大坡体负荷量， 这为坡体变形提供了物质基础；弃渣场斜坡原地形坡度达4555， 山体陡峻，这为斜坡堆积体变形提供了有利的地貌条件；此外，降雨和 坡体上冲沟内的地表水的长期冲刷，亦是该斜坡变形的自然因素之一。 随着雨水及地表水的入渗，在暴雨或持续降雨时，坡体土易成饱和状态， 抗剪强度降低，从而使坡体稳定性降低，导致斜坡变形加剧。 综上所述，目前该斜坡变形的主要诱因是大气降雨和地表水对坡体的 冲刷侵蚀。 3.4 弃渣场斜坡稳定性分析及推力计算弃渣场斜坡稳定性分析及推力计算 弃渣场主要物质成分为绿泥石片岩、绢云母片岩及风化土混杂堆弃， 分布不均匀，略有分选，在弃渣场不同部位其力学性质稍有差异，因而 对边坡进行稳定性验算时，将根据各弃渣场物质结构不同选取不同的计 算参数。 - - 3.2.1 公式选择公式选择 从现场实地勘察可知，弃渣场顶部后面局部出现宽窄不一的拉张裂缝， 下滑迹象较为明显，滑动面呈折线型,稳定验算采用折线型滑动面计算， 稳定系数 k 计算公式如下： 1 1 1 1 1 1 1 1 n j n j niii n j n n j i tt rri k iiiiilctgnr 其中： k稳定性系数 作用于第 i 块段抗滑力（ knm）ir 作用于第 i 块段抗滑面上的滑动分力（ knm） ，出现与滑it 动面方向相反的滑动分力时，ti 取负值。 作用于第 n 段块的抗滑力（ knm）nr 12 1 1 ni n ji ii 作用于第 i 块滑动面上的滑动分力（ knm）nt 第 i 块段的剩余下滑力传递至第i+1 块段时的传递系数i （j=i） =i111sincosiiiiitgaaaa 第 i 块滑面倾角（ ）ia 第 i 块段滑动面上的粘聚力（ kpa）ic 第 i 块段滑带土内摩擦角（ ）i 第 i 块段滑面长度（ m）il - - 3.2.2 计算方案选取计算方案选取 综合分析窑子沟弃渣场的变形特征和可能出现的不同工况,选取如 下三种工况对弃渣场边坡进行稳定性分析验算： 工况一：天然状态 工况二：天然状态 +持续暴雨 工况三：天然状态 +持续暴雨 +地震 3.2.3 计算参数的选取计算参数的选取 据野外现场实地调查结果和地区经验值，进行反算，对三个弃渣场边 坡稳定性验算参数按如下范围选取： 工况一 :c=12kpa =2929.5 = 1717.5 kn/m3 工况二 :c= 10kpa = 27.528.5 = 1819 kn/m3 工况三 :c= 10kpa = 27.528.5 = 1819 kn/m3 3.2.4 验算结果验算结果 由于该矿区弃渣场堆弃方量不大,分布范围小，为较好验算整个弃渣 场边坡的稳定性，分别在窑子沟a、b、c 三个弃渣场选取 、三条控制性剖面进行验算 ,其验算结果见表 31： 3.2.5 弃渣场边坡稳定性评价弃渣场边坡稳定性评价 从以上三种工况的验算结果可以看出：三中段c 弃渣场在三种工 况下都处于稳定状态，本次不考虑进行治理。 窑子沟 a、b 弃渣场在自然状态下，稳定系数k1.05，处于稳定 至基本稳定状态，在持续暴雨作用下，弃渣场边坡稳定性降低，稳定系 数 1.05k1.0，处于欠稳定状态；在持续暴雨和地震作用下，边坡稳 定系数 k1.0，弃渣场将失稳下滑，危及坡脚矿区居民的生命财产安全。 - - 表 31 弃渣场边坡稳定性计算结果统计表 4 矿矿山山地地质质环环境境恢恢复复与与治治理理工工程程 技技术术方方案案 4.1 地质环境恢复与治理目标、原则及技术路线地质环境恢复与治理目标、原则及技术路线 4.1.1 治理目标治理目标 通过建立对弃渣场拦挡等物源工程防治体系，以防止渣土在雨季形成 泥石流灾害，以最大限度地降低地质灾害对矿区的危害。