矿山地质环境治理设计.pdf
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1、精品好文档,推荐学习交流 仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除 谢谢1 矿山地质环境恢复治理设计探讨 杨志勇 刘亚南 炎杉杉(河南省地质矿产勘查开发局第四地质探矿队,三门峡 472000)1.0 引言 本文介绍了矿山环境治理工程设计实例,为类似工程提供借鉴经验。2.0 治理工程概况 2.1 治理区概况 灵宝双鑫矿业有限责任公司金矿区位于河南省灵宝市豫灵镇小秦岭地区,隶属灵宝市豫灵镇管辖,矿区距豫灵镇约 20 km,有矿山公路相连。陇海铁路、连霍高速公路、310国道均穿过豫灵镇,因此矿区交通条件便利。依据委托方提供:矿区面积为 7.9395km2,地理坐标为东经11026391102803,北
2、纬 342415342511。2.2 自然地理概况 双鑫矿区位于小秦岭主峰附近,地势南高北低,小秦岭最高峰老鸦岔脑,标高 2413.8m,为河南省最高峰,矿区北侧为黄河河谷,高程近 300m,相对高差较大,约 2100m,属切割强烈的中山区。本区属黄河流域,矿区绝大部分沟段为季节性水流,主干水系为黄河一级支流文峪河与西峪河,呈南北走向,主要来源受降雨直接补给。本区属暖温带半干旱大陆性季风气候,四季分明,降水量、蒸发量、气温等气象要素年际变化明显。多年平均降水量 645.8mm,年最大降水量 984.7mm(1958 年),最小降水量为 318.7mm(1997 年),年际最大变化量 666.0
3、mm。2.3 治理区地质环境条件 2.3.1 地层 治理区出露地层主要为太古界太华群变质杂岩及第四系全新统沿沟谷分布的砂砾石层。第四系厚05m。2.3.2 构造 治理区主要褶皱构造为金硐岔老鸦岔板石山主背斜。2.3.3 水文地质条件 区内第四系坡、残积物不发育,在沟底凹地零星分布,富含季节性孔隙水。矿脉围岩系古老变质岩系,岩性一般质地坚硬、致密,节理不发育,含有少量不连续裂隙水。断裂构造仅于矿区南缘发育有 NE、SE 向断裂,以及与之斜交的小断裂,构成向西收敛、向东撒开的承压水带。大气降水是该区唯一的补给源,通过断裂相交部位,节理裂隙发育地段渗入地下,以散流、隐流或下降泉方式近源排泄。治理区水
4、文地质属简单类型。2.3.4 工程地质条件 治理区岩性较单一,开采区围岩一般为混合岩和斜长角闪岩,地质构造简单,节理、裂隙不发育,稳固性较好,围岩质地坚硬,岩块抗压强度较大。故工程地质条件总体属中等良好类型。2.3.5 地震 本区位于汾渭强震带上,地震基本烈度为 7,地震动峰值加速度为 0.15g,历史上曾发生过多次破坏性地震,属国家重点监测区之一。新构造运动强烈,有发生中强地震的地质背景。2.3.6 环境地质条件 治理区开采出的废石量较大,且大都堆放于沟谷之中或河道的边缘,高的几米至数十米,而留的河道不足 10m,造成水道狭窄,排水不畅,若遇暴雨或长时间降雨,易形成精品好文档,推荐学习交流
5、仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除 谢谢2 泥石流灾害。选厂生产工艺为单一浮选,浮选药剂为黄葯和 2#油等。根据所加药剂和矿物成分分析,选厂主要污染源为选矿废水,主要污染源为悬浮物、CODcr、硫化物等。但循环利用对环境影响较小,依据附近废石浸出毒性试验结果,废石淋溶水不会对地表水和地下水产生影响。3.0 治理区主要地质环境问题 3.1 植被(林业)资源毁损 治理区多年开采出来的矿渣大量堆积在沟谷和河道中,尾矿库占用沟谷,不仅毁坏了大量的植被资源,同时也严重破坏了林地资源,对矿区及其周边生态环境造成极大破坏。保守估计,治理区开采及尾矿堆放造成破坏影响的植被及林地面积大约1km2。3.2 泥
