第一篇：金子與礦渣故事

安德魯·卡內(nèi)基曾經(jīng)是美國(guó)最富有的人。當(dāng)他還是一個(gè)小孩子的時(shí)候，他便從他的家鄉(xiāng)蘇格蘭來(lái)到了美國(guó)。他干過(guò)各種各樣的零工，直到最終成為美國(guó)最大的鋼鐵制造大王。那時(shí)候，曾經(jīng)有43個(gè)百萬(wàn)富翁為他做事。要知道，在當(dāng)時(shí)，百萬(wàn)富翁可是非常罕見(jiàn)的。那個(gè)時(shí)候的100萬(wàn)美元至少相當(dāng)于現(xiàn)在的2000萬(wàn)美元。

一位記者問(wèn)卡內(nèi)基：“你怎么會(huì)雇43個(gè)百萬(wàn)富翁為你工作？”

卡內(nèi)基回答道：“你應(yīng)該記得，他們剛開(kāi)始為我工作的時(shí)候，他們并不是百萬(wàn)富翁，他們成為百萬(wàn)富翁，是為我工作的結(jié)果。”

這位記者又接著問(wèn)道：“那么，你又是如何把這些人培養(yǎng)得對(duì)你如此具有價(jià)值，以至于你甘愿付給他們百萬(wàn)之巨的報(bào)酬呢？”

卡內(nèi)基回答道：“培養(yǎng)人才和挖掘金礦的道理是完全一樣的。當(dāng)開(kāi)采金子的時(shí)候，每獲得一盎司的金子，都要先去除幾噸的礦渣和廢石，但是，人們進(jìn)入礦區(qū)，并非為了尋找礦渣，而是為了尋找金子。”

——我們尋找的是優(yōu)點(diǎn)，而不是缺點(diǎn)、瑕疵和毛病，因?yàn)槲┯袃?yōu)點(diǎn)才能為我們創(chuàng)造價(jià)值。

第二篇：《袋鼠與金子》教案

《袋鼠與金子》是天津市小學(xué)語(yǔ)文教材第二冊(cè)第八課。這是一篇童話。一只袋鼠媽媽在帶著孩子出遠(yuǎn)門(mén)的路上，放下孩子休息時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一堆金子。袋鼠媽媽以崇高的母愛(ài)戰(zhàn)勝了金子的誘惑，拒絕了小草的建議，堅(jiān)持把孩子放進(jìn)袋里走了。字里行間洋溢著母愛(ài)的純潔偉大。

二、教學(xué)目標(biāo)

１、正確、流利、有感情地朗讀課文。練習(xí)分角色朗讀課文。讀出人物對(duì)話時(shí)的不同語(yǔ)氣。

２、初步感悟母愛(ài)的偉大。

三、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：正確、流利地朗讀課文。練習(xí)分角色朗讀課文。

教學(xué)難點(diǎn)：有感情地朗讀課文。初步感悟母愛(ài)的偉大。

四、教學(xué)準(zhǔn)備

袋鼠媽媽、金子、小草的圖片，袋鼠媽媽、小草的頭飾，字卡，詞卡，印制課文插圖（每位學(xué)生一張）

五、教學(xué)過(guò)程：

１、充分地讀

（１）用你喜歡的讀書(shū)方式讀讀課文，并將你自己最喜歡的句子標(biāo)注出來(lái)。

（２）選擇自己喜歡的句子美美地讀給自己的同桌聽(tīng)，并跟同桌說(shuō)說(shuō)你為什么喜歡它？

（３）誰(shuí)愿意把自己最喜歡的句子美美地讀給大家聽(tīng)？

２、深入地悟

（１）學(xué)習(xí)第一自然段

①袋鼠媽媽和自己的孩子出遠(yuǎn)門(mén)，走累了，放下孩子休息時(shí)，看見(jiàn)身邊有什么？（出示金子圖片）

②這是一堆怎樣的金子？課文第一自然段中有一個(gè)詞語(yǔ)用得特別好，自己讀讀這個(gè)自然段，把這個(gè)詞語(yǔ)找出來(lái)，好嗎？

③我這里有一支黃粉筆，誰(shuí)能夠畫(huà)上兩筆，讓這地上的（用紫粉筆畫(huà)一道）一堆金子金光閃閃？

④真像一堆金光閃閃的金子，（出示：金光閃閃）誰(shuí)來(lái)讀讀？齊讀。

⑤（出示袋鼠媽媽圖片）當(dāng)袋鼠媽媽遇到了一堆金光閃閃的金子時(shí)，袋鼠媽媽看了看金光閃閃的金子，仍然把自己的孩子放回袋里。

你也像我這樣，也讀讀這句話，好嗎？

⑥誰(shuí)愿意讀給大家聽(tīng)？（組織學(xué)生評(píng)價(jià)）

⑦愿意當(dāng)小演員嗎？那好，我們一起讀這句話，而且你還要帶上動(dòng)作進(jìn)行朗讀。

（２）學(xué)習(xí)第二自然段

①這一幕被路邊的小草看見(jiàn)了，（出示小草圖）它就給袋鼠媽媽出了個(gè)主意，快讀讀第二自然段，你就知道了。

②那路邊的小草是怎樣說(shuō)的呢？

③你自己試試，看看你能讀出問(wèn)句的語(yǔ)氣嗎？

④讓旁邊的同學(xué)聽(tīng)一聽(tīng)，你是不是讀出了問(wèn)句的語(yǔ)氣？

⑤誰(shuí)來(lái)試試？

⑥裝上這滿滿一袋金子，袋鼠媽媽能做些什么？

（３）學(xué)習(xí)第三自然段

①這么一袋金子，足可以讓袋鼠媽媽過(guò)上富足的生活，可袋鼠媽媽是怎樣做的呢？你聽(tīng)，她是怎樣說(shuō)的？請(qǐng)來(lái)讀讀第三自然段？

②課文后兩個(gè)自然段是小草和袋鼠媽媽的對(duì)話，愿不愿意分角色朗讀？同桌的兩個(gè)同學(xué)分角色朗讀課文最后兩個(gè)自然段。

③誰(shuí)愿意戴上頭飾進(jìn)行分角色朗讀？ 你看，他們兩個(gè)人的朗讀，說(shuō)說(shuō)值得你學(xué)習(xí)的地方在哪？

④誰(shuí)還愿意分角色朗讀？我們一起讀，男同學(xué)當(dāng)小草，女同學(xué)當(dāng)袋鼠媽媽。

⑤教師引讀：我還是要我的孩子。在母親心中，失去了孩子，金子也就不值錢(qián)了。課文中運(yùn)用了一個(gè)比我說(shuō)的還要好的詞語(yǔ)是說(shuō)金子一點(diǎn)兒都不值錢(qián)了，你能找出來(lái)嗎？（出示：一文不值）指名讀。齊讀。

⑥其實(shí)，媽媽照顧孩子，是很辛苦的。你知道你的媽媽每天都要為你做些什么嗎？

⑦那袋鼠媽媽照顧自己的孩子需要做些什么呢？

⑧既然這樣，那袋鼠媽媽為什么還要選擇自己的孩子呢？

⑨教師小結(jié)：金子可以使袋鼠媽媽過(guò)上富足的生活，但選擇了孩子就意味著袋鼠媽媽要付出很多辛苦，盡管這樣，她還是堅(jiān)決地選擇了自己的孩子，這就是偉大的母愛(ài)。

３、輕松地寫(xiě)

（１）現(xiàn)在，我們一起來(lái)寫(xiě)一寫(xiě)母親這個(gè)詞語(yǔ)，好不好？請(qǐng)把課前老師發(fā)給你的那張漂亮圖畫(huà)拿出來(lái)，我們把母親寫(xiě)到這張圖畫(huà)上的田字格里。

（２）（出示母），你覺(jué)得哪一筆最重要？伸出手，我們一起寫(xiě)。自己寫(xiě)一寫(xiě)。

（３）（出示親），你覺(jué)得哪一筆最重要？伸出手，我們一起寫(xiě)。自己寫(xiě)一寫(xiě)。

４、直率地說(shuō)

（１）看看這袋鼠媽媽?zhuān)倏纯创髮殞毢湍劬G的小草，大家一定有許多想說(shuō)的話要說(shuō)，你想對(duì)他們說(shuō)些什么呢？同桌的兩個(gè)同學(xué)先來(lái)交流一下。

出示：對(duì)袋鼠媽媽說(shuō)

對(duì)袋鼠寶寶說(shuō)

對(duì)小草說(shuō)

（２）學(xué)習(xí)了這篇課文，我們知道了母親是多么的愛(ài)我們，同學(xué)們也很愛(ài)我們的媽媽?zhuān)敲唇裉旎丶遥驼?qǐng)同學(xué)們把這張精美的圖畫(huà)送給我們的媽媽?zhuān)脝幔?/p>

５、快樂(lè)地做（完成作業(yè)）

（１）愛(ài)讀書(shū)的你，可以閱讀一篇你喜歡的小童話。

（２）愛(ài)表演的你，可以與你的爸爸、媽媽演一演這個(gè)課本劇。

（３）愛(ài)誦讀的你，可以背一背你最喜歡的句子。

（４）愛(ài)唱歌的你，可以唱一唱《世上只有媽媽好》這首歌曲。

（５）愛(ài)文學(xué)的你，可以將文中你最喜歡的詞語(yǔ)和句子摘錄下來(lái)。

（６）愛(ài)觀察的你，可以讓家長(zhǎng)帶你到動(dòng)物園親眼看看澳大利亞袋鼠。

以上六題，請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)自己的興趣任選

一、兩題完成。

第三篇：礦渣回填方案

礦渣回填方案

一、工程概況

本方案為垃圾換填處理中片石回填的下一道工序。拋石擠淤工序完成后，進(jìn)行礦渣分層回填至與原地面標(biāo)高一致。

二、施工技術(shù)方案

1.工藝流程

拋石擠淤后→鋪礦渣→整平→碾壓，分層回填至與原地面標(biāo)高一致。

2.排水降水方法

本工程由于地下水位較高，故在道路土方開(kāi)挖前應(yīng)做好開(kāi)挖區(qū)域的降水措施。

3.按照設(shè)計(jì)要求拋石擠淤至水平面以上0.5m，然后開(kāi)始礦渣回填。

4.礦渣回填要點(diǎn)

（1）施工前應(yīng)把片石層碾壓平整，基坑邊坡必須穩(wěn)固，防止塌方。

（2）換填礦渣的直徑不宜大于35cm，礦渣的強(qiáng)度必須達(dá)到設(shè)計(jì)或規(guī)范要求。

5.分層壓實(shí)

（1）為保證換填礦渣壓實(shí)的均勻及密實(shí)度，在重型碾壓機(jī)碾壓前，應(yīng)整平層面。

（2）在填筑時(shí)應(yīng)分層施工，每層填筑厚度為50mm，待壓實(shí)后再進(jìn)行下一道施工，依次進(jìn)行。

（3）控制碾壓機(jī)械的速度，經(jīng)靜壓2遍后，采用強(qiáng)振6~8遍。（4）換填材料太干燥時(shí)，應(yīng)灑水，以保證上下材料結(jié)合良好。（5）夯實(shí)應(yīng)從道路中線向邊線方向碾壓。10.找平驗(yàn)收

（1）最后一層碾壓完成后，應(yīng)復(fù)核高程和平整度。（2）低洼處應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充填料并夯實(shí)。

三、質(zhì)量保證措施

1、每層碾壓完畢后，必須經(jīng)施工隊(duì)伍自檢，合格后報(bào)項(xiàng)目部進(jìn) 行復(fù)查，合格后報(bào)監(jiān)理驗(yàn)收，合格后方可進(jìn)行下層礦渣的回填。

2、項(xiàng)目部每周組織一次質(zhì)量抽查，根據(jù)抽查情況召開(kāi)工程質(zhì)量專(zhuān)題會(huì)議，消除質(zhì)量隱患。

3、項(xiàng)目部、施工隊(duì)伍的質(zhì)檢員應(yīng)及時(shí)聽(tīng)取監(jiān)理工程師對(duì)本項(xiàng)目質(zhì)量工作的意見(jiàn)，特別是監(jiān)理工程師提出的改進(jìn)意見(jiàn)、措施應(yīng)及時(shí)組織有關(guān)人員進(jìn)行落實(shí)。

四、人員安全措施

1對(duì)新進(jìn)場(chǎng)的工人進(jìn)行安全生產(chǎn)的教育和培訓(xùn)，經(jīng)考核合格后，方準(zhǔn)許其進(jìn)入操作崗位。

2對(duì)施工機(jī)械和車(chē)輛駕駛等特殊工種的工人，要求持證上崗，并進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的安全操作訓(xùn)練。

3為了保障施工人員的安全，施工人員穿著醒目的服裝，戴安全帽。

4在施工中，遇有地下管線、電纜等情況，采取可靠安全防護(hù)措施，確保施工安全。

5所有的電器設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備、場(chǎng)內(nèi)機(jī)動(dòng)車(chē)輛等，必須加強(qiáng)保養(yǎng)，使其保持良好的工作狀態(tài)及具有完備的安全裝置，所有機(jī)具設(shè)備的操作人員必須經(jīng)過(guò)培訓(xùn)考試合格，持證上崗，并嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，嚴(yán)禁違章作業(yè)。

二、機(jī)械安全措施

1自卸汽車(chē)卸料前，司機(jī)先察看周?chē)h(huán)境，確認(rèn)安全后方可卸料。2自卸汽車(chē)翻斗內(nèi)嚴(yán)禁搭乘人員。自卸汽車(chē)翻斗車(chē)在施工現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)行駛，限速5km/h。4嚴(yán)禁酒后駕駛車(chē)輛。

三、現(xiàn)場(chǎng)安全措施

1對(duì)從施工現(xiàn)場(chǎng)出入的車(chē)輛做到有人指揮，有人防護(hù)，確保安全； 2教育過(guò)往施工人員要“一慢二看三通過(guò)”，確保安全通過(guò)。

第四篇：礦渣堆治理與研究

摘要

擬治理礦山采用地表允許自然崩落的空?qǐng)隽舻V法采礦，引發(fā)以地表采空塌陷為主的地質(zhì)災(zāi)隱患問(wèn)題日益突出，特別是閉坑后礦區(qū)非法開(kāi)采原留礦柱，加劇惡化了塌陷，并伴隨危巖體崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生。為了消除礦區(qū)內(nèi)存在的安全隱患，本文對(duì)Ｉ號(hào)塌陷區(qū)內(nèi)存在的主要災(zāi)害體成因機(jī)制、影響因素及穩(wěn)定性進(jìn)行研究，并對(duì)各災(zāi)害體提出有針對(duì)性的綜治理措施：

1）對(duì)于礦區(qū)的危巖體，從極限平衡理論角度分析了天然狀態(tài)和飽和狀態(tài)下的穩(wěn)定性。分析結(jié)果表明，危巖體安全儲(chǔ)備不足。采用淺孔爆破卸除法對(duì)危巖體進(jìn)行清除；

2）對(duì)位于采空塌陷坑北幫西側(cè)的不穩(wěn)定邊坡，結(jié)合地形情況，主要采用削方卸載+回填反壓+漿砌石墻分級(jí)護(hù)腳方案進(jìn)行綜合整治。

3）對(duì)礦區(qū)的棄渣堆進(jìn)行穩(wěn)定性分析，發(fā)現(xiàn)天然狀態(tài)下礦渣體易失穩(wěn)。為解決礦區(qū)的棄渣堆在天然狀態(tài)下易失穩(wěn)的問(wèn)題首先回收部分礦渣體進(jìn)行塌陷坑回填和攔截壩堆設(shè)，對(duì)不能回收利用的礦渣堆進(jìn)行削坡減緩坡度，其表層進(jìn)行坡面密實(shí)硬化和植被治理；

4）分析發(fā)現(xiàn)降雨下滲嚴(yán)重惡化邊坡、坍坑、礦渣堆及壩體的穩(wěn)定性，應(yīng)采取措施防止水體下滲，在塌陷坑內(nèi)采用抵抗變形能力相對(duì)較強(qiáng)的碎石盲溝+預(yù)制涵管排水系統(tǒng)；對(duì)塌陷坑北幫強(qiáng)風(fēng)化花崗巖邊坡及廢渣堆，采用馬道平臺(tái)截（排）水溝排水系統(tǒng)。另外在對(duì)塌陷坑回填區(qū)及廢渣堆頂挖方平臺(tái)采用植草或植樹(shù)進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)。

綜上所述，本論文通過(guò)對(duì)擬治理礦山Ｉ號(hào)采空塌陷區(qū)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行分析，并提出科學(xué)合理的綜合防治對(duì)策。不僅豐富了礦山地質(zhì)災(zāi)害學(xué)的內(nèi)容，對(duì)于其他類(lèi)似的金屬礦山地質(zhì)災(zāi)害分析也具有推廣、示范及借鑒意義。

關(guān)鍵詞：礦山地質(zhì)災(zāi)害；塌陷區(qū)；穩(wěn)定性分析；防治對(duì)策；

Abstract

Because of open-stope mining method, the ground collapse problem in No.1 copper mining area in Chimashan have becomen increasing prominent, which worsen by the illigal mining the tiberium spikes.Besides collapse, the accompany geological problems as unstable rock, landslides arose.In order to eliminate the existing hazards and prevent future disaster in mining area, the stablity analysises of each disaster were carried out first, the comprehensive prevention measures were put forward based on the stablity anlysis results:

