浙江省桐庐县凤川镇竹桐坞煤矿废弃矿山.doc

浙江省桐庐县凤川镇竹桐坞煤矿废弃矿山治理设计方案浙江省地矿勘察院二O O九年三月 杭州浙江省桐庐县凤川镇竹桐坞煤矿废弃矿山治理设计方案设 计：制 图：审 核：审 定：总 工：刘 锦 文院 长：朱 连 根提交单位：浙江省地矿勘察院资质证书：国土资地灾设资字（20063113022）单位地址：杭州市留下镇荆山岭联系电话 录前 言1一、工程概况21.1 工程名称21.2 工程地点21.3 工程规模3二、治理区地质环境条件32.1 气象水文32.2 地形地貌42.3 地层岩性42.4 地质构造52.5 水文地质62.6 矿山现状72.7 稳定性分析92.8 不良地质现象102.9 施工条件分析11三、综合治理的技术设计123.1 设计依据和标准123.2 设计原则123.3 治理设计133.3.1 工程措施133.3.2 治理后稳定性分析17四、工程质量要求184.1 坡面修整184.2 截排水沟184.3 挡墙施工184.4 监测19五、主要工程量及费用概算205.1 主要工程量统计及概算205.2 治理工程项目效益分析21附件1：工程地形地质图；附件2：工程平面布置图；附件3：工程1- 1剖面图；附件4：工程2- 2剖面图；附件5：工程3- 3剖面图；附件6：工程4- 4剖面图；附件7：工程5- 5剖面图；附件8：工程6- 6剖面图；附件9：工程7- 7剖面图；附件10：工程8- 8剖面图；附件11：工程9- 9剖面图；附件12：工程10- 10剖面图；附件13：工程11- 11剖面图；附件14：工程12- 12剖面图；附件15：截排水沟、挡墙断面图；附件16：跌水详图。前 言浙江省桐庐县凤川镇竹桐坞煤矿矿山已有30余年开采历史，在2008年凤川镇政府对矿山进行建设用地复垦，在设计和施工过程中，对矿山两侧边坡坡脚进行开挖，北侧边坡于2008年6月梅雨后发生小规模崩塌，2009年3月暴雨后又发生小规模滑坡，塌落的土体堆积在坡脚，占据已复垦农田6.7亩，但未造成人员伤亡和其他财产损失。根据浙江省人民政府关于矿山自然生态环境保护与治理工作的通知、杭州市人民政府关于进一步加强矿山自然生态环境保护与治理工作的实施意见，受桐庐县国土资源局委托，我院对该废弃矿山进行治理工程的设计。业主明确的设计要求为：本次治理设计目的为保护宕底复垦土地耕作安全，要求对该废弃矿山进行治理，达到合理的经济效益目标。一、工程概况1.1 工程名称本工程名称为：浙江省桐庐县凤川镇竹桐坞煤矿废弃矿山治理。1.2 工程地点治理区位于桐庐县东部10km，肖岭水库西北侧约2km处，中心地理坐标：东经1193925，北纬294752，地理位置详见交通位置图（图1）。图1. 交通位置图(1:230000)1.3 工程规模治理区石煤矿山自上世纪70年代开始开采，至2008年6月由于多年开挖形成北、西、南三条边坡，中央场地填土89m，已平整复垦为农田。北侧边坡高约60m，长约250 m，宕面面积约为16150m2。西侧边坡坡脚下为一深塘，由开矿形成，据村民介绍深度大约9m，宕面面积约为5650m2，不在治理范围内。南侧边坡高约45 m，长约200 m，宕面面积约为9500m2。根据业主委托，将北坡、南坡列为治理对象，治理区边坡总面积为25650 m2。二、治理区地质环境条件2.1 气象水文桐庐县属亚热带季风型气候，四季分明，光照充足，温暖湿润，雨量充沛。季风和台风对气候影响显著。冬春寒潮多，夏秋间常受台风侵袭。境内多年平均降水量1462mm，年最大降雨量2596.2mm（1954年），年最少降雨量1106.6mm（1978年），日最大降雨量183mm（1969.6.24，分水），时最大降雨量100mm（1985.6.24，罗山），多年平均蒸发量1256.1mm， 1985年前，年均暴雨日数（日降雨量50mm者）为2.7天，多的年份为5天。