6、石流地质灾害 治理区目前生产虽处于半开半停状态,但多年生产的矿渣均顺坡堆积于沟谷中。矿区地形陡峭,沟谷狭窄,施工矿渣、废石堆放混乱,遇暴雨发生山洪暴发,极易发生泥石流地质灾害。该区曾多次发生泥石流灾害,如:1996 年 8 月,小秦岭地区连降暴雨,大西峪引发泥石流,冲毁矿区公路 13km,通讯线路 3km,直接经济损失 690 万元;1996 年 8月,小秦岭地区降暴雨,矿渣堆引发文峪河流泥石流,均给人员和财产造成巨大损失;1994年 7 月 11 日东木峪沟的尾矿库发生溃坝、暴发泥石流,造成 51 人死亡,矿区全部停产,经济损失巨大。3.2 堵塞河道及矿山道路 治理段沟谷切割较深,宽 501
7、00m不等,由于各时期生产中产出的废渣均在各坑口附近沿沟谷顺山坡堆放,日积月累,已不同程度出现堆放高度过高,局部地区尤其严重。随着矿山的继续开采,不合理有序堆放,使河道变窄、河床抬高受堵,威胁矿山道路畅通,严重影响矿区泄洪的正常通道及各坑口人员和财产的安全。4.0 治理区地质环境治理方案初步设计 根据矿山地质环境恢复治理规划(2006-2015 年)的要求,并按照“先治理危险性较大、更容易引发严重后果的废渣坡,再治理其他的废渣坡”的治理顺序实施治理工程。2006-2007 年度治理的工程有:(1)在矿区 1312、1319、1360、1340 及 1110 坑各段废石场区设立挡土(渣)墙,治理
8、方案采用浆砌石重力挡渣墙。(2)在 1110 坑段修建长约 40m拦洪墙;(3)将 1454、1450、1110、1360、1410 坑段及挡渣墙设置区严重侵占堵塞河道的渣堆清理运走,清理出超过 5m宽的泄洪通道;(4)尾矿库应急治理及其病害勘察评价;(5)建立矿山地质环境恢复治理数据库。4.1 设计依据 4.1.1 法律法规依据(1)中华人民共和国矿产资源法(2)地质灾害防治条例 4.1.2 技术规范依据(1)砌体结构设计规范(GB50003-2001)(2)工程测量规范(GB50026-93)(3)建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)(4)岩土工程勘察设计规范(GB50021-
9、2001)(5)建筑边坡工程技术规范(GB50330-2002)(6)重力式挡土墙(04ZG901)双鑫矿业有限责任公司金矿区位于河南省灵宝市豫灵镇小秦岭地区隶属灵宝市豫灵镇管辖矿区距豫灵镇约有矿山公路纬自然地理概况双鑫矿区位于小秦岭主峰附近地势南高北低小秦岭最高峰老鸦岔脑标高为河南省最高峰矿区北侧为黄河一级支流文峪河与西峪河呈南北走向主要来源受降雨直接补给本区属暖温带半干旱大陆性季风气候四季分明降水量精品好文档,推荐学习交流 仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除 谢谢3(7)支挡结构设计手册(2004 年 第二版)(8)防洪标准(GB50201-94)(9)水文图集(1984 年)4.2
10、治理区地质环境治理工程分项初步设计 4.2.1 岩土工程勘察 4.2.1.1勘察目的及要求 在查清边坡所在区域地质背景基础上,针对每一处边坡,通过地质测绘、勘探、岩土取样试验、专项地质调查与研究等必要的工程地质手段,查明场地工程地质、水文地质条件,为治理工程设计提供地质依据。具体要求查清边坡所在部位的地形地貌、地质结构、各类岩土层的岩性或物质组成、物理力学性质、工程特性;提出边坡变形破坏的地质模型、分析边坡的稳定性、危害程度;提出边坡治理设计的必要的岩土物理力学参数、强度和变形指标;结合具体地质条件设计治理工程措施方案。岩土工程勘察拟解决以下问题:提供设计参数;提供地基承载力参数;提供验算稳定
11、性所需设计参数;提供水化学性质及对建筑材料的腐蚀性;查明治理区不良地质作用 评价环境工程条件及工程环境条件。4.2.1.2勘察工作依据 本次勘察工作应严格按岩土工程勘察规范(GB50021-2002)、建筑边坡工程技术规范(GB50330-2002)等有关规范与规程要求进行。4.2.1.3 勘察工作方法及工作量 勘察工作以工程地质测绘和调查及收编资料为主,布置少量钻探工程,勘察工作内容及工作量见表1。表 1 工程地质详细勘察设计工作量一览表 序号 项目名称 精度 单位 工作量 备注 1 地形图修测 1:1000 km2 0.5 2 地形图数字化 1:1000 幅 5 3 岩石试验 件 80 4