1)For the unstable rock mass in mining area, the stablity was anlyzed according to limit equilibrium theory under natural state(no rainfall)and saturated state.The analysis results show insufficient security reserve for rock mass.Therefore, it use shallow hole blasting through remove the unstable rock mass.2)For slope locate in west-north of sunken pit, it adopt Geo-Studio to analyze the stablity of slope in the state of natrual(no rainfall)and rainfall.The rainfall intensity and duration time are incoprated into consideration.The results show the slope failure after average rainfall for 4 days and heavy rainfall for 1day.As countermeasures, the cutting top section and backfilling the toe shoud be taken and then set up the retain wall at the toe of slope.Through anlysis of targeted slope stablity, it can be concluded that the designed slope has enough security reserves and the design sheme is reasonable.3)For the abandon slag in mining area, it is found unstable even under natural state through software simulating.Firstly, it can be recyclied to backfill the sunken pit and set up intercepting dam.Spare slag stack must be cut slope to smaller slope angle, and the surface can abopt clay hardening technology and vegetation management;

4)It can be found that rainfall infilatrating seriously deteriorated the stablity of collapse pit, slag heap, dam and slope.Measures shoud be taken to prevent water infiltrating.The gravel blind ditch accompany with precast tube drainage system is adopt to in backfilling area own to its strong resistance to deformation.For slope and slag heap, it can set up drainage system at toe and platform.As easures of ecological restorating, the grass and tress planting plan shoud be taken after backfilling or slope cutting engineering.In conclusion, the paper anlyze the stablity of main geological hazards in No.1 copper mining area in Chimashan and put forward the comprehensive prevention measure, which enriches the content of mine disaster sicence and meamtime own promotional, demonstrational and reference meaning to the other similar analysis of metal mining geological hazards.Keywords: mining geological hazards；collapse area；stablity analysis；countermeasures；

目錄

摘要 ································ ································ ··························ABSTRACT ································ ································ ·················目錄 ································ ································ ·························第1章

緒論 ································ ································ ················· 1.1 選題工程背景及選題意義 ································ ··························· 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ································ ································ ······· 1.2.1礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)政策機(jī)制研究現(xiàn)狀 ································ ······· 1.2.2 礦山地質(zhì)災(zāi)害分析方法研究現(xiàn)狀 ································ ············ 1.2.3 礦山地質(zhì)災(zāi)害恢復(fù)治理研究現(xiàn)狀 ································ ············ 1.3本文研究?jī)?nèi)容與主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn) ································ ························ 第2章

塌陷區(qū)工程概況 ································ ································ ·· 2.1塌陷區(qū)工程概況 ································ ································ ······· 2.2工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件 ································ ························· 2.2.1 地形地貌 ································ ································ ········· 2.2.2 氣象條件 ································ ································ ········· 2.2.3 地層巖性 ································ ································ ········· 2.2.4 地質(zhì)構(gòu)造 ································ ································ ········· 2.2.5 水文地質(zhì)條件 ································ ································ ··· 2.3本章小結(jié) ································ ································ ·············· 第3章

塌陷區(qū)主要地質(zhì)災(zāi)害分析 ································ ···················· 3.1地面塌陷和地裂縫 ································ ································ ·· 3.1.1成因機(jī)制 ································ ································ ·········· 3.1.2影響因素 ································ ································ ·········· 3.1.3穩(wěn)定性分析 ································ ································ ······· 3.2危巖體崩塌 ································ ································ ··········· 3.2.1成因機(jī)制 ································ ································ ·········· 3.2.2失穩(wěn)模式 ································ ································ ·········· 3.2.3穩(wěn)定性分析 ································ ································ ······· 3.3不穩(wěn)定邊坡 ································ ································ ··········· 3.3.1成因機(jī)制 ································ ································ ·········· 3.3.2影響因素 ································ ································ ·········· 3.3.3邊坡穩(wěn)定性分析································ ································ · 29 3.4 礦山棄渣 ································ ································ ··············

3.5 水土流失與生態(tài)破壞 ································ ·······························

3.6 本章小結(jié) ································ ································ ··············

第4章

塌陷區(qū)地質(zhì)災(zāi)害綜合治理 ································ ····················

4.1采空塌陷坑與地裂縫 ································ ·······························

4.1.1地表塌陷坑回填································ ································ · 47

4.1.2地裂隙灌漿 ································ ································ ·······

4.1.3攔截壩 ································ ································ ·············

4.2危巖體 ································ ································ ·················

4.3不穩(wěn)定邊坡 ································ ································ ···········

4.3.1削坡反壓 ································ ································ ··········

4.3.2擋土墻分級(jí)支護(hù)································ ································ · 60 4.4廢渣堆挖方 ································ ································ ···········

4.5水土流失與生態(tài)恢復(fù) ································ ·······························

4.5.1 排水系統(tǒng) ································ ································ ·········

4.5.2 生態(tài)修復(fù) ································ ································ ·········

4.6綜合治理施工程序 ································ ································ ··

4.7本章小結(jié) ································ ································ ··············

第5章

結(jié) 論 ································ ································ ··············

參考文獻(xiàn) ································ ································ ················

第1章 緒論

1.1 選題工程背景及選題意義

隨著我國(guó)第十二個(gè)五年計(jì)劃的出臺(tái)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展越發(fā)快速，作為工業(yè)支持產(chǎn)業(yè)的采礦業(yè)需求逐年加大。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，在過(guò)去的2011年我國(guó)單鐵礦石原礦產(chǎn)量超過(guò)12億噸。但是在礦產(chǎn)量增長(zhǎng)的同時(shí)，由于礦山地質(zhì)管理工作起步較晚，缺乏完整的法律法規(guī)，個(gè)體非法、無(wú)序非法開(kāi)采，礦山環(huán)境的破壞和污染越來(lái)越嚴(yán)重，所引發(fā)的礦山地質(zhì)災(zāi)害也是日益的突出。在某種程度上，嚴(yán)重威脅我國(guó)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)的可持續(xù)發(fā)展。來(lái)自人民網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示，2011年全國(guó)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害15664起，造成245人死亡、32人失蹤、138人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失40.1億，其中約30%為人工因素引起，而人工因素主要是由于采礦，采礦形成的礦渣和殘留采空區(qū)在惡劣天氣下極易發(fā)生滑坡、泥石流等次生地質(zhì)災(zāi)害。

本文所論礦區(qū)開(kāi)采歷史較久，礦山在長(zhǎng)期地開(kāi)采過(guò)程中不可避免地會(huì)對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境造成不同程度的破壞。目前該礦山主要存在危巖體崩塌、地面塌陷、地裂縫、不穩(wěn)定邊坡滑動(dòng)、礦山廢渣、地表生態(tài)破壞與水質(zhì)污染等礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題，這些問(wèn)題若不及時(shí)進(jìn)行整治，勢(shì)必會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)厝嗣裆?cái)產(chǎn)安全、生活環(huán)境質(zhì)量以及社會(huì)安定構(gòu)成不良影響。面對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境這一嚴(yán)峻形勢(shì)，我們應(yīng)通過(guò)礦山環(huán)境保護(hù)與治理工程的研究，最大程度地解決老礦區(qū)遺留的環(huán)境問(wèn)題，基于現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查，查明因采礦活動(dòng)造成的地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題，剖析塌陷區(qū)內(nèi)地面沉降、崩塌等各種地質(zhì)問(wèn)題的成因機(jī)制，從力學(xué)角度對(duì)該礦山由采礦所引起的一系列礦山地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行定性、定量的評(píng)價(jià)判斷。基于前述穩(wěn)定性分析結(jié)果，最終對(duì)各種地質(zhì)問(wèn)題提出具有針對(duì)性的整治和恢復(fù)措施，從根源上消除災(zāi)害隱患。

1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.2.1礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)政策機(jī)制研究現(xiàn)狀

由于西方發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)濟(jì)起步較早，在礦山地質(zhì)環(huán)境分析和恢復(fù)治理方面比我國(guó)先進(jìn)的多，在積極改變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式的同時(shí)，加大了礦山環(huán)境保護(hù)研究的力度，各國(guó)先后提出了許多儲(chǔ)如生態(tài)修復(fù)的有效恢復(fù)措施，并且從法律制度上著手，建立適合自身發(fā)展的一整套完備管理制度。西方發(fā)達(dá)國(guó)家針對(duì)本國(guó)礦山存在的問(wèn)題于20世紀(jì)70年代已出臺(tái)一系列法律，明確恢復(fù)治理責(zé)任，堅(jiān)持“誰(shuí)破壞、誰(shuí)治理”的原則，如美國(guó)1977年國(guó)會(huì)就通過(guò)了《露天開(kāi)采控制與復(fù)墾法》，規(guī)范了采礦業(yè)與廢棄礦山問(wèn)題，規(guī)定將使用土地恢復(fù)到原用途要求的環(huán)境：穩(wěn)定礦渣堆、恢復(fù)表層土壤，因地制宜種草植樹(shù)行等等；另外還有加拿大環(huán)境保護(hù)法、日本的《金屬礦業(yè)等礦害對(duì)策特別措施法》等專(zhuān)業(yè)針對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)提出的。但無(wú)論是哪個(gè)國(guó)家提出的礦山環(huán)境保護(hù)法，在制度上可以總結(jié)為以下幾項(xiàng)[1]：（1）環(huán)境許可證制度，美國(guó)在這方面比較完善，要求所有礦業(yè)項(xiàng)目不僅需具有環(huán)境許可證及批準(zhǔn)書(shū)，而且還得具有政府機(jī)構(gòu)要求申辦的許可證、批準(zhǔn)書(shū)或通知書(shū)；（2）礦地生態(tài)恢復(fù)和土地復(fù)墾制度，在項(xiàng)目申請(qǐng)之前要求提交礦地恢復(fù)或復(fù)墾計(jì)劃，如巴西的《退化土地恢復(fù)計(jì)劃》、加拿大安大略省的《閉坑計(jì)劃》、西班牙的《采礦破壞區(qū)恢復(fù)計(jì)劃》與美國(guó)的《地表采礦與復(fù)墾法》；（3）保證金和財(cái)務(wù)擔(dān)保制度，發(fā)達(dá)國(guó)家及大多數(shù)發(fā)展中國(guó)家為礦山環(huán)境的保護(hù)和治理設(shè)立了各種各樣的保證金和財(cái)務(wù)提保制度，以確保礦山環(huán)境治理和礦地復(fù)墾等工作落到實(shí)處，這種保證金要么用于礦山開(kāi)采作業(yè)期間防治潛在的現(xiàn)行環(huán)境問(wèn)題民，要么用于閉坑后的復(fù)墾；（4）環(huán)境監(jiān)督和檢查制度，礦山環(huán)境保護(hù)的恢復(fù)治理的好壞，需要有嚴(yán)格的監(jiān)管制度的支持。各國(guó)在修改礦業(yè)法中，明顯加強(qiáng)了有關(guān)監(jiān)督條款的制安。如菲律賓提出的環(huán)境保護(hù)和改善計(jì)劃及多部門(mén)組成的環(huán)境監(jiān)測(cè)和核查小組、英國(guó)設(shè)在環(huán)境部門(mén)內(nèi)的皇家污染監(jiān) 察局有權(quán)隨時(shí)核查礦山環(huán)境恢復(fù)的執(zhí)行情況。與外國(guó)相比，我國(guó)礦山地質(zhì)環(huán)境治理與修復(fù)工作起步較晚。近年來(lái)，由于中央和地方政府對(duì)礦山安全和環(huán)境保護(hù)的重視，把礦山地質(zhì)環(huán)境以立法形式出臺(tái)，我國(guó)對(duì)礦山土地復(fù)墾和環(huán)境恢復(fù)問(wèn)題的進(jìn)行立法主要有三個(gè)階段：（1）初始階段，1988 年國(guó)務(wù)院發(fā)布的《土地復(fù)墾規(guī)定》是我國(guó)每一部有關(guān)礦山環(huán)境恢復(fù)的規(guī)范法文件，其中明文規(guī)定“將在生產(chǎn)和建設(shè)過(guò)程中因挖損、塌陷和壓占等破壞的土地恢復(fù)到可利用狀態(tài)”，此時(shí)僅僅明文規(guī)定了責(zé)任歸屬；（2）發(fā)展階段，1991年出臺(tái)的《水土保持法》第18條“因采礦和建設(shè)使植被受到破壞的，必須采取措施恢復(fù)表土層和植被，防止水土流失。1996 年《礦產(chǎn)資源法》第32條“開(kāi)采礦產(chǎn)資源，必須遵守有關(guān)環(huán)境保護(hù)的法律規(guī)定，防止污染環(huán)境。開(kāi)采礦產(chǎn)資源，應(yīng)當(dāng)節(jié)約用地。耕地、草原、林地因采礦受到破壞的，礦山企業(yè)應(yīng)當(dāng)因地制宜地采取復(fù)墾利用、植樹(shù)種草或其他利用措施。2002年《水法》第31條“開(kāi)采礦藏或者建設(shè)地下工程，因疏干排水導(dǎo)致地下水位下降、水源枯竭或地面塌陷，采礦單位或者建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)采取補(bǔ)救措施，對(duì)他人生活和生產(chǎn)造成損失的，依法給予補(bǔ)償”，本階段法律條文中對(duì)礦地復(fù)墾要求的比較多，但是大多都是閉坑后的復(fù)墾。（3）完善階段，國(guó)土資源部于2009年根據(jù)《中華人民共和國(guó)礦產(chǎn)資源法》和《地質(zhì)災(zāi)害防治條例》出臺(tái)《礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)規(guī)定》12 條“采礦申請(qǐng)人申請(qǐng)辦理采礦許可證時(shí)，應(yīng)當(dāng)編制礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理恢復(fù)方案，報(bào)有批準(zhǔn)權(quán)的國(guó)土資源行政主管部門(mén)批準(zhǔn)”，并參考美國(guó)保證金體制在18條規(guī)定采礦權(quán)人應(yīng)繳存礦山地質(zhì)環(huán)境治理恢復(fù)保證金，落實(shí)了礦山恢復(fù)資金來(lái)源。與國(guó)外的礦山地質(zhì)環(huán)境立法相比，我國(guó)首創(chuàng)了一項(xiàng)“三同時(shí)”制度[2,3]，在構(gòu)建礦山環(huán)境恢復(fù)治理機(jī)制的理論與制度整合中，其重要性可見(jiàn)一般，“三同時(shí)”具體規(guī)定在正式開(kāi)始礦物開(kāi)采之前，開(kāi)采單位必須向負(fù)責(zé)的環(huán)境保護(hù)行政主管部門(mén)提交環(huán)境保護(hù)設(shè)施“驗(yàn)收申請(qǐng)報(bào)告”，說(shuō)明該礦山企業(yè)的環(huán)境保護(hù)設(shè)施的運(yùn)行情況、治理的效果與達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)礦山環(huán)保部門(mén)驗(yàn)收合格后，才能正式進(jìn)行開(kāi)采。

1.2.2 礦山地質(zhì)災(zāi)害分析方法研究現(xiàn)狀

在進(jìn)行礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)之前，應(yīng)對(duì)現(xiàn)有的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行客觀、綜合、及時(shí)的評(píng)價(jià)分析，采用的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)以及分析方法都嚴(yán)重影響最終的評(píng)價(jià)結(jié)果及至恢復(fù)方案的制定。

美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家T.L.Saaty等人[4]提出采用層次分析法（Analytic Hierarchy Process簡(jiǎn)稱(chēng)AHP），這種方法可對(duì)地質(zhì)災(zāi)害這種影響因素的復(fù)雜問(wèn)題作出決策的一種簡(jiǎn)明有效的新方法。其基本原理是：對(duì)于一個(gè)包括多方面因子而又難于以一種公式的形式表明出各因素對(duì)系統(tǒng)的量化影響評(píng)介時(shí)，可以根據(jù)各個(gè)影響因子之間的相互關(guān)系關(guān)系，組合好各因子間的組合方式和層次，建立系統(tǒng)評(píng)價(jià)的模型構(gòu)架；對(duì)系統(tǒng)中的各因子，根據(jù)它對(duì)于影響對(duì)象的影響程度，建立定量化標(biāo)準(zhǔn)或評(píng)分機(jī)制；然后要求模型構(gòu)架通過(guò)判斷矩陣或逐層得出各方面因子的評(píng)分乘于因子的權(quán)重，最終可得出最高層次的評(píng)價(jià)目標(biāo)值。SaatyT.L.[5]提出判斷矩陣中用兩兩比較方法將各因素重要性的定性部分定量化，認(rèn)為判斷矩陣中各元素的數(shù)值通常采用1-9位標(biāo)度法確定。

Van Dijke等人[6]運(yùn)用GIS（Geographic Information System）對(duì)山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行分析，在數(shù)據(jù)采集和整理方面開(kāi)展了大量工作，建立了完整的數(shù)據(jù)庫(kù)，并開(kāi)發(fā)了地質(zhì)災(zāi)害分析評(píng)價(jià)模型；A K Pachauri等人[7]對(duì)喜馬拉雅Garhwal地區(qū)進(jìn)行滑坡分區(qū)制圖時(shí)，嘗試在地形分類(lèi)的基礎(chǔ)上進(jìn)行滑坡易發(fā)性制圖，提供了一個(gè)基于地質(zhì)學(xué)和地形學(xué)的滑坡制圖的實(shí)例；印度[8]學(xué)者Sitanshu Pandey將GIS運(yùn)用于分析其國(guó)家潛在礦山地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分析，基于其系統(tǒng)模型得到最佳避讓時(shí)間及支撐體系安放時(shí)間。羅馬尼亞學(xué)者S.Mara 和S.N.Vladf[9]運(yùn)用GIS對(duì)羅馬尼亞礦山地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行分析，其影響因子除了地質(zhì)地形條件，還加入了礦山安全人員配備、機(jī)械及管理機(jī)制等非可控因子。