近5年来暴雨日数共24天，以6月最多，达15天，年均达4.8天，多分布在59月间。全年有两个主要降雨期，一是67月的梅雨季节，该季节降雨强度中大，持续时间长；二是78月的台风季节，该季节降水强度大，随着台风的影响，往往伴有暴雨大风。全年风向以东北向为主，年均风速1.6m/s。治理区属于钱塘江水系富春江大源溪流域，但治理区内无常年性河流，东南侧2km为肖岭水库。2.2 地形地貌治理区内属剥蚀丘陵地貌，地形坡度2545。周边山体植被发育良好，以阔叶林、灌木及杂草为主，植被覆盖率约80%。西侧沟谷地貌发育。宕底地面高程95.8897.73m之间。2.3 地层岩性根据野外调查成果和参照区域地质资料，治理区地层为寒武系荷塘组和第四系堆积物，现就治理区所见地层岩性由老至新简述如下：（一）寒武系下统荷塘组（1 h）该组岩性主要分为两层：一、黑色石煤层（1 h2），薄层状构造，泥质结构，黑色，含碳较高。北侧边坡地层产状30065。南侧边坡地层产状2005；二、灰黑色硅质页岩（1 h2），薄层状构造，泥质结构，层理清晰，厚度0.10.5cm，风化后为灰白色页岩，层理和垂直节理发育。（二）侏罗纪上统黄尖组（J3 h）矿山南侧山体岩性主要为紫色流纹质熔凝灰岩，凝灰结构，假流纹构造。主要由钾长石、斜长石、岩屑组成。岩石容易风化，风化后为紫红色粘土，风化层厚。（三）第四纪地层第四系主要为一套坡积物组成，主要是由硅质页岩碎块和泥砂组成，呈灰黄色，一般较为松散，碎石粒径一般为34cm，多呈棱次棱角状，含量约20，厚度一般约1m。2.4 地质构造一、地质构造治理区属杨子准地台的华埠新登陷褶带，其基底大体构成一个复式向斜。隐伏断裂构造发育，受开化淳安北东向大断裂、球川萧山北东向深断裂、淳安温州北西向大断裂、昌化普陀近东西向大断裂的影响，区内断裂构造以北东向为主，发育少量北西向断裂。北东向及北西向断裂构成本区主要构造基本格局。该区寒武纪地层经受多次构造运动，岩层褶曲强烈，形成北部边坡岩层产状30065，南部边坡岩层产状2005，此外，该地层节理十分发育。在矿区入口以南150m处一断层（F1），为北东东向延伸，断层面倾向SE或近于直立，断层上盘出露为中生界火山岩系，下盘出露古生界寒武系地层，断裂上盘下降，下盘上升，断距大于100m。二、区域地壳稳定性据史料记载，杭州市自公元二世纪以来有记载的4级以上地震共6次，最大震级为公元929年杭州发生的5级地震，次为1856年发生在富阳的4.75级地震。近期地震活动微弱，地震仪记录的有震感地震共7次，震级一般都小于3级，最大的一次为3.2级，最近一次有轻微震感地震发生于2005年7月17日，震级2.4级。从区域地质构造和历史地震记载的时空分布情况分析，地震震级小，强度弱，频率低。根据中国地震动参数区划图（GB18306-2001），治理区地震动峰值加速度为0.05g，相应地震基本烈度为度，区域地壳稳定性好。三、侵入岩治理区侵入岩为石英斑岩（），呈脉状分布，岩石为青灰色、微肉红色，风化后为浅褐黄色，块状构造斑状结构，主要成分为石英、长石、云母。四、节理据野外调查统计，寒武系下统荷塘组节理十分发育，主要有三组：2153040，延伸长度12m，平均间距2050cm，节理面较平直，闭合；1655560，延伸长度310m，平均间距4060cm，节理面较平直，闭合；1208090，延伸长度35m，平均间距1020cm，节理面较平直，闭合。2.5 水文地质治理区山坡植被发育，坡面及水平面汇水面积小，但后缘山体汇水面积较大。地表水主要为大气降水，多以片流方式自然排泄，部分通过渗透进基岩，形成地下水，向沟谷低凹处渗透，或以泉水形式排泄。