12、 工程地质钻探 m 170 5 剖面线测量 km 5 6 水 样 组 15 4.2.1.4提交勘察成果 勘察工作结束后,应对全部实际资料进行综合分析研究,提交勘察成果应包括:年度矿山地质环境恢复治理岩土工程勘察报告(详勘);勘察工程布置图;工程地质剖面图;岩石物理力学测试成果;影像照片;数字化成果(光盘或软盘)。4.2.2 治理初步工程设计 4.2.2.1基本情况 根据防洪标准,矿区等级为级,防洪标准 50-20 年一遇,由于矿区规模较大,双鑫矿业有限责任公司金矿区位于河南省灵宝市豫灵镇小秦岭地区隶属灵宝市豫灵镇管辖矿区距豫灵镇约有矿山公路纬自然地理概况双鑫矿区位于小秦岭主峰附近地势南高北低小
13、秦岭最高峰老鸦岔脑标高为河南省最高峰矿区北侧为黄河一级支流文峪河与西峪河呈南北走向主要来源受降雨直接补给本区属暖温带半干旱大陆性季风气候四季分明降水量精品好文档,推荐学习交流 仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除 谢谢4 遭受洪灾后,损失较大,影响较严重,因此确定其防洪标准为 50 年一遇。根据中国地震动参数区划图和水工建筑物抗震设计规范,本地区地震基本烈度为 7 度,须进行抗震计算。4.2.2.2设计洪水 根据矿区流域面积及所处位置,按防洪标准规定,设计洪水采用 50 年一遇,依据河南省中小流域水文图集计算。(1)基本资料 根据矿权人提供的1:5 万地形图量得矿区主要河流基本资料见表 2:
14、表 2 主要河流基本资料 河流名称 流域面积(km2)主河道长度(m)河道平均比降(%)文峪河 8 8 16 西峪河 7 7 19 (2)设计暴雨计算 根据矿区的位置,查河南省中小流域水文图集(1984 年版),得到:本区 1 小时点雨量均值:HIP=30mm 1 小时点雨量变差系数:Cv=0.55 由 Cs=3.5Cv,查得:模比系数:Kp=2.58 依据公式 HIP=HIPKp,得:最大一小时设计点雨量 HIP=77.4mm,由于本次计算的流域均小于 50km2,所以设计面雨量直接采用设计点雨量。(3)设计洪水计算 治理区河道流域面积均小于 200km2,所以本次计算采用推理公式法:Qm=
15、0.278 FS/n =1-n/S=0.278L/(Mj1/3Q1/4)式中:Qm-设计洪峰流量,m3/s;洪峰径流系数;洪峰汇流时间,h;F-流域面积;L-干流长度;J-L的平均坡度;S-设计最大 1 小时雨量平均强度;n-设计暴雨递减系数;-平均入渗率,以 mm/h计;m-汇流参数。由以上公式,查图,得 50 年一遇设计洪峰值。根据所得洪峰值,采用水力学方法,计算得 50 年一遇洪水时治理区河道出口处河道平均水深及流速见表3。双鑫矿业有限责任公司金矿区位于河南省灵宝市豫灵镇小秦岭地区隶属灵宝市豫灵镇管辖矿区距豫灵镇约有矿山公路纬自然地理概况双鑫矿区位于小秦岭主峰附近地势南高北低小秦岭最高峰
16、老鸦岔脑标高为河南省最高峰矿区北侧为黄河一级支流文峪河与西峪河呈南北走向主要来源受降雨直接补给本区属暖温带半干旱大陆性季风气候四季分明降水量精品好文档,推荐学习交流 仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除 谢谢5 表 3 设计洪峰值、河道平均水深及流速 河流名称 设计洪峰值(m3/s)河道平均水深(m)流速(m/s)文峪河 176 2.9 6.0 西峪河 282 3.6 7.8 4.2.2.3挡渣墙初步设计及稳定性复核(1)挡渣墙初步设计范围、形式、断面规格 根据矿区现状,2006-2007 年治理区的废渣采用重力式挡渣墙治理。挡渣墙采用 M7.5浆砌石,由于均为一次性渣坡治理,故本次设计均不
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