Aleotti 等[10]總結(jié)回顧了近年來(lái)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)領(lǐng)域的研究進(jìn)展，對(duì)主要的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了分類(lèi)，并特別論及了可接受風(fēng)險(xiǎn)水平等相關(guān)的問(wèn)題。

我國(guó)礦山地質(zhì)災(zāi)害研究主要局限于對(duì)單個(gè)災(zāi)種進(jìn)行分析防治或?qū)δ骋痪唧w礦山進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害分析，雖然在理論和實(shí)踐方面都取得了豐富的成果，但并 未形成系統(tǒng)完善的理論與方法體系，并沒(méi)有出現(xiàn)統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，但隨著國(guó)家在礦山地質(zhì)災(zāi)害的越來(lái)越大的資金投入，礦山地質(zhì)災(zāi)害已逐漸形成一門(mén)獨(dú)立學(xué)科，其學(xué)科的研究?jī)?nèi)容和深度正日益完善。陳愛(ài)欽[11]總結(jié)了我們礦山常見(jiàn)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育特征：礦山種類(lèi)繁多、分布廣泛、戶數(shù)多、規(guī)模小、基礎(chǔ)差，由于技術(shù)、管理及效益等原因的影響，資源開(kāi)發(fā)中的安全形勢(shì)相當(dāng)嚴(yán)峻，地表塌陷、山體崩塌、礦山邊坡滑坡、尾礦庫(kù)垮塌、采場(chǎng)冒頂、采空區(qū)大面積地壓等災(zāi)害，給社會(huì)穩(wěn)定和人民生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)了嚴(yán)重影響。肖和平[12]則綜合分析了我國(guó)煤礦地區(qū)的主要災(zāi)害，對(duì)各類(lèi)災(zāi)害特征、成生機(jī)理及危害進(jìn)行研究，并提出了煤礦地質(zhì)災(zāi)害鏈和防御措施。

嚴(yán)韜和嚴(yán)學(xué)清[13]論述了目前危害較大與涉及范圍較廣的礦山地質(zhì)災(zāi)害如滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、地裂縫和不穩(wěn)定礦碴堆，對(duì)其成因及影響因素進(jìn)行了分析。

王卓理等[14]分析了礦山地質(zhì)災(zāi)害鏈的鏈?zhǔn)叫?yīng)特點(diǎn)以及地質(zhì)災(zāi)害鏈之間的協(xié)同作用、時(shí)間和空間分布的復(fù)雜多樣性以及承災(zāi)體類(lèi)型的多樣性等，并針對(duì)礦山地質(zhì)災(zāi)害鏈的特點(diǎn)提出了控制災(zāi)害鏈源頭的發(fā)生和危害、切斷災(zāi)害鏈等措施，并在平頂山煤礦山進(jìn)行了實(shí)踐。

郭付三等[15]以河南豫西地區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題為背景，分析了地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害之間的鏈?zhǔn)疥P(guān)系，從災(zāi)害鏈效應(yīng)出發(fā)，提出流域系統(tǒng)治理方案。郭維君等[16]敘述了目前我國(guó)礦山普遍存在的主要地質(zhì)災(zāi)害類(lèi)型，并從技術(shù)上和非技術(shù)上指出地質(zhì)災(zāi)害的控制措施，并總結(jié)了前人的一些地質(zhì)災(zāi)害治理研究經(jīng)驗(yàn)。周蕾等[17]簡(jiǎn)要論述了我國(guó)礦山開(kāi)采引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀，分析了主要礦山地質(zhì)災(zāi)害的類(lèi)型、誘發(fā)因素和治理措施，并提出了礦山地質(zhì)災(zāi)害的勘查方法、預(yù)防建議和對(duì)策。何興江[18]針對(duì)地下采礦活動(dòng)的特點(diǎn)，提出和建立了復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境條件下，地下采礦工程與地質(zhì)環(huán)境相互影響機(jī)理及環(huán)境效應(yīng)的分析評(píng)價(jià)方法與防治的技術(shù)途徑，對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題分析有較好的理論和方法指導(dǎo)意義。秦定明[19]闡述了歌樂(lè)山礦露天采礦生產(chǎn)中存在的崩塌、滑坡、泥石流等主要地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題，分析了地質(zhì)災(zāi)害影響因素及成因，并提出了相應(yīng)的防治方法和措施。

種可[20]運(yùn)用層次分析法對(duì)黃陵礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行了危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，將地質(zhì)、采礦、環(huán)境三大環(huán)節(jié)的主控因素聯(lián)系在一起，通過(guò)主要影響因素分析，形成了分類(lèi)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，建立了適用于黃陵礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的數(shù)學(xué)模型，分析給出了地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。李淑艷[21]通過(guò)對(duì)撫順市礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查與歸納、論述與分析來(lái)研究撫順市礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害形成機(jī)制，并宏觀的研究科學(xué)的合理的防治對(duì)策建議。李雨陽(yáng)[22]運(yùn)用GIS對(duì)黑龍江雙鴨山歷史遺留的礦山問(wèn)題進(jìn)行圖層迭加分析，進(jìn)行了礦山地質(zhì)環(huán)境綜合評(píng)估分區(qū)。趙新卓等[23]針地泰安市礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害、地質(zhì)地表景觀破壞和水土流失等一系列地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題，提出了生物治理、客土噴播等治理對(duì)策。況順達(dá)和趙震海[24]論述了利用遙感技術(shù)運(yùn)用到貴州開(kāi)展礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查的方法與技術(shù)路紅，對(duì)貴州省因礦山開(kāi)采而誘發(fā)或產(chǎn)生的礦區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化、水土流失、巖溶石漠化的加劇、水資源污染、地質(zhì)災(zāi)害等各類(lèi)礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題的遙感影像特征進(jìn)行了總結(jié)。劉鳳梅和曾敏[25]以遙感和GIS為主要技術(shù)手段，對(duì)CBERS-02B數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何糾正、鑲嵌和正射糾正處理后，通過(guò)逫疊加遙感影像對(duì)地形進(jìn)行三維模擬，制作了江西省安遠(yuǎn)縣稀土礦開(kāi)采區(qū)三維遙感影像圖，并對(duì)礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行了三維分析實(shí)驗(yàn)。通過(guò)實(shí)例分析證明，三維遙感技術(shù)對(duì)礦山地質(zhì)災(zāi)害分析有重要的現(xiàn)實(shí)意義，能快速而準(zhǔn)確地揭示礦山地質(zhì)環(huán)境的空間分布規(guī)律，可以先根據(jù)各影響因素進(jìn)行拓?fù)鋮^(qū)分析，然后根據(jù)各因素之間的關(guān)系進(jìn)行疊加分析最終得出其危害范圍，為減災(zāi)排除險(xiǎn)和恢復(fù)治理提供決策依據(jù)。李昌存等[26]通過(guò)建立礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，劃分了4個(gè)評(píng)價(jià)單元，確定了各單元的評(píng)價(jià)因子指標(biāo)，最后運(yùn)用層次分析法與模糊數(shù)學(xué) 綜合評(píng)判的方法對(duì)騰龍鐵礦礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。

而上述多種地災(zāi)綜合評(píng)價(jià)方法均是基于對(duì)各子災(zāi)種的精確評(píng)價(jià)分析基礎(chǔ)上建立的，若各子災(zāi)種的評(píng)價(jià)結(jié)果有誤，將影響到最終的綜合評(píng)價(jià)。在地質(zhì)災(zāi)害各子災(zāi)種分析中，崩塌、邊坡等的分析理論已趨于成熟。并出現(xiàn)了許多計(jì)算分析軟件可針對(duì)各個(gè)災(zāi)種進(jìn)行評(píng)價(jià)，其中Geo-Studio由于交互界面人性化且模塊眾多，是全球最知名的巖土工程分析軟件之一。張良建等[27]基于Geo-Studio對(duì)錦屏一級(jí)水電站高邊坡危巖體進(jìn)行穩(wěn)定性分析。李振嵩[28]、劉國(guó)棟[29]、銀曉鵬[30]運(yùn)用Geo-slope軟件針對(duì)在降雨條件下暫態(tài)滲流場(chǎng)的分布及土坡瞬態(tài)穩(wěn)定安全系數(shù)行了計(jì)算分析。肖慧等[32]則運(yùn)用Geo-Slope對(duì)某尾礦庫(kù)進(jìn)行了靜力穩(wěn)定性數(shù)值分析。

1.2.3 礦山地質(zhì)災(zāi)害恢復(fù)治理研究現(xiàn)狀

礦山地質(zhì)災(zāi)害種類(lèi)繁多，危害較大的地質(zhì)災(zāi)害主要有地表塌陷、滑坡、泥石流等，針對(duì)不同的災(zāi)難體，其治理措施也各不相同。

1、地面塌陷的治理與復(fù)墾

國(guó)內(nèi)外對(duì)采空區(qū)地面塌陷的治理方法很多[33]，但常用的方法還是充填復(fù)墾法，這種方法利用礦區(qū)附近的露天礦剝離物、粉煤灰、礦渣等現(xiàn)場(chǎng)材料加于回填，只要保證充填物無(wú)污染，若在表層回填耕植土或采用微生物修復(fù)技術(shù)改良土壤，還可作為農(nóng)地。即解決了塌陷問(wèn)題，又解決了礦渣的處理問(wèn)題，還可種植作物，所以經(jīng)濟(jì)效益最佳。這方面美國(guó)、加拿大等國(guó)家做的相當(dāng)成功，具用很多將廢棄礦山經(jīng)過(guò)土質(zhì)改良種植景觀值物建立公園、園藝林地，如加拿大布查花園、南非“黃金城”等，我國(guó)較成功案件如紹興東湖公園[34]，目前被評(píng)為AAA國(guó)家級(jí)旅游景區(qū)，堪稱(chēng)為“中國(guó)版的布查花園”。

但是通常塌陷區(qū)土質(zhì)較差，不適宜植物生長(zhǎng)，需進(jìn)行土質(zhì)改良。國(guó)內(nèi)有許多學(xué)者對(duì)塌陷區(qū)復(fù)墾技術(shù)研究進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，杜善州[35]對(duì)煤矸石山廢棄地和采煤塌陷地進(jìn)行了微生物修復(fù)技術(shù)的研究，首次在神東礦區(qū)進(jìn)行菌根菌劑的本地化擴(kuò)繁技術(shù)進(jìn)行了研究，認(rèn)為接種微生物促進(jìn)植被生長(zhǎng)良好，可大力提升復(fù)墾區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和可持續(xù)利用；石家莊井陘礦區(qū)北寨煤礦塌陷區(qū)，經(jīng)土方回填成功改造成田園風(fēng)光區(qū)、森林野趣區(qū)及特色文化區(qū)[36]。

2、采礦邊坡的治理

雖然在成因機(jī)制上不同于自然邊坡，但是治理對(duì)策上大體還是一樣的，對(duì)危巖體采取的主要有爆破、拉錨、灌漿及其組合治理方式，而對(duì)于土質(zhì)邊坡采取的則主要有卸荷反壓、支擋結(jié)構(gòu)（擋墻，抗滑樁）、坡面噴層（植草）等措施。但是實(shí)際治理工程中往往是多種治理方式并舉進(jìn)行綜合整治，特別是許多工程采用預(yù)應(yīng)力錨桿、格構(gòu)+植草技術(shù)取得了很好的治理效果[37]。

3、礦山棄渣的治理

作為“三廢”之一的礦山棄渣，如果能得到充分合理的利用，可以減少堆積量，減輕治理壓力，降低礦山地質(zhì)災(zāi)害形成的物質(zhì)條件，如前面的塌陷區(qū)回填，部分礦渣可作為建筑材料進(jìn)行二次利用，如煤礦產(chǎn)生的煤矸石可作為水泥添加劑、燒磚原料。對(duì)不可利用的廢棄礦渣，可集中堆放，并修筑擋土結(jié)構(gòu)，還可種植草皮，防止流失[38]。而在尾礦處理方面，國(guó)內(nèi)外也不斷開(kāi)發(fā)也新技術(shù)，目前的尾礦高效脫水、膠結(jié)充填、膏體尾礦干式堆存等已經(jīng)投入具體礦渣治理工程[39]。

4、水土流失的治理

針對(duì)礦山水土流失產(chǎn)生與發(fā)展特點(diǎn)，抓住重點(diǎn)部位和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因地制宜，因害設(shè)防。首先在穩(wěn)定部位設(shè)置攔擋措施，姜培曦[40]認(rèn)為對(duì)坡度大于30度的邊坡以工程護(hù)坡為主，對(duì)坡度小于30度的邊坡以植物護(hù)坡為主。對(duì)仍不能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的坡體，可采取漿砌石坡腳保證坡體（礦渣）表面土壤不被帶走；然后完善礦區(qū)內(nèi)的排水系統(tǒng)，減少坡面面流對(duì)坡面的沖刷。露天采場(chǎng)外排水和礦坑涌水，采用集水坑方式進(jìn)行沉淀后排放以防對(duì)其他生活用水體的污染[41]。

1.3本文研究?jī)?nèi)容與主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn) 本文擬治理Ｉ號(hào)塌陷區(qū)由于采礦引起的礦山地質(zhì)問(wèn)題背景下，對(duì)主要的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)，并提出合理可行的綜合治理對(duì)策，并通過(guò)治理結(jié)果分析評(píng)定治理效果。

本文主要的研究?jī)?nèi)容為：

（1）分析礦區(qū)內(nèi)主要地質(zhì)災(zāi)害體的成因機(jī)制和影響因素；

（2）對(duì)礦區(qū)內(nèi)危巖體、邊坡、棄渣堆等地質(zhì)災(zāi)害體進(jìn)行穩(wěn)定性分析；（3）針對(duì)各地質(zhì)災(zāi)害體提出治理措施，并對(duì)治理后的效果進(jìn)行分析；

本文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)：

（1）針對(duì)邊坡分析中的各種極限平衡法進(jìn)行了對(duì)比分析；（2）利用Geo-Studio中的SEEP/W模塊、SLOPE/W模塊、SIGMA/W模塊對(duì)不穩(wěn)定邊坡、礦渣堆等地質(zhì)災(zāi)害體進(jìn)行非飽和土滲流場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的耦合分析，得出了不同降雨強(qiáng)度、不同降雨持續(xù)時(shí)間對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定性、應(yīng)力場(chǎng)、含水量分布等；

（3）采用Geo-Studio軟件對(duì)各災(zāi)害體治理工程進(jìn)行治理效果評(píng)定。

第2章 礦區(qū)工程概況

2.1礦區(qū)工程概況

該礦區(qū)始建于1970年，原屬地方國(guó)營(yíng)煤礦，九十年代中后期開(kāi)始承包給個(gè)人開(kāi)采至今，礦山現(xiàn)有煤炭資源保有儲(chǔ)量共189.0萬(wàn)噸，其中122b類(lèi)18.3萬(wàn)噸，333類(lèi)170.7萬(wàn)噸，可采儲(chǔ)量87.4萬(wàn)噸，現(xiàn)設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力9萬(wàn)噸，礦井服務(wù)年限為6.9年，職工人數(shù)260人。礦井采用平硐開(kāi)拓方案和走向長(zhǎng)壁后退式采礦方法，中央對(duì)角機(jī)械抽出式通風(fēng)方式（主平硐進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)平硐回風(fēng)），全部陷落管理頂板。目前礦山正處在年產(chǎn)9萬(wàn)噸的改（擴(kuò)）建基建準(zhǔn)備階段，建設(shè)工期為19個(gè)月。建始該礦民窯小井開(kāi)采歷史較久，礦山在長(zhǎng)期地開(kāi)采過(guò)程中不可避免地會(huì)對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境造成不同程度的破壞。目前該礦山主要存在危巖體崩塌、地面塌陷、地裂縫、不穩(wěn)定邊坡滑動(dòng)、礦山廢渣、地表生態(tài)破壞與水質(zhì)污染等礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題，這些問(wèn)題若不及時(shí)進(jìn)行整治，勢(shì)必會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)厝嗣裆?cái)產(chǎn)安全、生活環(huán)境質(zhì)量以及社會(huì)安定構(gòu)成不良影響。另外, 礦山在長(zhǎng)期開(kāi)采過(guò)程中所形成的固體棄渣排土場(chǎng)及非法地表小露天采坑剝離,隨意排土堆放，對(duì)地表水土資源與生態(tài)環(huán)境也造成了嚴(yán)重破壞。礦區(qū)共由

52個(gè)主礦體組成, 礦山面積7.571 km，開(kāi)采深度：1700～1550 m標(biāo)高。本次治理恢復(fù)項(xiàng)目具體包括主平硐工業(yè)場(chǎng)地附近礦渣堆（KZ1）、風(fēng)井硐口附近礦渣堆（KZ2、KZ3、KZ4、KZ5）以及治理區(qū)相關(guān)排水系統(tǒng)與邊坡支擋等礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題，本次治理恢復(fù)工程設(shè)計(jì)主要采取危巖體爆破卸除、坡面清理與整形地表塌陷坑回填、削方卸載、漿砌石擋墻支擋、格構(gòu)錨釘坡面防護(hù)、排水阻滲、生態(tài)恢復(fù)、水質(zhì)處理與地面觀測(cè)等綜合防治措施。目前整個(gè)礦區(qū)已分別在5個(gè)主礦體附近形成了地面塌陷區(qū)5處, 本次綜合治理的對(duì)象主要為I號(hào)塌陷區(qū)的危巖體、地表塌陷與北幫強(qiáng)風(fēng)化花崗巖不穩(wěn)定邊坡等地質(zhì)災(zāi)害。2.2工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