这是治理工程 的近期目标 通过生物工程、行政管理、工程的长期维护和监测等措施，改善矿区 剖面 编号 计算 条块数 (块) 工况 c (kpa) (度) (kn/m 3) 稳定系数 k 稳定性 评价 天然状态122917.51.1296基本稳定 天然状态 +持续暴 雨 1027.5191.0087欠稳定 - 剖面 7 天然状态 +持续暴 雨+地震 1027.5190.9865不稳定 天然状态1229.5171.1134基本稳定 天然状态 +持续暴 雨 1028.5181.0134欠稳定 - 剖面 9 天然状态 +持续暴 雨+地震 1028.5180.9881不稳定 天然状态1229.5171.2124稳定 天然状态 +持续暴 雨 1028.5181.1060基本稳定 - 剖面 6 天然状态 +持续暴 雨+地震 1028.5181.0746基本稳定 - - 生态环境体系，达到基本消除地质灾害的目的。这是治理工程的长远目 标。 4.1.2 治理原则治理原则 （1） 、环境治理与矿区规划相结合，为矿区的可持续发展创造条件； （2） 、环境治理恢复与自然地质条件相结合，合理利用治理区现有的 地形地貌，在注重生态效益、社会效益的同时，兼顾经济效益； （3） 、治理的可行性、合理性与经济性相结合。 本项目保护对象：毛岭铁矿生产生活区。 4.1.3 技术路线技术路线 根据矿区不良地质的性质及危害程度，因地制宜采取工程措施与生物 措施相结合的方式进行治理。工程措施主要采取主动防治与被动防护相 结合的方式；生物措施主要采取恢复植被、保持水土，使生态环境逐步 恢复,达到治理的目的 . 4.2 设计工况、参数与标准的确定设计工况、参数与标准的确定 4.2.1 设计工况设计工况 设计工况 (1):自重+持续暴雨 (ks=1.15) 校核工况 (2):自重+持续暴雨 +地震(按 0.15g),(ks=1.05) 4.2.2 设计基本参数设计基本参数 1、气象 工作区属川西高原气候区，具有温暖干燥、四季分明、冬季积雪、 冰雪期 34 个月，降雨量高度集中等特征，降雨集中在69 月，降 雨量占全年 80%以上，多年降雨量5001300mm，平均约 1104mm， 工作区海拔较高，降雨偏少。汶川县多年平均气温9.6，极端最高气 - - 温 30.5，年极端最低气温 -19.6，日温差较大，平均1115。多 年平均风速 1720m/s，主导风向 ssw 向。 2、地震 据国家地震局 中国地震裂度区划图 （1990 年） ，工作区地震基 本裂度为 度，汶川毛岭铁矿地质环境恢复与治理工程按度校核抗 震设计，地震系数取0.15g。 3、斜坡变形荷载 自重：斜坡土体重量，取天然容重1717.5 kn/m3，饱水容重 1819 kn/m3。 暴雨：工作区雨水较多，由于地表排水系统不完善，雨水渗入斜坡 堆积层中，使土体饱水、抗剪指标降低，易形成滑坡。 边坡岩土体抗剪强度参数： c=1012 kpa，=27.529.5。 4.2.3 治理工程设计标准治理工程设计标准 根据国家有关规范规定，本工程支挡工程级别为四级。 支挡工程建筑物抗滑稳定安全系数（kc）和抗倾覆稳定安全系数 （kt） ，根据场地重要性和荷载组合形式确定。 1设计：持续暴雨 kc1.25(支挡工程 ) kt1.45 2校核：持续暴雨 +地震 kc1.05(支挡工程 ) kt1.35 4.2.4 排水工程排水工程 由于工作区降雨较少，沟内流水量最大为1520l/s，在方案设计 中考虑了排水。 - - 4.2.5 设计依据及参考规范设计依据及参考规范 1、 岩土工程手册 2、 铁路路基支挡结构设计规则 （tbj2590） 3、 建筑抗震设计规范 （gbj1189） 4、 国家水准测量规范 （gbj1487） 5、 大地变形测量规范 6、 岩土工程测试技术 4.3 地质环境恢复与治理方案设计地质环境恢复与治理方案设计 本次选取威钢矿业公司下属的汶川毛岭铁矿窑子沟的两个正在使用的 a、b 弃渣场进行立项可行性研究，通过野外踏勘调查，这两个排土场周 围地质环境破坏较严重，而且这两个排土场的存在，将对周围地质环境 产生危害，对毛岭铁矿居民区的人民生命财产构成巨大威胁。因此，对 弃渣场斜坡体本次未加以考虑,待其废弃后再进行生物工程治理；选取 清理弃渣场不稳定边坡、在坡体前缘砌筑支挡墙、在废渣堆上栽种植物 固渣等工程措施对这两个弃渣场进行恢复治理，分别进行两个不同方案 技术、经济对比。现分述如下： 一、窑子沟 a 弃渣场 1、方案一：在弃渣场下游设置分级拦渣坝治理 本方案的思路是在维持现有弃渣场形态不变，允许部分弃渣沿冲沟堆 放的条件下，在其前缘冲沟下游设置分级拦渣坝并充分考虑排水措施 的治理方案。具体做法是：先在弃渣场前缘原拦渣坝冲沟下游设置拦渣 坝，阻挡因雨水及地表水冲刷下来的渣土；再考虑在拦渣坝上设置泄水 孔排泄沟内流水。 2、方案二：对现有支挡工程进行加高加固处理 本方案的思路是对其前缘冲沟下游约10m 处拦渣坝进行加高，按正 常使用年限及每年堆渣量进行拦渣坝加高设计，并充分考虑排水措施的 治理方案。具体做法是：先对弃渣场前缘设置的拦渣坝进行加高加长 处理，阻挡因雨水及地表水冲刷下来的渣土；再考虑在拦渣坝上设置泄 - - 水孔排泄沟内流水。 二、窑子沟 b 弃渣场 1、方案一：在弃渣场下游设置拦渣坝进行治理 本方案的思路是按渣场正常使用年限、年堆渣量及堆渣方式，结合地 貌特征及矿区生产规划进行拦渣坝设计，并充分考虑排水措施 的治理 方案。具体做法是：先在弃渣场前缘冲沟下游设置拦渣坝，阻挡因雨水 及地表水冲刷下来的渣土；再考虑在拦渣坝上设置泄水孔排除沟内流水。 2、方案二：弃渣场边坡处治 +排水措施 本方案的思路是按年排渣量、正常使用年限、渣场堆放休息角及地貌 特征实施分级堆放，目前弃渣可以堆置成二级堆放平台，其坡脚以不阻 碍冲沟正常排水为限，以后矿渣可堆放在目前平台的上部；对最底部坡 脚前缘可据冲沟地势修建滤水排水沟，防止上游汇水对坡脚冲刷，引起 边坡的不稳定。 4.4 不同方案的分项工程设计不同方案的分项工程设计 一、毛岭铁矿窑子沟a 弃渣场 方案一： 在弃渣 场前缘冲沟内设浆砌块石拦渣坝一座，设坝处坝顶高程 2064 m，梯形断面，上宽2.0m，下宽 4.5m，高 12.0m，基础埋深 2.5m，采用 m10 浆砌块石，设计总长48m。 拦渣坝坝身设泄水孔，梅花形布置，采用110mmpvc 管，管口采 用复合土工布反滤 , 间排距 2.5m。 详细情况见图 02、图 07、图 08。 方案二： 在弃渣 场前缘冲沟内原拦渣坝顶内侧1.5 米处设置拦渣坝，坝顶高 程 2128.5m,设计梯形断面，上宽2m，下宽 4.5m，高 10m，坝长 46m， 采用 m10 浆砌块石。 拦渣坝坝身设泄水孔，梅花形布置，采用110mmpvc 管，管口采 用复合土工布反滤 , 间排距 2.5m。 - - 详细情况见图 03、图 09、图 10。 二、毛岭铁矿窑子沟b 弃渣场 方案一： 在弃渣 场前缘冲沟内设浆砌块石拦渣坝一座，设坝处坝顶高程 2118.5 m，梯形断面，上宽2.0m，下宽 4.5m，高 10m，基础埋深 2.5m，采用 m10 浆砌块石，设计总长55m。 拦渣坝坝身设泄水孔，梅花形布置，采用110mmpvc 管，管口采 用复合土工布反滤 , 间排距 2.5m。 