地下水可分为松散岩类孔隙水、基岩裂隙水：（1）松散岩类孔隙水：浅表部的地下水分布于残坡积层含碎石粘性土中，为孔隙水，地下水主要赋存于碎石的结构孔隙中，透水性较好。地下水主要接受大气降水的补给，动态随季节变化显著，水质好。（2）基岩裂隙水：基岩裂隙水主要赋存于基岩的构造裂隙、风化裂隙中，因节理裂隙连通性较差，地下水的富水性不均一，受构造、地貌及气候等因素控制，该含水层主要接受大气降水的入渗补给，季节性动态变化大，地下水一般往低处渗流，有的以泉形式排泄，降雨丰富时流量较大，平时流量较小。为HCO3-CaNa型水，矿化度一般0.71.3 g/L。2.6 矿山现状矿区自七十年代开始开采，历经三十余年于2008年3月为开展矿区宕底农田复垦工程工作而关停。北侧边坡为呈东西方向展布的逆向坡，沿1-15-5剖面之间边坡坡顶分布有土质滑坡，边坡坡面中下部为滑坡体堆积处。滑坡体由残坡积层和强风化层破碎岩块组成，主滑方向192，滑坡体长100m，宽20m，堆积体平均厚度约23m，坡面堆积体体积约5000m3，属小型滑坡。滑坡呈直线型，滑壁倾向192，倾角80，顶部0.501.0m残坡积层，其下为强风化硅质页岩，碎石含量高，厚度1015m。滑床后缘出露地层为中风化页岩层。滑动面为一组裂隙面，产状为21530。滑坡体西侧上部残坡积层崩塌物堆积在坡面中部及坡脚。滑坡体东部的宕口边坡（7-79-9剖面）呈向南开口的“”型，坡高40m，坡面不规则不平整，坡角一般5560，局部可达7090，裂隙面上部有突出危岩体，存在安全隐患。南侧边坡为呈东西方向展布的逆向坡，最高高差约40m，长200m，坡面不规则不平整，坡角一般3555，局部可达80，边坡局部有少量土层滑塌，堆积于坡脚。照片1 北侧边坡照片2 南侧边坡2.7 稳定性分析北侧边坡滑坡处，原先由于矿山开采方式为“一面墙”式，形成高边坡，近期在土地复垦时，人工挖除坡脚，造成岩土体向临空方向发生剪切蠕动，坡体上产生自地表向深部的拉裂，进一步明显变形产生贯通良好的拉裂缝，然后在强降雨的作用下，沿顺坡向节理产生滑动。由赤平投影图2看出：节理倾向与边坡倾向相近，节理倾角比坡角缓，上部全强风化层在重力及强降雨作用下，产生沿节理面滑动。节理分布于边坡8-89-9剖面间，边坡直立，局部呈悬岩，倾向与节理倾向相近，节理倾角比坡角缓，上部全强风化层在重力及强降雨作用下，易产生沿节理面滑动。节理分布于边坡7-78-8剖面间，边坡与节理大角度相交，处于相对稳定状态。南侧边坡层理产状2005，边坡倾向3，坡角67，节理、及投影线均与边坡大角度相交，交点均位于边坡投影线内侧，说明节理组合形成楔形体倾向坡内，边坡处于稳定状态，但该边坡坡度陡，上部强风化层厚度610m，遭遇强降雨冲刷作用时，发生少量溜坡。 图2. 北坡赤平投影图 图3. 南坡赤平投影图综合分析边坡不稳定因素如下：（1） 矿山开挖后形成高陡临空面，边坡残坡积土层较松散，强风化层厚度较大，坡面易形成拉张裂隙，稳定性较差。（2） 现状边坡缺乏对坡体的有效防护，坡顶后缘未设置截排水系统，这对边坡的稳定性影响非常大，在强降雨入渗作用下，不但增大土体自身重度，而且迅速改变土体性质，降低其抗剪强度，从而起到“润滑剂”作用，易发生滑坡、崩塌等地质灾害。以上分析表明，现状边坡在强降雨作用下有继续发生的可能，须通过治理，主要采用清坡+挡墙拦挡+截排水沟等工程措施消除隐患。2.8 不良地质现象 受风化作用及降水影响，治理区局部区域存在崩塌、滑坡等隐患：（1）崩塌：坡体局部土层较厚，在降水丰富时，易发生崩塌。（2）滑坡：主要发生在陡峭的坡面，发生时间多受外部因素控制，雨季或暴雨时易形成。