2.2.1 地形地貌

礦區(qū)屬構(gòu)造剝蝕低山丘陵地貌，山脈總體走向北西西向，地勢(shì)總體北高南低，北部山脈最高峰父子山海拔840m，其次是赤馬峰640m，一般標(biāo)高在200～300m，南部一般海拔50～100m，地形切割強(qiáng)烈，山勢(shì)較陡，溝谷坡度大，山體植被發(fā)育。當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面海拔標(biāo)高55m。

治理區(qū)地形坡度一般15～40°，靠近山坡一帶地形坡度大于55°，低山區(qū)為碳酸鹽巖分布區(qū)，基巖裸露，植被發(fā)育一般；南部丘陵屬巖漿巖分布區(qū)，風(fēng)化較強(qiáng)烈，植被發(fā)育較好。

2.2.2 氣象條件

區(qū)內(nèi)屬亞熱帶大陸季風(fēng)氣候區(qū)，冬冷夏熱，四季分明，雨量充足。24 小時(shí)最大降雨量145.4mm，歷年平均降雨量1480.2mm，降雨主要集中在3～8月份，多年平均氣溫16.8℃，最高氣溫40.9℃，最低氣溫-8.3℃。年平均風(fēng)速2.1m/s，最大風(fēng)速達(dá)23.5m/s。

2.2.3 地層巖性

礦區(qū)出露地層為第四系、三疊系、二疊系、中石炭統(tǒng)泥盆系、志留系。

（1）第四系（Q）：分布在礦區(qū)西南側(cè)生產(chǎn)水庫(kù)一帶，巖性為砂質(zhì)砂土及亞粘土夾礫石等。

（2）下三疊統(tǒng)大冶群（T1dy）:上部主要分布在礦區(qū)南部，巖性主要為灰?guī)r和白云質(zhì)灰?guī)r及白云巖；下部主要分布在中偏北部，巖性主要為灰?guī)r、泥灰?guī)r及頁(yè)巖,出露寬度一般幾十米。

（3）二疊系下統(tǒng)茅口組（P1m）：分布在礦區(qū)中部大冶群北部，出露寬度30～140m，巖性主要為含隧石結(jié)核灰?guī)r。

（4）二疊系下統(tǒng)棲霞組（P1q）：出露于礦區(qū)北部，寬度100～120m，巖性主要為含燧石結(jié)核灰?guī)r。

（5）中石炭統(tǒng)黃龍群（C2h）：為灰白色中～粗粒灰?guī)r，中厚層狀，致密堅(jiān)硬，主要分布于礦區(qū)北部。

（6）泥盆系、志留系：分布于礦區(qū)北部，前者為石英砂巖，寬幾十米；后者為砂頁(yè)巖，寬百多米。地層總體產(chǎn)狀：走向近東西，向北傾斜，傾角陡。

其中本治理區(qū)Ｉ號(hào)礦體頂板圍巖主要為二疊系黃龍群灰?guī)r，次為石英閃長(zhǎng)巖，底板為石英閃長(zhǎng)巖。

2.2.4 地質(zhì)構(gòu)造

（1）褶皺

礦區(qū)所處構(gòu)造部位為擬治理礦山倒轉(zhuǎn)背斜南翼上的次級(jí)褶皺—?jiǎng)⒃S山倒轉(zhuǎn)向斜上。擬治理礦山倒轉(zhuǎn)背斜，核部地層為志留系，兩翼依次為泥盆系、石炭系、二迭系和三迭系。該背斜軸線方向?yàn)楸蔽魑飨颉⑤S面向北傾斜，南翼倒轉(zhuǎn)北傾。

（2）斷層

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造極為發(fā)育，共有大小斷層21條。斷裂構(gòu)造分為三組：北西向、東西向和北東向。斷裂規(guī)模不等，長(zhǎng)者400多米，短者30多米。斷裂性質(zhì)以剪切性、張扭性為主。

（3）接觸構(gòu)造

接觸構(gòu)造系巖漿巖侵入時(shí)與周?chē)貙咏佑|所形成的構(gòu)造。總體走向北西西，傾向北，傾角陡。多呈凹進(jìn)凸出狀，其形狀控制了矽卡巖銅礦的分布形態(tài)和產(chǎn)狀。區(qū)內(nèi)巖漿巖為陽(yáng)新巖體北緣的邊緣相，屬燕山早期侵入體，巖體主要為花崗閃長(zhǎng)斑巖和石英閃長(zhǎng)巖。分布于礦區(qū)南部及外圍低洼地帶。巖漿巖主要與二疊系茅口灰?guī)r和棲霞灰?guī)r接觸，其次與三疊系下統(tǒng)大冶群灰?guī)r接觸。

（4）地震

根據(jù)GB50011-2001建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范,陽(yáng)新縣抗震設(shè)防烈度為6度值。設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.05g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，地震設(shè)計(jì)特征周期值0.35g,場(chǎng)地土層平均剪切波速210m/s。礦區(qū)地殼屬于相對(duì)穩(wěn)定的地區(qū)。2005年11月26號(hào)，江西省瑞昌地區(qū)發(fā)生了100多年來(lái)本區(qū)感受最強(qiáng)烈的5.7級(jí)地震，引起地面建筑物幌動(dòng)，人員感受較強(qiáng)，但礦山周?chē)窗l(fā)生山體崩滑等地質(zhì)災(zāi)害，坑道內(nèi)也未見(jiàn)有崩落、掉塊現(xiàn)象發(fā)生。

2.2.5 水文地質(zhì)條件

根據(jù)礦區(qū)巖土體的巖性、儲(chǔ)水空間和富水性特征等因素，可將礦區(qū)水文地質(zhì)特征分為第四系殘坡積孔隙含水巖組、碳酸鹽巖巖溶裂隙含水巖組、風(fēng)化巖漿巖裂隙含水巖組以及深部巖漿巖隔水巖組、碎屑巖隔水巖組。

本區(qū)地表水系不發(fā)育，無(wú)河流，僅礦區(qū)外圍南部由礦山修筑的生產(chǎn)水庫(kù)（工農(nóng)水庫(kù)）,該水庫(kù)底部標(biāo)高約+55m。地面溪流一般發(fā)源于兩側(cè)斜坡溝谷地帶。礦坑與常年永久性地表水體無(wú)水力聯(lián)系。礦區(qū)總體處在一個(gè)東西向長(zhǎng)條狀以碳酸鹽巖溶裂隙為主體的水文地質(zhì)單元中，礦體大部份位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以下，因礦山長(zhǎng)期開(kāi)采改變了礦山原始的水文地質(zhì)條件，特別是地表塌陷后使水文地質(zhì)條件變得復(fù)雜，地下涌水量增大，因此，礦區(qū)水文地質(zhì)條件屬中等類(lèi)型。擬治理區(qū)位于劉許山南側(cè)斜坡地帶（當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上），坡體自然排水順暢，無(wú)雨期坡體處于干燥狀態(tài)，無(wú)常年地下水位和泉水出露，但連續(xù)降雨時(shí)斜坡地表雨水徑流匯集塌陷區(qū)后將直接下灌到井下采空區(qū)，并通過(guò)井下采空區(qū)、井巷與斷裂構(gòu)造等水力聯(lián)系對(duì)礦山目前安全生產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

2.3本章小結(jié)

本章主要是對(duì)擬治理礦區(qū)的位置、礦區(qū)周?chē)沫h(huán)境、工程地質(zhì)條件及水文地質(zhì)特征進(jìn)行了介紹，重點(diǎn)突出Ｉ號(hào)塌陷坑所存在的問(wèn)題，為下一步具體針對(duì)Ｉ號(hào)塌陷坑的災(zāi)害體分析打好基礎(chǔ)。

第3章 塌陷區(qū)主要地質(zhì)災(zāi)害分析

擬治理礦山地處鄂東南丘陵山區(qū)，具備發(fā)生突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害的地質(zhì)條件，礦山地質(zhì)環(huán)境條件屬中等復(fù)雜類(lèi)型。該礦山經(jīng)50余年的開(kāi)采，特別是由于采用了空?qǐng)霾傻V法以及當(dāng)?shù)卮迕竦膩y挖亂采，極大地破壞了原有巖體的應(yīng)力平衡條件與排水通道，因此，擬治理礦山地下開(kāi)采人類(lèi)工程活動(dòng)所誘發(fā)的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題突出，主要表現(xiàn)為采空塌陷、危巖體崩塌、山體開(kāi)裂、小型滑坡、礦山棄渣、水土流失、水體與生態(tài)破壞等。Ⅰ號(hào)塌陷區(qū)主要環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題見(jiàn)圖3-1。

圖3-1 Ⅰ號(hào)塌陷區(qū)主要環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題及成因類(lèi)型 Fig 3-1 The main geological disasters and their genetic types

3.1地面塌陷和地裂縫

擬治理銅礦區(qū)分布于劉許山和石家山南側(cè)的荒地斜坡地帶，因地表允許沉降塌陷，故采用空?qǐng)龇ú傻V，自然崩落，未對(duì)采空區(qū)進(jìn)行處理。礦山經(jīng)過(guò)50余年的開(kāi)采活動(dòng)，目前1#、2#號(hào)礦體已全部開(kāi)采完畢，3#、4#號(hào)礦體-250m以上也已開(kāi)采完畢，礦區(qū)已形成地面塌陷區(qū)4處。其中本次擬治理的Ⅰ號(hào)塌陷區(qū)分布于1#礦體附近，長(zhǎng)約250m，寬80m左右，塌陷區(qū)面積0.019km2，塌陷坑深30～50m不等，地表破損嚴(yán)重。

受Ⅰ號(hào)塌陷區(qū)地表不斷變形下沉與塌陷影響，在該塌陷坑北幫山坡地帶沿近東西向塌陷坑發(fā)育有多條與之平行的山體地裂縫，張性地裂縫無(wú)充填，縫寬大小不一，最大裂縫寬度約1.5～2m。受地表塌陷與地裂縫控制，該斜坡地帶危巖體與沉降臺(tái)坎發(fā)育，同時(shí)也是地表雨水下灌采空區(qū)的良好通道。該處地裂縫與采空區(qū)地面塌陷災(zāi)害密切相關(guān)，目前未采取任何處理措施。

3.1.1成因機(jī)制

地面塌陷從誘因來(lái)說(shuō)主要是由于地下巖溶和地下采礦引起，地下巖溶引起的地面塌陷主要隨地下溶蝕地貌的分布而展布開(kāi)來(lái)，而地下采礦引起的地面塌陷則隨采礦巷道延伸。雖然基規(guī)模上可以不及地下巖溶誘發(fā)的地面塌陷，但是由于地下采礦引起的地面塌陷往往有人類(lèi)直接活動(dòng)且其發(fā)生具有突發(fā)性。

對(duì)于礦山地下開(kāi)采引起的地面塌陷主要是由于礦體采空后形成采空區(qū)，而在采礦巷子頂部并未做好支撐或是支撐結(jié)構(gòu)由于年代久遠(yuǎn)已破損，當(dāng)上覆巖土體的自重壓力或剪切應(yīng)力大于其上部巖體的抗剪強(qiáng)度或抗拉強(qiáng)度時(shí)，上部巖土體發(fā)生整體塌陷或局部彎曲，隨著采空范圍的擴(kuò)大或連通，移動(dòng)巖土層也不斷擴(kuò)大，從而在地表形成塌陷。在上部巖土體中大致可形成三個(gè)帶：冒落帶、裂隙帶和彎曲變形帶（如圖3-4所示）。這三帶的分界也是不很明顯，當(dāng)然也不一定能同時(shí)出現(xiàn)[42]。而在塌陷區(qū)的外邊緣區(qū)，地面向盆地中心傾斜，產(chǎn)生拉伸變形，當(dāng)拉伸變形值超過(guò)一定數(shù)值后，地表產(chǎn)生張裂隙。通常地面塌陷都伴生有裂隙，坑邊裂隙的發(fā)展進(jìn)一步加劇地面塌陷。

圖3-4 采空區(qū)塌陷分帶示意圖[43]

Fig 3-4 Schematic drawing of there area in collapse

該采空塌陷區(qū)主要是由于礦山在1958年至1998年期間對(duì)1#號(hào)礦體采用空?qǐng)鏊莶傻V方法開(kāi)采以及后期當(dāng)?shù)卮迕竦叵拢ǖ厣希﹣y采亂挖非法開(kāi)采所致，其直接原因就是地下人為采礦活動(dòng)造成了一定范圍的采空區(qū)，地表土層松散在連續(xù)降雨條件下土體充水增重的同時(shí)土質(zhì)軟化，進(jìn)而導(dǎo)致礦山地面塌陷，另外，礦山生產(chǎn)疏排水所形成的水動(dòng)力條件的侵蝕、搬運(yùn)以及水壓力作用，也會(huì)進(jìn)一步誘發(fā)和加劇地面的變形與塌陷。

3.1.2影響因素

1、礦層因素

礦層埋深越大（即開(kāi)采深度越大），變形發(fā)展到地表需要的時(shí)間就越長(zhǎng)，與此同時(shí)地表變形值越小，變形比較平緩均勻，但是地表塌陷的平面范圍會(huì)加大。由于擬治理礦山銅礦開(kāi)采深度不大，四個(gè)塌坑的塌陷深度較大（30～50m不等），形如漏斗形。

2、上覆巖性因素

如上覆巖層強(qiáng)度高、分層厚度大時(shí)，產(chǎn)生地表塌陷所需采空面積要大，破壞過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)；厚度大的堅(jiān)硬巖層，甚至長(zhǎng)期不產(chǎn)生地表變形。強(qiáng)度低、分層厚度小的巖層，常產(chǎn)生較大的地表變形，且速度快，但變形均勻，地表通常不出現(xiàn)裂縫。脆性巖層地表易產(chǎn)生裂縫。擬治理礦山銅礦礦層所在巖層為半堅(jiān)硬、堅(jiān)硬塊狀結(jié)構(gòu)花崗巖，正好為脆性巖層，所以在塌坑周邊裂隙很多。

3、構(gòu)造因素

巖層節(jié)理裂隙發(fā)育，會(huì)促進(jìn)變形加快，增大變形范圍，擴(kuò)大地表裂縫區(qū)。若存在斷層的話，斷層會(huì)破壞地表移動(dòng)正常規(guī)律，改變地表塌陷的位置和大小，斷層帶上的地表變形會(huì)更加劇烈，會(huì)沿?cái)鄬幼呦虺示€性分布。

4、地下水因素

由于最初形成塌坑周邊的地裂縫給地表水下滲提供了通道，所以在雨季地表水一方面加寬了地裂縫的寬度，若地裂縫在塌坑周邊環(huán)形連通，地面塌坑會(huì)由原來(lái)的漏斗形發(fā)展為盆形，中間土體由于附加了水壓和強(qiáng)度參數(shù)減小整個(gè)冒落，同時(shí)塌坑平面面積也會(huì)擴(kuò)大，所以地下水是地面塌陷的“催化劑”。

5、開(kāi)采條件因素

礦層開(kāi)采和頂板位置的方法以及采空區(qū)的大小、形狀、工作面推進(jìn)速度等，均影響著地面塌陷的深度和范圍。1#礦體采用空?qǐng)鏊莶傻V法再加上后來(lái)私人非法無(wú)序的開(kāi)采破壞原留支撐礦柱進(jìn)一層加劇原本就有的塌坑發(fā)展。開(kāi)采寬度與深度與地面塌陷有密切關(guān)系，在進(jìn)行評(píng)判時(shí)，通常采用寬深比。

我國(guó)實(shí)測(cè)資料表明[44]：

D1/H0, D3/H0<1.2-1.4時(shí)，地表為非充分采動(dòng)；

D1/H0, D3/H0=1.2-1.4時(shí)，地表為充分采動(dòng)；

D1/H0, D3/H0>1.2-1.4時(shí)，地表達(dá)超充分采動(dòng)。

式中D1，D3為采空區(qū)沿傾向和走向的實(shí)際長(zhǎng)度；H0為采場(chǎng)深度。

3.1.3穩(wěn)定性分析！

目前有關(guān)采礦塌陷穩(wěn)定性計(jì)算方法，基本上還是參照巖溶塌陷穩(wěn)定性計(jì)算公式，而對(duì)巖溶塌陷穩(wěn)定性進(jìn)行械模擬計(jì)算主要有以下四種有代表性的公式：

1、坍塌極限平衡法

主要適用于橢圓或近圓形，且土洞跨度大，其頂板的平衡條件公式是：

H0?D?tan?

（3-1）

式中，H0—頂板臨界厚度

D—巷道、采空區(qū)跨度

?—側(cè)壓力系數(shù) ?—頂板巖土體內(nèi)摩擦角

3、解構(gòu)力近似分析法

對(duì)于比較完整的微風(fēng)化堅(jiān)硬巖石組成的洞隙頂板，按板梁受力情況，其受力情況，其受力彎矩按下列情況計(jì)算，若支座和頂坂巖石均較完整、裂隙膠結(jié)良好時(shí)，按兩端固定梁計(jì)算：

? ? 0 6M h b? ?

（3-3）

式中： M 為彎矩，2 1 2 M ql ?

q 為頂坂所受總荷載（kN/m）

l 為洞隙跨度(m)

b 為梁板寬度（m）

? ? ?

為抗彎強(qiáng)度（kPa）

4、頂板坍塌堵塞法

對(duì)于頂板較破碎的洞隙、土洞頂板，在洞內(nèi)無(wú)水流搬運(yùn)遷移的情況下，冒

落后其體積松脹，當(dāng)坍塌到一定高度時(shí)，洞體將被完全堵塞，此時(shí)可認(rèn)為洞體 空間已被支撐，已不再向上擴(kuò)展。其所需的安全臨界高度可通過(guò)下式估算：0 1 h h K ?