详细情况见图 02、图 11、图 12。 方案二： 在现有弃渣基础上 ,设置二级堆放平台 ,每级平台宽 5m，高 20m,坡 度 38。今后弃渣按此坡度分级堆放。 在弃渣场前缘沿依冲沟设滤水排水沟一道，设沟处沟底高程 2145m 至 2075m， 梯形断面，截面尺寸 :宽高为 0.8m0.8m，采用 m10 浆砌块石；排水沟上部采用c20 预预制砼方形格栅盖板 ,长宽为 0.9m0.6m，厚 0.2m；格栅缝宽 1cm，长 0.3m,缝间距 12cm；滤水排 水沟总长 250m。 详细情况见图 03、图 13、图 14、图 15。 5 工工程程监监测测设设计计方方案案 5.1 监测工作的任务及目的监测工作的任务及目的 监测工作的主要任务是对地质环境灾害进行变形监测、施工安全监测 和防治效果监测。在充分利用现有监测设施基础上，突出重点建立较完 整的监测剖面和监测网，使之系统化、立体化。整个监测系统包括监测 仪器、数据采集、储存和数据处理、信息反馈等环节，以便能及时、快 速对弃渣场坡体变形破坏进行分析反馈。仪器的选型、应考虑其精度、 量程、防潮湿和抗干扰等性能与其设置环境相适应，以保证监测系统的 正常运行及监测结果的可靠性。 - - 监测工作要达到的目的如下： （1）形成立体监测网； （2）监测斜坡的变形动态，对弃渣场坡体变形发展趋势做出预测。 （3）施工过程需进行跟踪监测，超前预报，确保施工安全。 （4）反馈设计，指导施工。 （5）检验防治结果。 5.2 监测设计主要技术依据监测设计主要技术依据 （1）汶川县毛岭铁矿弃渣场坡体变形监测资料； （2） 国家水准测量规范 （3） 国家三角测量和精密导线测量规范 （4） 水工建筑物观测工作手册 （5） 岩土工程测试技术 5.3 监测设计的指导思想监测设计的指导思想 （1）充分利用现有监测设施及监测资料基础上，建立系统化、立体化 监测系统，在防治施工全过程中及时测定弃渣场坡体的变形及地下水动 态等变化情况，确保施工安全，并为长期稳定性预测研究提供资料。 （2）全过程监测包括变形监测、地下水动态监测、施工安全监测、防 治效果监测，以监测结果作为设计、反馈设计指导施工和检查防治效果 的依据。 （3）变形监测、地下水动态监测、施工安全监测、防治效果监测尽可 能转变为长期施工防治效果监测。 （4）方法选定和仪器选择应能准确反映弃渣场坡体变形动态，节省投 资。 （5）监测仪器的选择应考虑以下原则： a、仪器的可靠性及长期稳定性； b、足够的测量精度、灵敏度及相应量程； c、现场使用比较方便、简单； - - d、仪器不易损坏，尤其是长期监测仪器应具有防风、防雨、防腐、 防潮、防震、防雷电干扰等与环境相适应的性能。 5.4 监测工作现状监测工作现状 现阶段监测只限于汶川县毛岭铁矿进行的简易监测。预计在勘查工作 开始时，将进行如下监测工作： 弃渣场斜坡的表面位移监测：在勘查时在斜坡体中、后缘上沿剖面线 设置 4 个监测点。外围边界布设4 个观测点，以监测弃渣场斜坡表面位 移情况。 5.5 监测工作布置监测工作布置 常规的大地变形测量是监测裂缝分布，坡体水平位移垂直位移方向、 大小及速率变化的重要手段。本次斜坡表面绝对位移监测利用测量方法 布设 8 个监测网点，控制剖面上（ 、）各布设 2 个 监测点，在周边外围布设4 个监测点，对斜坡表面进行位移监测。每天 监测一次。遇暴雨或变化异常时每小时观测一次。 工程结束后，观测时间由密至疏，由开始一月一次逐渐过渡为半年一 次，检验防治结果。 6 矿矿山山地地质质环环境境恢恢复复与与治治理理工工程程施施工工组组织织 6.1 施工条件与地形施工条件与地形 治理区地处汶川毛岭铁矿，有矿山公路与汶川县城相连，交通较为方 便，但是到弃渣场段坡陡路窄，需人工或马托运至工作点，施工条件一 般。 