2.9 施工条件分析1、交通条件：车辆可以直达治理区；2、供电：可从周边电源接入，也可通过自备发电机自行发电；3、通讯：通讯条件较好，无线通讯可接受，固定电话接线也可从邻近电信支路引进场区；4、供水：可从水塘取水，水源充足；5、施工场地：矿区底部已平整，施工现场条件好；6、施工环境：治理区自然地形较陡，边坡高度高，西侧水塘深9m，施工时要注意安全。 三、综合治理的技术设计3.1 设计依据和标准中华人民共和国矿产资源法实施细则（国务院令第152号）；浙江省环境建设规划；浙江省地质灾害防治管理办法（浙江省政府第104号令）； 浙江省矿山生态环境保护与治理规划；浙江省露天开采矿山自然生态环境治理技术指南（2004）；浙江省露天开采矿山自然生态环境治理工程施工质量验收管理办法（试行）（浙土资发200441号）；关于进一步加强矿山自然生态环境保护和治理工作的实施意见（杭政函2003178号）；杭州市废弃矿山生态环境治理工程设计方案要点（试行）(杭土资200441令)； 业主对生态环境治理提出的期望和要求； 现场踏勘收集资料和其他有关标准及规范。3.2 设计原则结合场地地质环境条件、边坡的稳定性状况以及当地的技术经济等各种条件，优先采用技术可靠、施工简便、投入少的防治方法。 保证宕底复垦土地的正常耕作； 在确定方案时，必须遵循技术可行性和经济合理性的原则。3.3 治理设计本设计采取动态设计方法，按照“治理后矿地作为复垦用地”的矿区治理原则，结合实地条件，该废弃矿山主要道路不可见，距离村落较远，日常人类活动少，治理方案以“清坡、拦挡、排水”为主要手段。根据矿区现状及周围地形地貌特点，拟采取南、北边坡不同措施的组合进行治理：1、北侧边坡坡高58m，边坡基岩出露，荷塘组地层岩性较好，上部强风化层厚度515m，后缘山坡坡度较陡，拟采用治理方案：清除滑坡堆积物削坡后缘截水沟+坡脚挡墙+坡脚排水沟。2、南侧边坡高40m，下部石煤岩性稳定，上部残坡积层厚度达610m，后缘山坡坡度平缓，采用治理方案：清坡后缘截水沟。已有坡脚排水沟保留。3.3.1 工程措施1、北侧边坡（1）清坡西区边坡（1-15-5剖面）现状边坡总体坡脚呈3040，滑坡体堆积于坡面，需采取清坡的工程措施，清除滑坡体、浮石、危岩，防止强降雨时滑至坡脚。清坡线自坡脚向上呈34，清坡厚度约23m。需清除方量计入总削方量。（2）削坡具有张节理和结构面的边坡稳定评价存在于边坡的张节理，对边坡的稳定性有很大影响。特别是在暴雨情况下，由于张节理底部排水不畅，可能临时充水达一定高度，沿张节理及滑动面产生静水压力，使滑动力突然增大，这往往是暴雨后容易产生滑动的重要原因。边坡（1-15-5剖面）临空面中风化层节理面上部按坡度34清坡，至强风化界线留宽5.0m平台，平台向坡内倾斜3，强风化层削坡坡率1：0.3。边坡（7-79-9剖面）呈下缓上陡的地貌特点，中风化层节理面上部按坡度60清坡，至强风化界线留宽2.0m平台（高程120m处），平台向坡内倾斜3，其隐患主要集中在强风化悬岩层，削坡坡率1：0.3。削方量计算治理区削坡方量计算按实测1：500矿山地形图精度，采用平行断面法计算体积。根据各断面面积的变化，其段块几何形态可视为不规则截锥体、棱柱体等类型，因此，各段块体积采用其相应的公式计算。a：当比值时，采用截锥体体积计算公式：b：当比值时，采用棱柱体体积计算公式：上述各式中的计算参数：S1、S2为两相邻平行剖面的面积（m2）；Smax为块段两侧断面面积S1、S2中较大的值；L为两平行剖面之间的间距（m）；V为块段土石体积（m3）。根据上述计算参数及公式，矿山治理削方量为27326m3。