（3-4）

式中： K —巖土松脹系數(shù)。

由于擬治理區(qū)1#號(hào)礦體自1998年閉坑停采至今已有十余年歷史，根據(jù)現(xiàn) 場(chǎng)調(diào)查、走訪以及其它礦山已有經(jīng)驗(yàn)可以預(yù)測(cè)：90 年代采坑基本都已經(jīng)發(fā)生 塌陷且Ⅰ號(hào)塌陷區(qū)主沉降變形與地面塌陷已趨基本穩(wěn)定。但由于該塌陷區(qū)及周 圍民采活動(dòng)從未間斷，地表、地下亂采亂挖現(xiàn)象嚴(yán)重。在礦體下部又形成新的 小型采空區(qū)，若不嚴(yán)加整治，不合理的開(kāi)挖仍會(huì)進(jìn)一步誘發(fā)小范圍的地表塌陷 與地裂縫，并對(duì)該塌陷區(qū)已有危巖體及邊坡構(gòu)成極不利影響，甚至?xí)劤蓢?yán)重 的災(zāi)害事故后果。

3.2危巖體崩塌

目前礦區(qū)共發(fā)育危巖體災(zāi)害點(diǎn)三處，分別位于1#、2#、3#號(hào)礦體塌陷區(qū)

北側(cè)陡崖處。其中Ⅰ號(hào)塌陷區(qū)危巖體分布標(biāo)高范圍約140m～175m，崩塌體長(zhǎng) 30m左右，寬約20m，危巖體總方量約20000m3，其破壞方式為崩塌，主崩方 向約235°。如圖3-5所示。危巖體地層巖性為二疊系中厚層灰?guī)r，目前處于不 穩(wěn)定狀態(tài)。

該區(qū)危巖體已發(fā)生多次崩塌現(xiàn)象，危巖體崩塌后直接滾落至Ⅰ號(hào)塌陷坑坑

底或堆積于坡體的緩坡地帶，但受Ⅰ號(hào)塌陷坑南幫穩(wěn)定巖壁攔擋、圍護(hù)作用控 制，崩塌物均被攔截于Ⅰ號(hào)塌陷坑內(nèi)，對(duì)附近居戶的生命財(cái)產(chǎn)以及坡下礦區(qū)公 路不會(huì)構(gòu)成明顯影響，但對(duì)附近的民采點(diǎn)以及進(jìn)入該塌陷區(qū)的人畜會(huì)構(gòu)成重大 威脅。

3.2.1成因機(jī)制

危巖體發(fā)育是由內(nèi)外部因素共同作用的結(jié)果。內(nèi)因條件主要有巖體力學(xué)參 數(shù)、巖體結(jié)構(gòu)等（內(nèi)部裂隙發(fā)展程度），外部因素主要包括巖體所在地形、水 體下滲、人類(lèi)活動(dòng)（開(kāi)挖、爆破）、地震力等。其中巖性、巖體結(jié)構(gòu)、地形是 危巖體形成的基本物質(zhì)條件，而人類(lèi)活動(dòng)、地下水和地震是危巖體崩落的主要 誘因。擬治理1#崩陷區(qū)的危巖體主要是由于危巖體前部由于采礦形成采空區(qū)，前部臨空，失去支撐，巖體完整性降低，后部張應(yīng)力超過(guò)其抗拉強(qiáng)度形成卸荷 張拉裂縫，外加頂部植被被嚴(yán)重破壞，后張裂隙內(nèi)基本無(wú)充填物。雨季地表水 直接回灌入裂隙，一方面增長(zhǎng)了下滑力，再者裂隙之間接觸面被水浸泡潤(rùn)滑，進(jìn)一步惡化了危巖體的穩(wěn)定性。當(dāng)塌陷區(qū)持續(xù)沉降、變形或遭遇爆破震動(dòng)、地 震等不利外部環(huán)境條件時(shí)，已存在高陡臨空面的危巖體就會(huì)沿巖體中原有裂 縫、裂隙面向臨空方向進(jìn)一步擴(kuò)展與加深，直至失穩(wěn)崩塌破壞。

3.2.2失穩(wěn)模式

危巖體的失穩(wěn)模式即危巖體的破壞方式，由于其受到危巖體具體位置、幾

何特征、結(jié)構(gòu)特征及邊界條件等形態(tài)參數(shù)等影響。所以在確定失穩(wěn)模式之前必 須現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查清楚其幾何特征、巖體結(jié)構(gòu)特征、臨空條件、邊界結(jié)構(gòu)面特別是后 緣主控結(jié)構(gòu)面方位、組合關(guān)系。只要這些因素一量確定，危巖體的失穩(wěn)模式也 就可以定下來(lái)了，進(jìn)而也就可以很方便的為危巖體的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和防治提供可 靠的依據(jù)。根據(jù)危巖體的結(jié)構(gòu)及狀態(tài)特征，劉衛(wèi)國(guó)[45]與林富材[46]將危巖體的失 穩(wěn)模式分為：懸掛式、貼坡式、傾倒式、楔塊式、軟弱基座式、砌塊式和孤立 式等七種基本類(lèi)型，其示意圖如下圖所示。

懸掛式

貼坡式

傾倒式

楔塊式

軟弱基座式

砌塊式

孤立式

圖3-6 危巖體失穩(wěn)模式分類(lèi)

Fig 3-6 The damaging patterns of unstable rocmass

3.2.3穩(wěn)定性分析

危巖體的評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)方法可歸結(jié)為兩大類(lèi)：定性分析和定量計(jì)算方法。定性分析法包括工程地質(zhì)對(duì)比法、圖解法和過(guò)程機(jī)制分析法。定量計(jì)算法包括：靜力解析法、數(shù)值模擬計(jì)算和可靠度分析法。每種方法都有各自的假設(shè)條件和所需力學(xué)參數(shù)，工程中運(yùn)用最廣的還是靜力解析法。下面采用靜力分析法對(duì)擬治理塌陷區(qū)進(jìn)行危巖體穩(wěn)定性分析。

在分析可能崩塌體及落石受力條件的基礎(chǔ)上，用“塊體平衡理論”計(jì)算其穩(wěn)定性。計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮當(dāng)?shù)氐卣鹆ΑL(fēng)力、爆破力、地面水和地下水沖刷力以及冰凍力的影響[47]。靜力解析法的基本假設(shè)如下[46]：

1）在危巖體變形發(fā)展過(guò)程中，特別是在破壞失穩(wěn)以前，視危巖體為剛體；

2）把危巖體復(fù)雜的空間運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，簡(jiǎn)化為平面問(wèn)題，即取單位寬度的危巖體進(jìn)行力學(xué)分析；

3）危巖體兩側(cè)和穩(wěn)定坡體之間，以及各部分危巖體之間均無(wú)摩擦力。分析中考慮的荷載類(lèi)型主要有：

（1）危巖自重

危巖自重是危巖體應(yīng)力場(chǎng)的基本構(gòu)成部分。作為下滑力的直接來(lái)源，其值的計(jì)算對(duì)穩(wěn)定性的分析至關(guān)重要，計(jì)算公式如下式所示，但是對(duì)于危巖體的重度取值主要是通過(guò)工況來(lái)選擇的，若危巖體烈隙發(fā)育或處下雨季水源豐富地區(qū)，則應(yīng)考慮選用飽和重度。若是巖體結(jié)構(gòu)性完整、滲透率很小，水體對(duì)自重的影響可不考慮。

（2）裂隙水壓力 多數(shù)危巖體失穩(wěn)案例皆發(fā)生在暴雨季節(jié)表明，水壓是威脅危巖的最敏感因素，降雨產(chǎn)生了不利于危巖體穩(wěn)定的裂隙水壓力，裂縫所受拉應(yīng)力也會(huì)急劇升高，裂隙水壓力越大，危巖體主控結(jié)構(gòu)面損傷斷擴(kuò)展就越大，裂隙寬度及長(zhǎng)度都會(huì)增大[48]。分析過(guò)程中要得到裂隙中的水頭分布需要詳盡的地勘資料，在地勘資料不足的情況下，粗略估計(jì)天然狀態(tài)取三分之一裂隙水柱高，暴雨期間取三分之二裂隙水柱高[49]。

（3）地震力

由于危巖失穩(wěn)對(duì)地震荷載的敏感性，地震水平力直接作為下滑力嚴(yán)重影響危巖穩(wěn)定性，因此必須考慮地震力的作用。地震對(duì)危巖體主要用兩種影響：一是地震作用直接產(chǎn)生水平地震力；二是由于地震力的作用，使得結(jié)構(gòu)面力學(xué)參數(shù)降低，這方面還需專(zhuān)門(mén)的進(jìn)行動(dòng)荷載下結(jié)構(gòu)面力學(xué)參數(shù)的弱化分析，并未研究成熟，現(xiàn)有的分析中并考慮。

對(duì)于貼坡式失穩(wěn)危巖應(yīng)同時(shí)考慮三種荷載組合，最不利荷載組合為設(shè)計(jì)荷載組合，其余為校核荷載組力:

計(jì)算工況取以下三種荷載組合：

工況一(天然狀態(tài))：自重+孔隙水壓力；

工況二(暴雨?duì)顟B(tài))：自重+孔隙水壓力

工況三(最不利組合)：自重+孔隙水壓力+地震力

?

結(jié)合該危巖體宏觀工程地質(zhì)調(diào)查判斷綜合分析，擬治理Ⅰ號(hào)塌陷坑北幫危巖體安全儲(chǔ)備不足，即當(dāng)危巖體遭受震動(dòng)、連續(xù)降雨、暴雨等外部不良環(huán)境條件作用時(shí)，隨時(shí)有可能發(fā)生塌滑破壞，危巖體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，必須進(jìn)行工程整治。

3.3不穩(wěn)定邊坡

Ⅰ號(hào)塌陷坑北幫1-1＇剖面附近斜坡地帶出露地層為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖區(qū)，其風(fēng)化程度自上而下逐漸減弱，風(fēng)化帶厚度為5～30m左右。原巖結(jié)構(gòu)大部分被破壞，巖石強(qiáng)風(fēng)化后成砂粒狀、碎塊狀，局部成高嶺土狀，工程地質(zhì)性狀差。由于該斜坡巖石風(fēng)化作用強(qiáng)烈，淺部風(fēng)化裂隙較發(fā)育，且邊坡形成后未進(jìn)行系統(tǒng)的支擋與防護(hù)處理，特別是當(dāng)?shù)卮迕裼捎陂_(kāi)采淺部地表氧化礦，對(duì)該邊坡坡腳及坡體的無(wú)序開(kāi)挖、隨意堆土加載等，即增大了該斜坡的下滑荷重，同時(shí)也減少了其坡腳的側(cè)向反壓支撐力，極大地破壞了斜坡巖體內(nèi)部的應(yīng)力場(chǎng)平衡條件。目前該段邊坡淺部表層穩(wěn)定性總體較差，其潛在的破壞形式主要以均質(zhì)土的圓弧滑動(dòng)為主，且整個(gè)坡面存在局部剝落、掉塊等破壞現(xiàn)象，水土流失嚴(yán)重。在本次治理工程現(xiàn)場(chǎng)踏勘期間就發(fā)現(xiàn)一處新近發(fā)生的小型滑體，該滑體位于Ⅰ號(hào)塌陷坑北幫1-1＇剖面西約45m處，屬淺層圓弧破壞，滑坡體物質(zhì)主要來(lái)源于強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，為淺黃色砂粒狀、碎塊狀砂粘土，結(jié)構(gòu)松散，滑體長(zhǎng)約35m，坡高16～20m，坡角36°～48°，平均43°。由于該邊坡受Ⅰ號(hào)塌陷坑南幫穩(wěn)定巖壁壓腳、攔擋作用控制，邊坡發(fā)生滑動(dòng)破壞后其滑體物質(zhì)均被攔截于Ⅰ號(hào)塌陷坑內(nèi)，因此，該邊坡對(duì)附近居戶的生命財(cái)產(chǎn)以及坡下礦區(qū)公路不會(huì)構(gòu)成明顯影響，但對(duì)附近的民采點(diǎn)以及進(jìn)入該塌陷區(qū)的人畜會(huì)構(gòu)成重大威脅。

3.3.1成因機(jī)制

擬治理塌陷區(qū)不穩(wěn)定邊坡，主要因?yàn)槠麦w開(kāi)挖導(dǎo)致的邊坡巖土體內(nèi)部引起應(yīng)力重新分布和靠近坡體邊緣剪應(yīng)力集中等效應(yīng)，使邊坡巖體發(fā)生不同形式和不同規(guī)模的變形，再者邊坡表皮基本上沒(méi)有植被覆蓋，雨季地表水直接下滲至潛在滑體內(nèi)部增大滑體自重。若在陰雨季節(jié)，坡面水體下滲，在潛在滑體內(nèi)部形成穩(wěn)定滲流，滲流方向?yàn)橄蚱峦猓M(jìn)一步加劇了邊坡失穩(wěn)直至破壞。

3.3.2影響因素

采礦邊坡失穩(wěn)往往是多種因素共同作用的結(jié)果，通常把導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)的因素歸結(jié)為兩大類(lèi)，即內(nèi)部因素和外部因素。內(nèi)部因素主要有潛在滑體力學(xué)性質(zhì)、巖土體孔隙裂隙、潛在滑面位置、地形等；外部因素主要有采礦方式及進(jìn)度、坡面處理方式、爆破振動(dòng)、地表水體等。

引起邊坡失穩(wěn)破壞的原因很多，歸納起來(lái)有以下幾方面：

1）潛在滑體的物理力學(xué)性質(zhì)，包括堅(jiān)硬程度、抗軟化能力、組分、透水性、容重等。擬治理崩塌區(qū)的不穩(wěn)定邊坡滑坡體物質(zhì)主要來(lái)源于強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，為淺黃色砂粒狀、碎塊狀砂粘土，結(jié)構(gòu)松散，力學(xué)性質(zhì)較差，抗軟化能力相當(dāng)差遇水其力學(xué)性質(zhì)急劇下降。

2）邊坡的幾何形狀，通常來(lái)說(shuō)，邊坡越陡高度越大，越容易失穩(wěn)。本文研究的滑坡體高16～20m，坡角36°～48°，平均43°，屬極易失穩(wěn)的堆積體邊坡。

3）地下水的作用。在暴雨季節(jié)，地表水下滲量較大，坡體中水分來(lái)不及充分下滲，坡體中含水量大幅上升。坡體內(nèi)自重增大，坡角處剪應(yīng)力集中嚴(yán)重。若遇連續(xù)陰雨，雖然坡體中含水量變化不會(huì)很大，會(huì)在滑體內(nèi)部形成地下滲流場(chǎng)，作為體積力的滲透力直接作為下滑力作用于滑體內(nèi)部，惡化邊坡的穩(wěn)定性，同時(shí)降雨持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)引起邊坡土體強(qiáng)度軟化。

4）爆破和地震作用，爆破擊波和地震波可能引起邊坡巖體應(yīng)力的瞬時(shí)變 化，從而影響邊坡的穩(wěn)定性。

5）人為因素，進(jìn)一步的開(kāi)挖或坡體上部堆放礦渣等都將惡化邊坡穩(wěn)定性。同時(shí)在礦體開(kāi)采初期，設(shè)計(jì)缺陷直接給邊坡失穩(wěn)埋下禍根。

3.3.3邊坡穩(wěn)定性分析

在工程整治前對(duì)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析計(jì)算，其目的主要是了解該邊坡現(xiàn)狀條件下的穩(wěn)定性狀況，從而為治理工程方案的選型、工程布置、加固強(qiáng)度與加固參數(shù)的確定提供依據(jù)。評(píng)價(jià)邊坡穩(wěn)定性主要有下列3類(lèi)：定性分析法，主要通過(guò)地質(zhì)勘察資料分析邊坡產(chǎn)狀，邊坡巖體構(gòu)造等，有工程類(lèi)比法、圖解法等；可靠性分析法，針對(duì)不同的地形地質(zhì)特征，每個(gè)邊坡所具有的條件不同，因此，不確定因素在邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)中有很大的影響，可靠性分析方法從這個(gè)角度出發(fā)考慮眾多不確定因素，使得邊坡穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)更接近于真實(shí)情況，方法主用有灰色理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及模糊綜合評(píng)判等，但是這些方法現(xiàn)在僅限于理論研究階段，并且其評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)并未得到統(tǒng)一，目前還沒(méi)有應(yīng)用于實(shí)際工程中；定量分析法主要是從力學(xué)的計(jì)算角度對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，是目前運(yùn)用最廣也是研究成果最多的評(píng)價(jià)方法，定量分析法主要包括極限平衡法和數(shù)值分析法。極限平衡法是比較傳統(tǒng)，也是目前最成熟有效的一種邊坡穩(wěn)定性分析方法[52、53、54]。其原理是以Mohr-Coulomb抗剪強(qiáng)度理論繼準(zhǔn)則，只考慮土體破壞那一瞬間的靜力平衡條件，通過(guò)對(duì)潛在滑體的受力分析，根據(jù)滑體的力（力矩）平衡，建立和求解邊坡處于破壞那一瞬間的靜力平衡方程進(jìn)行定量評(píng)價(jià)是。在大多數(shù)情況下，靜力平衡方程所涉及的未知數(shù)個(gè)數(shù)都要多于方程個(gè)數(shù)，因此必須對(duì)某些未知數(shù)作出一定的假設(shè)，使方程組可解。這種計(jì)算分析方法遵循下列基本假定：

（1）遵循庫(kù)侖定律或由此引申的準(zhǔn)則。

（2）將滑體作為均質(zhì)剛形體考慮，認(rèn)為滑體本身不變形，且可以傳遞應(yīng)力。因此只研究滑動(dòng)面上的受力大小，不研究滑體及滑床內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)。