6.2 地质条件地质条件 汶川毛岭铁矿弃渣场斜坡体表层为松散的残坡积物和堆填土，沟内有 - - 少量水，施工开挖难度中等。 6.3 建筑材料建筑材料 汶川县毛岭区有天然砂石料可开采，钢材和水泥可在当地采购，较为 方便。 6.4 供电与供水供电与供水 该地区电力资源丰富，现矿区已有供电线路，弃土场区照明和动力电 均可从矿区接入；矿区主要河流有磨子沟、新桥沟和羊龙山沟，沟道来 水主要为泉水，可作为施工用水，另外矿区泉水出露较多，可作为生活 用水，供水供电较为方便。 6.5 占地拆迁数量及协议占地拆迁数量及协议 由于施工区只有矿业公司和天保单位，工程施工应在当地政府进行征 地及青苗赔偿后进行，把山区天保工程与实施地质环境恢复与防治相结 合。 6.6 主要施工机械主要施工机械 根据工程设计方案及技术要求，结合工程进度要求安排，主要施工机 械及数量见下表： 6.7 施工工期施工工期 工程工期计划 2005 年 2 月开工， 2005 年 4 月完成全部工程，总工 期三个月。 6.8 施工顺序和方法施工顺序和方法 毛岭铁矿弃土场地质环境恢复与治理工程分为挡渣坝工程及地表排水 - - 工程两部分。其施工顺序为： （1）施工前首先要建立和完善变形区地质环境防治施工监测网，为制 定防灾预警方案和工程中进行反馈设计积累监测数据资料。 （2）暴雨和生活水浸入作用是造成不稳定斜坡变形加剧发展的主要因 素，因此，以排引地表水（雨水、生活污水）等工程作为前期施工。 （3）施工占地征用应根据工程施工顺序安排，先施工的工程单元必须提 前征地，保证施工顺利进行。 表 6-1 主要施工机械设备及数量表 机械设备名称型号容量或效率单位数量 混凝土搅拌机 jdy500c0.4 m3 台 3 插入式振捣器 ha6x502kw 台 4 卷扬机台 2 风钻台 2 空压机yv38 8m3 台 2 电焊机 30kva 台 2 水泵 4ba122int 台 4 反铲台 1 自卸汽车台 2 挤压式砂浆泵 ubj2 台 2 空心式千斤顶 ycd3500 台 3 离心式水泵台 2 红外线光电测距仪 d3030a 台 1 6.9 施工进度施工进度 在资金到位且充分的情况下，各工程单元可安排同时进行施工加快治 理进度，施工进度计划如下表：(表 6-2) 表 6-2 工程施工进度计划表 方案名称工程单元2005 年 - - 2 月3 月4 月 施 工 前 准 备 a 弃渣场拦渣坝工程方案一 b 弃渣场拦渣坝工程 施 工 前 准 备 a 弃渣场拦渣坝工程 排水沟 方案二 b 弃渣场 边 坡 整 治 6.10 拦渣坝施工要求拦渣坝施工要求 1、拦渣坝的施工应严格按设计图施工 2、施工准备应按下列要求进行，以确保施工能连续、安全地进行： （a）按工程要求进行备料，水泥应在交货时提交质量检测书。 （b）水泥宜使用普通硅酸盐水泥，严禁使用受潮和过期水泥。 （c）片石应选择经检验强度合格的片石，严禁使用不合格的片石。 （d）砂石料的杂质和有机质的含量应符合混凝土结构工程施工 及验收规范 的有关规定。 3、基坑采用人工开挖，并按下列原则进行： （a）基坑全面开挖可能诱发灾害地质时，应采用分段开挖。 （b）开挖前应进行严格放线，确需移动时需经设计现场同意后进行。 （c）施工前应做好地表截、排水及防渗工作，以保持基坑干燥。 （d）不能及时砌筑时，基坑应留出1020cm 厚土层待砌筑施工 前再开挖。 4、拦渣坝砌筑与回填施工要求 （1）基坑挖好一段，应立即浆砌，坝身砌出地面后，基坑必须及时 回填夯实。 （2） 砌筑拦渣坝时，要分层错缝砌筑，基底及坝趾转折处，不得 做成垂直通缝。 - - （3） 坝后反滤层填筑必须分层夯实，并注意不要夯击坝身，以保 证施工过程中其自身的稳定。 5、拦渣坝的施工应符合下列安全规定 （1）施工时应与场区斜坡的监测同步进行。当坡体出现变形，并将 危及施工人员安全时，应及时通知人员撤离。 （2）坑口必须设好排水沟，以防止地表水、雨水流入，影响施工安 全。 6、拦渣坝的隐蔽记录 拦渣坝基坑部分属于隐蔽工程，施工过程中，应做好各项工程的检 验记录。对于发生的变故及其处理情况，应记录备案。 7、拦渣坝的质量检验： 包括原材料质量、砌体、混凝土砂浆试块强度等质量检验。具体有 砂浆强度、平面位置、顶面位置、坡度、断面尺寸、底面高程、基础埋 深和表面平整度等项目。检查方法为目测、尺检、测量、取样试验等。 （1）保证项目 a、材料强度、断面尺寸和基础埋深必须达到设计要求； b、砂浆的配合比符合试验规定； c、砌体分层错缝、嵌填砂浆的饱满度和密实度符合有关规定； d、墙背填料符合设计和施工规范要求； e、沉降缝、泄水孔的数量符合设计要求。 （2）允许偏差项目 拦渣坝的允许偏差项目应符合下表的规定： 拦拦渣渣坝坝允允许许偏偏差差项项目目表表 项次检查顶目允许偏差检 查 方 法 1 平面位置 100mm 每 20m 用经纬仪或全站仪检查3 点 - - 2 顶面位置 20mm 每 20m 用水准仪检查 1 点 3 底面高程 50mm 每 20m 用水准仪检查 1 点 4 坡 度 0.5% 每 20m 用铅锤线检查 3 处 5 表面平整度 30mm 每 20m 用 2m 直尺检查 3 处 6.12 施工管理施工管理 汶川毛岭铁矿矿山地质环境恢复与治理工程将是国家与地方共同出资 治理的工程，关系到矿区人民生命财产安全，其资金到位程度将直接影 响到工程进度及质量，须成立治理工程领导小组。领导小组由省市各级 相关政府人员组成。在领导小组下设汶川毛岭铁矿矿山地质环境恢复与 治理工程指挥部，由汶川县政府、计委、建委等有关单位组成，其结构 图如下： 各组成机构职责如下： （1）领导小组职责：领导指挥搞好汶川毛岭铁矿矿山地质环境与恢复 工作，负责组织协调各部门工作，尤其是资金筹措的协调工作。 （2）指挥部职责： a、以业主的身份主持整个工程的实施； b、发包勘察、设计和施工合同，选择各项工程的施工单位； c、负责各项工程的竣工验收； d、负责筹措资金； e、委托监理部门对工程实施监控管理。 领导小组 汶川毛岭铁矿弃渣场地质环境恢复与治理工程指挥部 办公室财务室技术室安全室 - - 6.13 施工监理施工监理 工程监理是保证地质灾害防治工程施工质量，控制施工工期和造价， 提高工程效益和施工管理水平的重要办法。对本矿山地质环境恢复与治 理应由汶川县政府指派具有监理资格的单位进行。 （1）监理单位的组织 根据汶川毛岭铁矿弃渣场矿山地质环境恢复与治理情况的需要，设总 监、驻地监理工程师，按每百万工程直接费用设监理工程师1 人（地 矿部颁发 地质灾害工程施工监理办法 ） ，共需 24 人，其监理结构 如下： （2）监理单位的主要工作内容 a、协助业主编制招标文件； b、协助业主组织招标活动； c、协助业主与中标单位签订承包合同； d、审批施工组织设计； e、检查工程使用的材料、构件、设备的规格、型号和质量； f、检查施工技术措施和安全防护措施； g、督促业主及承包单位履行合同，主持协商合同条款的变更，调解合同 双方争议，处理索赔事项； h、检查工程进度和施工质量，验收分部分项工程，签署工程付款凭证。 i、组织工程竣工预验收、提出竣工验收报告。 （3）监理工程师的职责与权限 监理工程师在计划管理、质量控制、