表1 矿山削方工程量清单块段编号面积(m2)面积差(%)间距(m)采用公式块段体积(m3)S1S21203.75174.2514254725 2174.25354.551256477 3354.5184.548256623 4184.579.7557253213 579.753.759525840 63.75118.2597251192 7118.25102.513252759 8102.521.579251425 921.501001072 合计总削方量（m3）27326 （3）挡墙为避免人为挖除坡脚，并防止上部碎石掉落，在坡脚基岩出露处设置挡墙（1-15-5剖面间），墙脚位置点号为P2P6。墙体采用M7.5浆砌块石砌筑，通过回填压实，也起到落石台的作用，可以缓冲掉块的危害。墙体地面以上高3.0m，基础埋深0.5m，需进入基岩，顶宽1.2m，内侧直立，外侧坡率1：0.2。墙顶浇筑C20砼压顶，厚0.10m，墙内设两排75PVC泄水管，分别高于地面0.3m、1.8m，水平间距3.0m。回填材料可用清坡废渣，回填土自挡墙顶以1：0.1的坡率向下回填至边坡坡面。挡墙截面积5.55，长105m，需浆砌块石585m3，基础挖方111 m3。（4）截排水沟为避免强降雨时山坡汇集雨水流经坡面，在坡顶线距离大于5m处设置截水沟，布置原则为以山体地形自然起伏为基础，在5-5与6-6剖面间汇聚至K1处，经跌水K2连接至排水沟P7。截水沟底宽50cm、深70cm，沟壁和沟底厚25cm，浆砌片石截面积0.69 m2。截水沟长180m，东端标高142m，西端标高164m。需浆砌片石123m3。坡脚设置排水沟，沟底宽30cm、深35cm，沟壁沟底厚25cm，浆砌片石截面积0.38m2，与已建排水沟相接。排水沟P1P7、P8P13总长252m，需浆砌片石96m3。截水沟相交处，设置跌水，每级台阶长0.6m，高0.3m，宽0.35m，C20砼现浇，厚150。跌水至支沟底部设置沉淀池，沿跌水方向长1.2m，横向宽1.0m，两侧直立，C20砼现浇，厚150。沉淀池中央设置削力坎，高40，断面呈梯形，顶宽80，底宽1.0m，中央留有两个边长10正方形泄水孔。共需C20砼17 m3。2、南侧边坡（1）清坡该边坡总体稳定性好，当雨水冲刷后会出现少量浮土，雨后清除即可。（2）截水沟在坡顶线距离5m处设置截水沟，截水沟底宽60cm、深60cm，两侧直立，沟壁和沟底厚25cm，浆砌片石截面积0.66m2。截水沟长156m，东端标高125m，西端标高147m，与梯田排水系统连接。需浆砌片石103m3。3.3.2 治理后稳定性分析北侧边坡设计清坡、削坡措施基本上消除碎石块掉落、土体崩塌、滑坡的隐患，截水沟拦截地表水起到防止坡面冲刷的作用。南侧边坡截水沟拦截地表水起到防止坡面冲刷的作用。四、工程质量要求4.1 坡面修整1、削坡及坡面清理须自上而下，分步骤进行。2、施工影响区段设立警示标志，作业面影响范围内人员撤离。3、清除浮石、危石及修整边坡的工作人员，必须戴安全帽、系安全带（绳），进入施工现场必须戴安全帽。4.2 截排水沟1、截排水沟轴线偏位小于5cm，沟底高程误差小于5cm，沟壁墙面坡度、铺底厚度不小于设计要求，断面尺寸误差小于3cm，应依据地形挖成顺坡，纵坡坡率不小于3。2、每隔15m设伸缩缝一道，缝宽20mm，要求上下贯通，缝中填塞沥青麻筋，填塞深度大于150mm，地形转折处也应设置。4.3 挡墙施工1、墙体材料采用M7.5浆砌块石砌筑，块石强度等级不应低于MU30，表面应尽可能平整，厚度不应小于200mm。基底砌筑前须清除干净，采用座浆法砌筑，砌体施工必须保证质量，砂浆饱满，分层错缝搭叠，不得留有空洞和直缝。2、每隔15m设伸缩缝一道，缝宽20mm，要求上下贯通，缝中填塞沥青麻筋，填塞深度大于150mm。3、克顶采用100mm厚C20砼，向外倾斜3。4、墙脚脚趾处1：2砂浆护面，厚5cm。4.4 监测1、监测分为施工期监测和后期监测两个阶段，施工期监测在施工期间进行