（3）將滑體的邊界條件大大化解。如將復(fù)雜的滑體形態(tài)簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)單的幾何形態(tài)；將滑面簡(jiǎn)化為圓弧面、平面或折面；一般將立體問(wèn)題簡(jiǎn)化為平面問(wèn)題，取沿滑動(dòng)方向的代表性剖面，以表征滑體的的基本形態(tài)；將均布力簡(jiǎn)化為集中力，有時(shí)還將力的作用點(diǎn)簡(jiǎn)化為通過(guò)滑體重心。表3-1中各種方法都是假定土體是理想塑性材料，將土體作為一個(gè)剛體，按照極限平衡的原則進(jìn)行力的分析，最大的不同之處在于對(duì)相鄰?fù)翖l之間的內(nèi)力做何種假定，也就是如何增加已知條件使超靜定問(wèn)題變成靜定問(wèn)題，這些假定的物理意義不一樣，所能滿足的平衡條件也不相同，通過(guò)后面的分析，具體體現(xiàn)出幾種常用方法間的差異。極限平衡法的關(guān)鍵是對(duì)滑體的體型和滑面的形態(tài)進(jìn)行分析、正確選用滑面的計(jì)算參數(shù)，以及正確引用滑體的荷載條件等。Geo-Slope可選用自動(dòng)搜錄功能找出最危險(xiǎn)滑移面，其滑面形狀不受限制。所以先采用Geo-Slope2004對(duì)天然狀態(tài)下的采礦邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析，其中土體采用Mohr-Coulomb模型，其土體參數(shù)為：重度γ=18.5kN/m3；凝聚力c=26.0kPa；內(nèi)摩擦角φ=32.0°。其邊坡模型如下圖所示：

圖

3-9 Geo-Slope中邊坡模型示意圖

Fig 3-9 The model scheme of slope in Geo-Slope

為了對(duì)比各種極限平衡法之間的區(qū)別，本文分別采用了Morgenstern-Price法、簡(jiǎn)化Janbu法、Bishop法、Ordinary法四種方法對(duì)天然狀態(tài)下的邊坡進(jìn)行了穩(wěn)定性分析，四種方法得出的最危險(xiǎn)滑動(dòng)面如下圖所示，可見(jiàn)雖采用的方法不同，但是得出的最危險(xiǎn)滑動(dòng)面的位置基本相同：

(a).Morgenstern-Price法

(b).簡(jiǎn)化Janbu法

(c).Bishop法

(d).Ordinary法

圖3-10 各種極限平衡法最危險(xiǎn)滑面對(duì)照?qǐng)D

Fig 3-10 The contrast of sliding face among different mthods

由于Ordinary法不考慮條塊間的法向力和切向力，所以得到的穩(wěn)定性系數(shù)最少，為1.229；簡(jiǎn)化Janbu法與Bishop法都考慮了條塊間的法向力，但是沒(méi)有考慮切向條間力。得出的安全系數(shù)分別為1.232和1.276；Morgenstern-Price法同時(shí)考慮了條塊間的切向力和法向力，得出的安全系數(shù)為1.269，比Bishop法得出的安全系數(shù)要小，其原因主要是Morgenstern-Price法要同時(shí)滿足力和力矩平衡。為了直觀起見(jiàn)，取計(jì)算中的第18條塊，將四種方法得出的條塊受力及力多邊形顯示如圖3-11：

(a).Morgenstern-Price法

(b).簡(jiǎn)化Janbu法

(c).Bishop法

(d).Ordinary法

圖3-11 各種極限平衡法條塊受力對(duì)照?qǐng)D

Fig 3-11 The contrast of force acting on stick among different mothod

以上的分析只是天然狀態(tài)下的，此時(shí)坡處于安全狀態(tài)。但是大部分邊坡均在雨天發(fā)生整體滑坡，近年來(lái)平均每年發(fā)生的滑坡災(zāi)害在1萬(wàn)起左右，其中的80%以上發(fā)生在5月至9月的雨季[55]，說(shuō)明降雨入滲是邊坡失穩(wěn)破壞的常遇誘導(dǎo)因素。在大氣降雨時(shí)，土體內(nèi)部存在非飽和區(qū)，土體內(nèi)滲流場(chǎng)分布隨降雨變化對(duì)邊坡的穩(wěn)定性有著不可忽視的影響。其主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1）大氣降水滲入潛在滑體，增加巖土體的容重，使巖土體軟化，抗滑力降低，從而導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)；

2）降雨期間或降雨之后，潛在滑體內(nèi)孔隙水壓力的升高使得潛在滑面上的有效應(yīng)力及抗剪強(qiáng)度都降低；

3）地下水位回落引起潛在滑體內(nèi)部釋水壓密，導(dǎo)致局部坡面二次沉降，在后部沉降不均處直接形成后張裂隙；

4）降雨下滲抬升地下水位，對(duì)潛在滑體產(chǎn)生較大的浮托力；

5）當(dāng)?shù)叵滤簧仙蚱麦w內(nèi)存在相對(duì)隔水層時(shí)，坡體會(huì)出現(xiàn)暫態(tài)飽和而產(chǎn)生滲透水流。

國(guó)內(nèi)幾位學(xué)者做了有關(guān)這方面的研究，李振嵩[28]、劉國(guó)棟[29]、銀曉鵬[30] 武麗[31] 運(yùn)用Geo-slope軟件針對(duì)在降雨條件下暫態(tài)滲流場(chǎng)的分布及土坡瞬態(tài)穩(wěn)定安全系數(shù)進(jìn)行了計(jì)算分析，討論了各種因素的影響。要考慮降雨對(duì)邊坡的穩(wěn)定性影響分析，必需考慮非飽和抗剪強(qiáng)度理論。傳統(tǒng)的進(jìn)行飽和土的穩(wěn)定性分析時(shí)，通常采用有效抗剪強(qiáng)度參數(shù)c、?，對(duì)于地下水位以上由負(fù)孔隙水壓力提供的部分抗剪強(qiáng)度不予以考慮。但是通過(guò)李振嵩等人的分析發(fā)現(xiàn)負(fù)孔隙水壓力在提高土的強(qiáng)度方面的作用不可忽略。在非飽土的抗剪強(qiáng)度研究方面，具有代表性的有Bishop理論[56]、Fredlund理論[57]及Vanapalli[58]理論。

因?yàn)闃O限平衡法完全不考慮土體本身的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系，不能真實(shí)地反映邊坡失穩(wěn)時(shí)的應(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng)。有限元法考慮了介質(zhì)的變形特征，真實(shí)地反映了邊坡的受力狀態(tài)。它可以模擬連續(xù)介質(zhì)，也可以模擬不連續(xù)介質(zhì)；能考慮邊坡沿軟弱結(jié)構(gòu)面的破壞，也能分析邊坡的整體穩(wěn)定破壞。有限元法可以模擬邊坡的圓弧滑動(dòng)破壞和非圓弧滑動(dòng)破壞。同時(shí)它還能適應(yīng)各種邊界條件和不規(guī)則幾何形狀，具有很廣泛的適用性。有限元法應(yīng)用于邊坡工程，其獨(dú)特的優(yōu)越性。與一般解析方法相比，有限元有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）它考慮了巖體的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系，求出每一單元的應(yīng)力與變形，反映了巖體真實(shí)工作狀態(tài)。

（2）與極限平衡法相比，不需要進(jìn)行條間力的簡(jiǎn)化，巖體自始至終處于平衡狀態(tài)。

（3）不需要像極限平衡法一樣事先假定邊坡的滑動(dòng)面，邊坡的變形特性，塑性區(qū)形成都根據(jù)實(shí)際應(yīng)力－應(yīng)變狀態(tài)“自然”形成。

（4）若巖體的初始應(yīng)力已知，可以模擬有構(gòu)造應(yīng)力邊坡的受力狀態(tài)。

（5）不但能像極限平衡法一樣模擬邊坡的整體破壞，還能模擬邊坡的局部破壞，把邊坡的整體破壞和局部破壞納入統(tǒng)一的體系。

（6）可以模擬邊坡的開(kāi)挖過(guò)程，描述和反映巖體中存在的節(jié)理裂隙、斷層等構(gòu)造面。

陳麗坤[59]采用Abaqus軟件對(duì)邊坡進(jìn)行了滲流的數(shù)值模擬計(jì)算，研究了考慮水滲流作用的有限元強(qiáng)度折減邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)的計(jì)算方法，得出結(jié)論：滲流對(duì)邊坡穩(wěn)定有著顯著性的影響，而應(yīng)力場(chǎng)和滲流場(chǎng)耦合與否對(duì)邊坡穩(wěn)定影響不大。本文采用Geo-studio2004 中的Sigma/W模塊來(lái)對(duì)由礦山開(kāi)采引起的不穩(wěn)定邊坡進(jìn)行模擬分析。為了充分分析降雨?duì)顟B(tài)下坡體內(nèi)部應(yīng)力和位移場(chǎng)的變化，在Anysis setting中將SEEP/W的計(jì)算結(jié)果作為初始水頭文件導(dǎo)入Sigma/W模塊，因?yàn)橹饕康氖菫榱朔从辰涤陮?duì)應(yīng)力場(chǎng)的影響，所以選擇采用線彈性模型，土體參數(shù)為：彈性模量E=3000kPa、泊松比為0.3。其他土性參數(shù)與前面分析完成一樣，邊坡變形前后的有限元網(wǎng)格圖如圖3-18所示。

由于通過(guò)前面的Slope/W模塊分析結(jié)果顯示，在平均雨強(qiáng)持續(xù)4天和暴雨持續(xù)一天后邊坡已發(fā)生失穩(wěn)破壞，所以本次分析主要比對(duì)無(wú)降雨、平均雨強(qiáng)持續(xù)4天和暴雨持續(xù)一天的剪應(yīng)力分布形狀，因?yàn)閷?duì)于邊坡失穩(wěn)破壞，廣為接受的都是剪切破壞。

圖3-18 邊坡變形前后示意圖

Fig 3-18 The schematic displacement of slope

綜合Geo-Studio軟件結(jié)果，擬治理礦山Ⅰ號(hào)塌陷區(qū)邊坡在天然狀態(tài)下基本上處于安全狀態(tài)，但是安全儲(chǔ)備不足。即當(dāng)邊坡遭受連續(xù)降雨、暴雨等外部不良環(huán)境條件作用時(shí)，隨時(shí)有可能發(fā)生淺層滑移破壞，邊坡淺表層總體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，必須進(jìn)行工程整治，以提高該邊坡抗滑移破壞的安全儲(chǔ)備和避免坡面易風(fēng)化巖土體的進(jìn)一步局部崩滑、掉塊和碎落破壞。但根據(jù)擬治理礦山銅礦已有工程地質(zhì)資料分析可知，該段邊坡下臥基巖為中風(fēng)化至新鮮花崗巖，基巖地層的整體穩(wěn)定性較好。因此，該邊坡發(fā)生大規(guī)模的基巖滑動(dòng)破壞的可能性不大。

3.4 礦山棄渣

Ⅰ號(hào)廢渣堆位于1#號(hào)礦體南側(cè)，廢渣堆呈不規(guī)則狀，長(zhǎng)320m左右，寬約65m，面積約2.08萬(wàn)平方米，方量約23.92萬(wàn)立方米。人工自然堆放，亂堆亂放現(xiàn)象嚴(yán)重。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及已有工程資料綜合分析，礦渣堆下伏地層為巖漿巖，基巖總體較穩(wěn)定，但是由于渣體堆積高度高（5～18m），坡面較陡（坡角45°左右），結(jié)構(gòu)松散，目前尚無(wú)任何攔擋措施。當(dāng)遭遇連續(xù)降雨、暴雨等不利外部條件時(shí)，還有可能存在堆渣體邊坡滑移坍塌的危險(xiǎn)，甚至?xí)纬尚⌒湍嗍鳌榱司_預(yù)估棄渣堆的穩(wěn)定性，采用Geo-Studio建立簡(jiǎn)單模型進(jìn)行分析，其強(qiáng)度模型采用Mohr-Coulomb模型，礦渣體強(qiáng)度參數(shù)為：重度γ=18.0kN/m3；凝聚力c=13.0kPa；內(nèi)摩擦角φ=27.0°。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在天然狀態(tài)，邊坡安全系數(shù)僅為0.976，已失穩(wěn)，急需進(jìn)行治理。

圖3-23棄渣堆潛在滑面

Fig 3-23 The potential sliding surface of spoil heap 3.5 水土流失與生態(tài)破壞

治理工程區(qū)水土流失與生態(tài)破壞嚴(yán)重，主要分布于Ⅰ號(hào)塌陷區(qū)、廢渣堆放場(chǎng)及其斜坡地帶。水土流失不僅會(huì)造成周?chē)恋鼗哪茐闹脖唬疫€會(huì)對(duì)地表生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，而地表生態(tài)植被的破壞又會(huì)反過(guò)來(lái)加劇地表水土流失，進(jìn)而影響和惡化當(dāng)?shù)鼐用竦木幼…h(huán)境。

3.6 本章小結(jié)

本章對(duì)礦區(qū)存在的主要地質(zhì)災(zāi)害體進(jìn)行詳細(xì)的分析，對(duì)各種災(zāi)種從成因機(jī)制、影響因素、穩(wěn)定性三個(gè)角度進(jìn)行了闡述。

1）地面塌陷參照溶洞塌陷進(jìn)行了力學(xué)分析，礦區(qū)內(nèi)原始塌陷是由于采用空?qǐng)龇ú傻V造成的，自上世紀(jì)礦區(qū)閉坑以后塌陷基本已穩(wěn)定；

2）對(duì)于礦區(qū)邊坡頂部危巖體，分析了其成因及失穩(wěn)模式，根據(jù)其失穩(wěn)模式采用“剛體極限平衡法”針對(duì)三種不同工況進(jìn)行了穩(wěn)定性分析，發(fā)現(xiàn)其安全儲(chǔ)備遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，需整治；

3）針對(duì)礦區(qū)邊坡，分別采用幾種極限平衡法及有限元法細(xì)致分析了其穩(wěn)定性，深入討論了降雨對(duì)邊坡的穩(wěn)定性的影響，通過(guò)不同降雨強(qiáng)度、不同降雨持續(xù)時(shí)間分析了邊坡的失穩(wěn)機(jī)理。得出結(jié)論，天然狀態(tài)下，邊坡基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，但是當(dāng)出現(xiàn)連續(xù)降雨或暴雨心情況后，邊坡易失穩(wěn)，需采取具體針對(duì)性的治理措施；

4）棄渣堆存在亂堆亂放現(xiàn)象，而且堆放坡度較大，坡高過(guò)高，天然狀態(tài)下渣堆邊坡處于臨界狀態(tài)。渣體表面無(wú)任何保護(hù)措施，雨季水土流失嚴(yán)重；

5）水土流失及生態(tài)破壞問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題實(shí)際是礦山貫通始末的地質(zhì)問(wèn)題，邊坡、地面塌陷、礦渣排放、采礦排水等現(xiàn)象都可歸結(jié)為水土流失和生態(tài)破壞問(wèn)題。綜上所述，礦區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境嚴(yán)重惡化，急需進(jìn)行治理。

第4章 礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害綜合治理

基于上一章穩(wěn)定性分析的結(jié)果，綜合考慮上述地質(zhì)災(zāi)害治理工程技術(shù)措施與擬治理采空塌陷區(qū)實(shí)際地形地貌、地層巖性、巖土結(jié)構(gòu)特征、穩(wěn)定性分析結(jié)果以及破壞后危害性嚴(yán)重程度等，針對(duì)各災(zāi)種進(jìn)行治理方案比選，最后選擇“技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理”的治理對(duì)策。

4.1采空塌陷坑與地裂縫

目前對(duì)采空塌陷常用的處置方法包括：充填復(fù)墾法、壓力注漿法和地下采空區(qū)充填法等。地下采空區(qū)充填法通常從采礦方法與工藝方面來(lái)預(yù)防地表塌陷，包括邊采邊充的充填采礦法和先采事后集中充填采礦法；壓力注漿法是當(dāng)?shù)乇沓两祷蛩莅l(fā)生以后，采用人工或機(jī)械向塌陷體中注入水泥砂漿或先回填后灌漿，以改善巖體應(yīng)力狀態(tài)，進(jìn)而預(yù)防沉降或塌陷區(qū)進(jìn)一步發(fā)展；而充填復(fù)墾法則是利用礦區(qū)附近已有的廢石棄渣作為充填材料來(lái)充填地表采空塌陷坑，然后覆土復(fù)田或?qū)嵤┥鷳B(tài)恢復(fù)，這種方法既解決了塌陷區(qū)復(fù)墾或生態(tài)恢復(fù)問(wèn)題，又解決了礦山固體廢棄物的處理問(wèn)題。結(jié)合采空塌陷坑已閉坑多年，且回填廢石來(lái)源充分等實(shí)際情況，本文擬采用充填復(fù)墾法治理方案，將坑填平至地表高程。填料首先利用該塌陷坑北幫邊坡清理、卸載下來(lái)的巖土體進(jìn)行分層密實(shí)回填，回填料不足部分再取自Ⅰ號(hào)廢渣堆直至設(shè)計(jì)標(biāo)高。考慮到充分利用土地資源，在填置到地表標(biāo)高附近回填可根植土，待坑體回填完成，種植樹(shù)林，一方面保持水分不會(huì)充分下滲影響深部礦巷的正常運(yùn)行，另一方面可有效修復(fù)礦區(qū)環(huán)境。

4.1.1地表塌陷坑回填

Ⅰ號(hào)塌陷坑目前坑底最低標(biāo)高+94.32m，設(shè)計(jì)坑底中間最高回填標(biāo)高為+115m。回填料首先取自于該塌陷坑北幫邊坡清理、卸載下來(lái)的巖土體，不足部分取自于Ⅰ號(hào)廢渣堆。

回填時(shí)采用水平分層填筑法施工，分層鋪設(shè)，分層密實(shí)，最大松鋪厚度為50cm，采用測(cè)量邊樁控制松鋪厚度。施工含水量控制在最優(yōu)含水量ωopt±3%之內(nèi)。當(dāng)回填標(biāo)高分別至坑底碎石排水盲溝溝底粘土夯實(shí)層及塌陷坑坑底粘土夯實(shí)層標(biāo)高時(shí)，分別設(shè)置0.5m厚和0.3m厚粘土夯實(shí)隔水層，碎石排水盲溝兩側(cè)地表粘土夯實(shí)層向盲溝內(nèi)排水坡度為5%。采用Geo-Studio軟件的Sigma/W模塊，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的各個(gè)控制點(diǎn)建立如下圖所示的有限元模型：

4.1.2地裂隙灌漿

受Ⅰ號(hào)塌陷區(qū)地表不斷變形下沉與塌陷影響，在該塌陷坑北幫山坡地帶沿近東西向塌陷坑發(fā)育有多條與之平行的山體地裂縫。該地裂縫的產(chǎn)生，不僅增大了地層的透水性，浸泡和軟化巖土體，所形成的靜水壓力和動(dòng)水壓力對(duì)山體的穩(wěn)定性也構(gòu)成極不利影響，而且地表雨水通過(guò)地裂縫下灌至采空區(qū)，然后通過(guò)地下通道再進(jìn)入目前正在開(kāi)采的生產(chǎn)礦井，增加了該生產(chǎn)礦井的涌水量和生產(chǎn)成本，特別是當(dāng)遇連降暴雨時(shí)易發(fā)生淹井事故發(fā)生，對(duì)井下生產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

對(duì)地表裂縫，可先進(jìn)行人工清縫，然后采用水泥砂漿灌漿法回填封堵治理方案，以預(yù)防地表雨水下灌采空區(qū)，并增大巖土體的聯(lián)結(jié)力和整體性。灌漿材料采用水泥砂漿，考慮該采空塌陷區(qū)有可能持續(xù)變形，在灌漿體的頂部可以采用0.5m粘土夯實(shí)層隔水。

4.1.3攔截壩

為避免人畜隨意進(jìn)入塌陷坑，特別是禁止該塌陷坑目前仍在繼續(xù)進(jìn)行的民采活動(dòng)，當(dāng)坑內(nèi)主要治理工程完畢后，對(duì)該塌陷坑的東、西向兩個(gè)出入口采用攔截壩進(jìn)行封堵，即利用東、西向攔截壩與南幫廢渣堆以及北幫自然山坡組成天然隔離帶將塌陷區(qū)實(shí)施封堵、隔離，并在東、西向壩體及南幫廢渣堆的入口便道處設(shè)置警示標(biāo)志牌。考慮到礦區(qū)地形，設(shè)計(jì)東、西向攔截壩高15m，在壩體中部壩高為8m處設(shè)置一道寬為2m的馬道卸載平臺(tái)，馬道向外排水坡度5%。壩底兩側(cè)邊坡坡比1：1.2，壩頂兩側(cè)邊坡坡比1：1.4，壩頂平臺(tái)寬3m。攔截壩壩體充填料取自于Ⅰ號(hào)廢渣堆。筑壩時(shí)采用水平分層填筑法施工，分層鋪設(shè)，分層密實(shí)，采用測(cè)量邊樁控制松鋪厚度。填料中禁止混入種植土或腐殖土，石塊最大尺寸不得大于攤鋪厚度的2/3。施工含水量控制在最優(yōu)含水量在±2%之內(nèi)。為保證攔截壩安全穩(wěn)定性，需對(duì)該壩體的整體穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算。采用Geo-studio中的Slope/W模塊進(jìn)行穩(wěn)定性分析，用物理力學(xué)計(jì)算參數(shù)為：重度γ=18.0kN/m3；凝聚力c=13.0kPa；內(nèi)摩擦角φ=27.0°。其攔截壩邊坡模型如下圖所示，因?yàn)榭紤]到新近堆積壩體壓實(shí)度很難得到保證，所以先考慮在坡腳位置設(shè)置2.5m高的漿砌片石擋墻，地下0.8m，地上1.7m。

圖4-5 攔截壩邊坡模型圖

Fig 4-5 The model of interception dam

若先不考慮錨桿對(duì)坡體表面的加強(qiáng)作用，計(jì)算得出的無(wú)降雨條件下安全系數(shù)為1.363（簡(jiǎn)化Janbu法），若考慮到降雨對(duì)壩體表面的沖刷的話，單憑坡角處的2.5米高擋土墻安全儲(chǔ)備不夠。另外從圖4-6發(fā)現(xiàn)，潛在壩體失穩(wěn)均發(fā)生在潛層，所以可以在潛層設(shè)置錨桿和表面設(shè)置格固，由于在Geo-studio中的Slope/W模塊中沒(méi)有格固單位，在分析中不再考慮格固的加強(qiáng)作用，所以在第一級(jí)邊坡上加6根錨桿，第二級(jí)邊坡由于頂寬僅為3m，頂部位置錨桿不好施工，另外從力學(xué)角度上來(lái)說(shuō)，頂部也相對(duì)安全。所以第二級(jí)邊坡施加5根錨桿，錨固力為100kN（預(yù)估值），在Slope/W模塊中設(shè)置為定常值施加，錨桿長(zhǎng)度為3m。

圖4-6 未考慮錨桿作用的攔截壩邊坡穩(wěn)定性

Fig 4-6 The siding face of interception dam(no considering anchor)

圖4-7顯示了施加了錨桿的（天然狀態(tài)下）攔截壩穩(wěn)定性，穩(wěn)定性安全系數(shù)大大提升，各種方法對(duì)應(yīng)的安全系數(shù)分別為：簡(jiǎn)化Janbu法：1.720；

Bishop 法：1.947 ：Oradinary 1.744。另外對(duì)比施加錨釘前后的潛在滑面位置發(fā)生的變化，加了錨桿后，潛在滑面向深層轉(zhuǎn)移。未加錨桿時(shí)，壩體邊坡為淺層破壞，實(shí)際上坡角擋墻沒(méi)有起到實(shí)質(zhì)性作用，因?yàn)闈撛诨娌煌ㄟ^(guò)墻角位置。而加了錨桿后，如圖4-7所示，擋墻完成抑制了剪出口的位置，有效發(fā)揮了支擋作用。所以采用錨桿加坡腳擋墻在本次案例壩體邊坡中的取得的效果好，技術(shù)上也是可行，擋墻可以就地取材，而錨桿施工長(zhǎng)度短。

圖4-7 考慮錨桿作用的攔截壩邊坡穩(wěn)定性

Fig 4-7 The sliding face of interception dam(considering achor)

4.2危巖體

危巖體崩塌不僅影響因素復(fù)雜，而且破壞后果危害嚴(yán)重。目前整治危巖體崩塌的主要工程措施包括：清除、支撐、錨固、攔截等。清除是指對(duì)邊坡或陡崖上的浮石、松動(dòng)塊體采用人工鋼釬撬挖，或者在巨大危巖體上采用工程鑿巖爆破方法，化整為零的逐步消除；支撐是指對(duì)于懸挑狀、倒坡?tīng)钗r體采用漿砌石或混凝土墻、柱或墩等形式進(jìn)行支撐和封填；錨固是指采用錨桿（索）將不穩(wěn)定的危巖體錨固于深部穩(wěn)定的巖體上；而攔截則是指在危巖體坡下修筑一級(jí)或多級(jí)重力式攔石墻、板樁式攔石墻、攔石柵等攔石構(gòu)筑物，以對(duì)危巖體崩塌運(yùn)動(dòng)塊體進(jìn)行攔擋。

綜合考慮擬治理采空塌陷坑北幫危巖體所在山體位置地勢(shì)險(xiǎn)峻、灌木叢生，施工運(yùn)輸難度大等不利地形條件，以及坡下塌陷坑與南幫穩(wěn)定巖壁陡坡天然攔截屏障等有利地形條件，可采用工程造價(jià)相對(duì)較低的爆破清除法方案對(duì)危巖體進(jìn)行卸除，以達(dá)到危巖體標(biāo)本兼治的目的。同時(shí)將爆破卸載下的巖石塊體用作漿砌石墻及截（排）水溝的砌體材料，以節(jié)省工程造價(jià)。在對(duì)危巖體實(shí)施爆破清除之前，首先要對(duì)該坡面上個(gè)體較小的危巖體或松動(dòng)巖塊以及危石等進(jìn)行系統(tǒng)清理，清坡時(shí)一般采用人工鋼釬撬挖，必要時(shí)輔以風(fēng)鎬作業(yè)。對(duì)體積較大的危巖體采用從西向東，自上而下的臺(tái)階式逐層爆破清除。綜合考慮爆破震動(dòng)、沖擊波、飛石對(duì)邊坡與周邊環(huán)境的不利影響以及場(chǎng)地特點(diǎn)、爆破塊度、爆破成本等因素。

由于危巖體一旦發(fā)生崩塌易發(fā)生重大惡性事故，因此，在危巖體卸除施工

過(guò)程中，首先應(yīng)設(shè)立專(zhuān)職安全員負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)施工安全，發(fā)現(xiàn)安全隱患及時(shí)妥善解決，以確保施工人員作業(yè)安全。同時(shí)嚴(yán)格采取控制爆破振動(dòng)、沖擊波和飛石等控制爆破安全措施，使爆堆被攔截受限于Ⅰ號(hào)塌陷坑內(nèi)，同時(shí)撤離當(dāng)?shù)鼐用瘢O(shè)置爆破安全警戒線，以杜絕飛石、滾石傷人事故發(fā)生。

4.3不穩(wěn)定邊坡

本次擬治理工程不穩(wěn)定邊坡位于Ⅰ號(hào)采空塌陷區(qū)北幫西部1-1＇剖面附近，出露地層為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖區(qū)，存在淺層坡體變形滑移破壞與坡面沖刷地質(zhì)問(wèn)題。主要原因是受Ⅰ號(hào)采空塌陷坑地表塌陷變形影響，以及當(dāng)?shù)卮迕駸o(wú)序開(kāi)挖淺部地表礦所致。目前對(duì)不穩(wěn)定邊坡工程治理措施很多，主要包括：削方卸載、回填反壓、擋土墻、抗滑樁、格構(gòu)錨固、錨桿（索）加固、坡面防護(hù)與排水阻滲透等，其中最簡(jiǎn)便的方法就是通過(guò)改變邊坡形狀，即降低邊坡高度或放緩邊坡角，來(lái)永久性地改變坡體內(nèi)應(yīng)力平衡狀態(tài)，進(jìn)而達(dá)到穩(wěn)定邊坡的目的。結(jié)合擬治理不穩(wěn)定邊坡地形地貌、地層巖性、破壞模式、危害程度等實(shí)際情況，本文中的邊坡主要采用削方卸載+回填反壓+漿砌石墻分級(jí)護(hù)腳支擋主體方案進(jìn)行工程整治。即首先對(duì)該坡段淺表部不穩(wěn)定強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層進(jìn)行清理；然后在坡體的中部設(shè)置兩道卸載馬道平臺(tái)；最后在兩道馬道平臺(tái)及坡腳位置設(shè)置三級(jí)漿砌石擋墻分別對(duì)各坡段的坡腳進(jìn)行支擋與保護(hù)。

4.3.1削坡反壓

在對(duì)不穩(wěn)定邊坡實(shí)施工程治理時(shí)，首先采用從西向東，自上而下分級(jí)削載放坡，系統(tǒng)地清理坡面上松散的強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層與松動(dòng)巖塊，并形成分級(jí)卸載平臺(tái)。削方卸載不僅可解決不穩(wěn)定邊坡淺表層風(fēng)化破碎巖體的局部變形破壞問(wèn)題，而且還可達(dá)到對(duì)坡面進(jìn)行統(tǒng)一清理和修整的目的。清坡時(shí)采用人工配合挖掘機(jī)作業(yè)，必要時(shí)輔以鋼釬撬挖與風(fēng)鎬作業(yè)。削方、清坡下來(lái)的巖土棄渣用于回填坡下的Ⅰ號(hào)采空塌陷坑，對(duì)該不穩(wěn)定邊坡而言可起到坡腳回填反壓的作業(yè)，進(jìn)而達(dá)到降低邊坡高度與減緩邊坡角度的雙重目的。

從坡頂至坡腳削方卸載工程具體如下：

設(shè)計(jì)第一道馬道卸載平臺(tái)寬為3m，高程127m，其上段邊坡削方坡比1： 1.2，馬道向內(nèi)排水坡度5%。

第二道馬道卸載平臺(tái)寬為3m，高程137m，其上段邊坡削方坡比1：1.2，馬道向內(nèi)排水坡度5%。坡腳采空塌陷坑回填高程為117m，第一段邊坡削方坡比1：1.2。基于上述數(shù)據(jù)，采用Geo-Studio中的slope/W模塊對(duì)削坡反壓后的邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析，因暫時(shí)不考慮進(jìn)行表層土質(zhì)改良，所以仍然采用第三章邊坡穩(wěn)定性分析中的強(qiáng)度參數(shù)，強(qiáng)度準(zhǔn)則仍用Mohr-Coulomb準(zhǔn)則，進(jìn)行削坡反壓后的邊坡模型如圖4-9所示，從圖中大致可看出削坡區(qū)域主要集中在原有邊坡頂部，然后反壓區(qū)域主要是坡體前部。這一措施可謂“一舉兩得”，即減少了下滑力，還通過(guò)反壓增加抗滑力，坡腳前部反壓體類(lèi)擬于“土質(zhì)重力擋土墻體”。

圖

4-9 削坡反壓前后的邊坡模型圖對(duì)照

Fig 4-9 The model contrast between slope cuting and no cutin

先進(jìn)行天然狀態(tài)下的邊坡穩(wěn)定性分析，然后通過(guò)引入SEEP/W模塊進(jìn)行降雨條件下邊坡的分析，由第三章的分析可見(jiàn)暴雨情況下邊坡最易失穩(wěn)。所以本次分析直接在坡面邊界引入最大降雨入滲邊界，入滲強(qiáng)度參數(shù)計(jì)算如表3.2。非飽和土體基質(zhì)吸力與滲透參數(shù)關(guān)系、土水特征曲線同第三章，在此不重述。

圖

4-10 天然狀態(tài)下邊坡潛在滑面分布和最危險(xiǎn)滑面

Fig 4-10 The potetial sliding faces and the most danagrous one of slope(no rainfall)

圖4-10顯示出了天然狀態(tài)下削坡后可能的滑面的分布，可見(jiàn)潛面滑面滑的安全系數(shù)為1.692。但是通過(guò)前面分析可見(jiàn)往往邊坡失穩(wěn)大部分是在降雨誘發(fā)的情況下發(fā)生的，在邊坡坡面上引入最大降雨強(qiáng)度入滲邊界得出邊坡安全系數(shù)為1.272（如圖4-11）。

圖

4-11 暴雨1天后的邊坡最危險(xiǎn)滑面

Fig 4-11 The most dangerous sliding face of slope after 1day heavy rainfall

降雨增加坡體中水分分布，圖4-12顯示了暴雨1天后土中含水量分布，從圖中可見(jiàn)暴雨提升了土中水位線（圖中藍(lán)色線為水位線），其中水分無(wú)法及時(shí)排出，大部分留置在坡體內(nèi)部，水位線附近含水量大為提升。嚴(yán)重增加了土體自重，與前面分析一樣，將SEEP/W模塊的水位數(shù)據(jù)導(dǎo)入Sigma/W模塊分析降雨前后的剪應(yīng)力分布情況，可見(jiàn)削坡后坡腳剪應(yīng)力集中現(xiàn)象沒(méi)有削坡前的那么嚴(yán)重，削坡反壓后坡角剪應(yīng)力僅為40kPa。降雨后加重了坡角的剪應(yīng)力集中，但是不足以引了邊坡失穩(wěn)。所以，總體上來(lái)說(shuō)本削坡反壓方案可大為改觀邊坡的穩(wěn)定性，而且相對(duì)別的治理方案來(lái)說(shuō)，本治理方案最具經(jīng)濟(jì)性。但在削坡反壓施工過(guò)程中如卸載平臺(tái)上有大型施工機(jī)械作業(yè)時(shí)，為了施工的安全運(yùn)行，應(yīng)充分考慮行走機(jī)械對(duì)平臺(tái)的作用，重新驗(yàn)算穩(wěn)定性。

圖

4-12 暴雨1天后的邊坡內(nèi)含水量分布

Fig 4-12 The water content distribution in slope after 1day heavy rainfall

圖

4-13 天然狀態(tài)下的邊坡剪應(yīng)力分布

Fig 4-13 The shear stress field of slope(no rainfall)

圖

4-14 暴雨1天后的邊坡剪應(yīng)力分布

Fig 4-14 The shear stress field of slope after 1 day heavy rainfall 4.3.2擋土墻分級(jí)支護(hù)

由于考慮到分段削坡反壓，下一段施工通常要采取上一級(jí)卸載平臺(tái)作為施工面，所以會(huì)增加附加荷載。所以為了安全起見(jiàn)，采取每坡段邊坡高10m，馬道平臺(tái)及坡腳位置設(shè)置三級(jí)漿砌石擋墻分別對(duì)各坡段的坡腳進(jìn)行支擋與保護(hù)，再者由圖4-12發(fā)現(xiàn)，在暴雨條件下坡體水體會(huì)急劇上升，所以坡體內(nèi)部會(huì)存在很大的滲透力。坡腳位置如果是土質(zhì)坡腳，當(dāng)滲透力增加至一定程度，會(huì)使坡腳土體發(fā)生滲透破壞（管涌或流土）。應(yīng)在坡腳位置設(shè)置擋土墻，墻高3m，地面以上出露2，埋深1m，墻項(xiàng)寬0.8m，底寬2.6m。墻體可采用毛石與水泥砂漿砌筑，為防止雨水下滲浸泡地基，在墻頂和墻底分別設(shè)置厚30cm的粘性土夯實(shí)層，墻背后設(shè)50cm砂礫石反慮層。馬道平臺(tái)在靠邊坡坡腳一側(cè)設(shè)置漿砌石排水溝。另外在坡頂塌陷區(qū)外圍布設(shè)漿砌石矩形截水溝一道,用以攔截山坡地表徑流水，防止大氣降雨入滲及地表徑流對(duì)坡體的不良沖刷影響。由于通過(guò)前面的削坡反壓發(fā)現(xiàn)，天然狀態(tài)下不采用擋土墻坡體安全系數(shù)也較高，可以滿足要求。所以在本次分析中直接對(duì)暴雨條件下三級(jí)擋墻的穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算，其中土性參數(shù)和非飽和土的基質(zhì)吸力、滲透系數(shù)等都參照第三章中的穩(wěn)定性分析部分，暴雨入流強(qiáng)度采用表3-2中的強(qiáng)度，只是對(duì)削坡后的邊界根據(jù)坡角進(jìn)行了相應(yīng)換算，換算方式如表3-2，在此不加于重復(fù)說(shuō)明。先在SEEP/W模塊中進(jìn)行降雨入滲分析，將水頭文件導(dǎo)入Slope/W模塊建立如圖4-15的邊坡模型，模型中擋土墻尺寸按前述中地下埋深1m，地上2m。

圖

4-15 設(shè)置坡腳擋墻的邊坡模型

Fig 4-15 The slope model incorparating retaining wall

圖 4-16 各級(jí)邊坡?lián)跬翂紤]本級(jí)邊坡時(shí)的穩(wěn)定性

Fig 4-16 The stablityies of scondary slopes relate to its’ retaining wall

首先計(jì)算各分級(jí)擋土墻本級(jí)邊坡的穩(wěn)定性，在Slope/W模塊分析設(shè)定是采用預(yù)先定義剪切面入口和出口范圍來(lái)分析各級(jí)邊坡的穩(wěn)定性，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高階邊坡穩(wěn)定系數(shù)最高，統(tǒng)一以簡(jiǎn)化Janbu法計(jì)算結(jié)果對(duì)比，從高往下一級(jí)邊坡穩(wěn)定性系數(shù)為2.707；二級(jí)邊坡為1.671；三級(jí)邊坡為1.780；各級(jí)邊坡穩(wěn)定性系數(shù)都較高，滿足要求。現(xiàn)在考慮整體穩(wěn)定性，驗(yàn)算發(fā)生深層滑坡的可能。將滑面入口設(shè)在一級(jí)邊坡或二級(jí)邊坡上，而剪出口位置范圍分別設(shè)在二級(jí)擋土墻和三級(jí)擋土墻位置處。

圖

4-17 不同滑面位置對(duì)應(yīng)的邊坡穩(wěn)定性

Fig 4-17 The slope stablity of slope incorparating different entrance

由圖4-17對(duì)比發(fā)現(xiàn)，最有可能發(fā)生的深層滑面位置應(yīng)是從二級(jí)邊坡頂部到三級(jí)坡腳位置，滑面的穩(wěn)定性系數(shù)為1.310；其次為從一級(jí)邊坡中部滑入，從三級(jí)坡腳（擋墻位置）滑出，穩(wěn)定性系數(shù)為1.390；從一級(jí)邊坡中部滑入二邊坡坡腳滑出的可能性較小，其穩(wěn)定性系數(shù)為1.572。綜合上述穩(wěn)定性分析結(jié) 果，加了擋土墻的三級(jí)邊坡穩(wěn)定性滿足要求，治理方案合理。

4.4廢渣堆挖方

Ⅰ號(hào)廢渣堆位于1#號(hào)礦體南側(cè)，廢渣主要來(lái)源于1#礦體采掘廢石以及當(dāng)?shù)卮迕駸o(wú)序開(kāi)挖淺部地表礦剝離排土所致。至今尚未采取任何工程整治措施，水土流失嚴(yán)重，存在堆渣體邊坡滑移坍塌危險(xiǎn)。但該廢渣堆下伏地層為巖漿巖，基巖總體較穩(wěn)定。目前對(duì)礦山廢渣場(chǎng)常用的處置方法包括：廢渣資源化利用、清運(yùn)回填、攔截支擋、復(fù)墾植被等。結(jié)合本次Ⅰ號(hào)采空塌陷坑綜合治理工程需要回填與筑壩取土，特別是兼顧Ⅰ號(hào)廢渣堆二期綜合治理工程等實(shí)際情況，以棄渣堆主要采取“挖方卸載”方案對(duì)該廢渣堆進(jìn)行一期工程整治。即首先對(duì)該廢渣堆頂部挖方至設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后在渣體中部挖方、削坡形成卸載馬道平臺(tái)，以降低廢渣堆邊坡高度和減緩邊坡角度，在取土回填塌陷坑和筑壩的同時(shí)，進(jìn)一步提高該廢渣堆邊坡的穩(wěn)定性。

在對(duì)Ⅰ號(hào)廢渣堆進(jìn)行挖方取土?xí)r，首先利用已有的施工便道對(duì)該廢渣堆的頂部挖方至設(shè)計(jì)高程136m，然后自東、西兩側(cè)向渣體中部挖土推進(jìn)、削坡形成兩道寬3m的卸載平臺(tái)，平臺(tái)中部高程分別為126m和116m，邊坡削方坡比均為1：1.2，平臺(tái)內(nèi)側(cè)布設(shè)漿砌石排水溝，臺(tái)面向內(nèi)排水坡度5%。馬道中部向東、西兩側(cè)降坡坡度為1%。

為保證該廢渣堆挖方削坡后邊坡的穩(wěn)定性，需對(duì)邊坡的安全穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算。Geo-studio中輸入的礦渣體的土性參數(shù)為：重度γ=18.0kN/m3；凝聚力c=13.0kPa；內(nèi)摩擦角φ=27.0°。滲透系數(shù)采用第三章邊坡中的參數(shù)，如圖3-12及圖3-13所示。對(duì)天然狀態(tài)下和暴雨一天后的挖方后的礦渣堆進(jìn)行分析。天然狀態(tài)下的邊坡最危險(xiǎn)滑面從堆頂滑入，坡腳剪出。其穩(wěn)定性系數(shù)為：簡(jiǎn)化Janbu：1.469； Bishop 法1.566 ：Oradinary 1.495；Morgenstern-Price法1.555。暴雨1天后由于渣堆體內(nèi)地下水位被瞬間抬升，滑面剪出口位置也相應(yīng)上移至馬道內(nèi)側(cè)，基穩(wěn)定性系數(shù)分別為：簡(jiǎn)化Janbu：1.201；

Bishop 法1.267 ：Oradinary 1.216；Morgenstern-Price法1.262，能夠滿足《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2002）對(duì)二級(jí)邊坡的穩(wěn)定性要求。但是為了有足夠的安全儲(chǔ)備，需進(jìn)行礦渣體表面處理，以抑制水體下滲。具體見(jiàn)下一節(jié)水土流失與生態(tài)恢復(fù)對(duì)渣坡表面的治理。

圖

4-18 挖方后的礦渣堆穩(wěn)定性（無(wú)降雨）

Fig 4-18 The stablity of spoil heap(no rainfall)

圖

4-19 暴雨一天后挖方礦渣堆的穩(wěn)定性

Fig4-19 The stablity of spoil heap after 1day heavy rainfall 4.5水土流失與生態(tài)恢復(fù)

水土流失與生態(tài)環(huán)境破壞二者密切相關(guān)，擬治理工程區(qū)水土流失與生態(tài)破壞均較嚴(yán)重，主要分布于Ⅰ號(hào)塌陷區(qū)、廢渣堆放場(chǎng)及其斜坡地帶。當(dāng)前防治礦山水土流失的主要措施包括：攔擋工程、截排水工程、坡面防護(hù)工程、生態(tài)恢復(fù)工程等。攔擋工程是指在易發(fā)生水土流失的廢渣堆場(chǎng)、斜坡地帶通過(guò)設(shè)置擋土墻、攔渣壩等工程構(gòu)筑物來(lái)進(jìn)行攔截和支擋，同時(shí)保持斜坡的整體穩(wěn)定性；截排水工程是指通過(guò)設(shè)置截（排）水溝（渠）等工程設(shè)施將地表雨水?dāng)r截后引排至自然溝谷或排水系統(tǒng)，以減少坡（地）面徑流水對(duì)邊坡的沖蝕；坡面防護(hù)工程是指利用抹面、漿砌石護(hù)墻、噴射混凝土等技術(shù)對(duì)邊坡的坡面進(jìn)行工程封閉防護(hù)處理，以達(dá)到減輕地表雨水對(duì)邊坡沖蝕等目的；而生態(tài)恢復(fù)工程則是通過(guò)對(duì)坡體表面進(jìn)行整修、土質(zhì)改良等處理后，然后再栽植苗木或草皮來(lái)保護(hù)坡面。其中生態(tài)恢復(fù)工程措施是水土保持中的關(guān)鍵措施，在綜合治理礦山水土流失中具有舉足輕重的作用。在綜合考慮上述已有的清坡削方、攔截支擋與防排水工程措施的基礎(chǔ)上，按照因地制宜、經(jīng)濟(jì)適用的原則，主要采取坡（地）面密實(shí)硬化+植被治理工程方案來(lái)防治擬治理區(qū)的水土流失，并實(shí)現(xiàn)其生態(tài)重建。其中土質(zhì)邊坡一般采用植草方案，巖質(zhì)邊坡采用種植爬藤類(lèi)植物方案，平緩地帶采用植草+植樹(shù)方案。

對(duì)攔截壩坡面（含錨釘格構(gòu)坡面）、馬道平臺(tái)及壩頂采用植草生態(tài)恢復(fù)模式，草種選用符合本地區(qū)氣候、土壤條件、且根系發(fā)達(dá)、生命力旺盛的鄉(xiāng)土草類(lèi)，以使人工植被與周邊自然植被相融合。植草方式采用平鋪草皮，草皮規(guī)格30cm330cm。鋪植草皮前首先在已完成的壩體坡面上覆蓋厚10cm的有機(jī)種植土，人工夯實(shí)，然后澆水潤(rùn)濕，再自上而下鋪植草皮，草皮采用長(zhǎng)30cm的竹芊固定。其中在靠礦區(qū)公路攔截壩外側(cè)坡面馬道平臺(tái)及壩頂平臺(tái)植草后再種植一排迎春、倒掛金鐘等垂掛性植物，株距1m。

4.5.1 排水系統(tǒng)

滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害一般均發(fā)生在雨季，這說(shuō)明“水”對(duì)邊坡工程誘發(fā)產(chǎn)生各類(lèi)地質(zhì)災(zāi)害的重要性。當(dāng)?shù)乇硭聺B到巖土體內(nèi)部時(shí)，通過(guò)對(duì)巖土體的軟化、浸泡，不僅增大了巖土體的容重，導(dǎo)致其力學(xué)抗剪強(qiáng)度指標(biāo)降低，而且所產(chǎn)生的孔隙水壓力還會(huì)使滑動(dòng)面上的有效正應(yīng)力降低并產(chǎn)生水平分力，進(jìn)而誘發(fā)和加劇各類(lèi)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，因而，必須采取有效的截（排）水措施，使地表水體最大限度地匯集后迅速排至治理區(qū)以外的自然溝谷，以做到地表水有組織的排放。另外，大量工程實(shí)踐證明：排水阻滲也是地質(zhì)災(zāi)害綜合防治工程中的一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)而有效的輔助性措施。

排水工程包括地表排水和地下排水，由于受礦山長(zhǎng)期開(kāi)采影響，地下水不斷向地表塌陷坑及地下采空區(qū)排泄，治理區(qū)地下水貧乏，無(wú)雨時(shí)坡體基本干燥狀態(tài)，因此，治理區(qū)排水系統(tǒng)主要為地表防排水。根據(jù)工程場(chǎng)址水文地質(zhì)與地形條件，本文主要采取在該塌陷區(qū)外圍設(shè)置“截（排）水溝”排水系統(tǒng)，以攔截山坡地表徑流水；在塌陷坑內(nèi)采用抵抗變形能力相對(duì)較強(qiáng)的碎石盲溝+預(yù)制涵管排水系統(tǒng)；對(duì)塌陷坑北幫強(qiáng)風(fēng)化花崗巖邊坡及廢渣堆，采用馬道平臺(tái)截（排）水溝排水系統(tǒng)。同時(shí)對(duì)治理區(qū)的各類(lèi)坡（地）面采用表層夯實(shí)或夯實(shí)粘土層防水阻滲。

根據(jù)擬治理采空塌陷區(qū)地形地貌與地表雨水匯流等實(shí)際情況，首先在該塌陷坑北幫山坡塌陷區(qū)影響范圍5m以外布設(shè)矩形漿砌石總截水溝一條（JS1），JS1通過(guò)東、西兩端與之相連的急流槽（JL1、JL4）將所攔截的山坡地表雨水旁引至坡下礦區(qū)公路排水溝（PS1、PS2），然后由PS1、PS2排至Ⅰ號(hào)塌陷坑南側(cè)自然沖溝，為防止急流槽水流對(duì)礦區(qū)公路的沖刷，在急流槽與排水溝交匯處設(shè)置消力池；在①攔截壩東部沿132m～142m高程布置第二條梯形漿砌石局部截水溝（JS2），JS2通過(guò)急流槽（JL2）將所攔截的地表雨水引至PS1；在塌陷坑北幫西部1-1＇剖面強(qiáng)風(fēng)化花崗巖不穩(wěn)定邊坡的馬道平臺(tái)內(nèi)側(cè)布設(shè)兩條矩形漿砌石截水溝（JS3、JS4），JS3、JS4通過(guò)急流槽（JL3）將所攔截的坡面雨水引至塌陷坑底碎石排水盲溝；塌陷坑地面雨水由坑底碎石排水盲溝通過(guò)東、西兩端①、②攔截壩排水涵管引至礦區(qū)公路排水溝（PS1）；塌陷坑底面采用30cm粘土夯實(shí)層防滲，其它坡（地）面采用人工局部夯實(shí)防滲。

地表排水流量按下式計(jì)算：

Q?q?F

（4-1）

式中：

Q—設(shè)計(jì)地表水匯流量(L/s)；

q—設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度（L/s2ha）；

?—徑流系數(shù)；

F—承雨面積(ha)。

截（排）水溝采用MU30毛石與M7.5水泥砂漿砌筑，溝壁與溝底厚30cm，1：3水泥砂漿抹面厚20mm。排水溝每隔15m設(shè)伸縮沉降縫一道，縫寬20mm，瀝青麻筋填充止水，溝底坡度不小于0.5％。對(duì)溝底局部不密實(shí)的疏松巖土層或低洼處應(yīng)進(jìn)行分層夯填局部加固處理，以防止排水溝沉降開(kāi)裂，避免溝內(nèi)水下滲進(jìn)入坡體地基。

考慮到塌陷坑今后有可能持續(xù)發(fā)生變形，坑內(nèi)采用抵抗變形能力相對(duì)較強(qiáng)的碎石盲溝+預(yù)制涵管排水系統(tǒng)，同時(shí)對(duì)坑底面采用夯實(shí)粘土層防水。本文采用有濾管碎石盲溝結(jié)構(gòu)型式，見(jiàn)圖4-20。梯形斷面，底寬60cm，頂寬1.2m，溝深80cm。為防止盲溝內(nèi)水流下滲，在底溝及兩側(cè)壁分別設(shè)置厚50cm和30cm粘土夯實(shí)隔水層。為防止泥土流入盲溝，阻塞水流，在盲溝頂部設(shè)置厚10～20mm細(xì)顆粒碎石層，其下部為30～50mm粗顆粒碎石層。盲溝碎石體采用雙層土B類(lèi)無(wú)紡工布包裹作為反濾層，縱向搭接長(zhǎng)度為1.5m，橫向搭接長(zhǎng)度為1m；溝底縱向坡度為2～3%，盲溝填筑前，要對(duì)其縱坡及出水口高程進(jìn)行校核。

為加快排水速度，在盲溝底部布設(shè)DN150PVC排水花管一個(gè)。排水花管敷設(shè)前，先將PVC管上部2/3的管壁人工打孔，孔眼呈梅花狀布置，孔徑為5mm一7mm，間距40mm，地下水從上部孔眼滲入管內(nèi)，然后由盲溝通過(guò)東、西兩端預(yù)埋于攔截壩下的預(yù)制混泥土涵管排出，涵管內(nèi)徑50cm。為防止泥沙堵塞，在排水花管上包裹雙層土工布反濾層。盲溝頂部干鋪一層片石，塊度10～15cm。

碎石盲溝出水口與預(yù)制混凝土涵管采用漿砌石箱涵連接，箱涵長(zhǎng)3寬3高=1.5m31.2m31m，壁厚30cm；箱涵頂部鋪蓋長(zhǎng)3寬3厚=1.2m335cm310cm預(yù)制混凝土蓋板以便檢修；盲溝出水口填充塊度為10～15cm的塊石，填充長(zhǎng)度為1m；盲溝出水口和涵管入水口采用網(wǎng)度為50mm350mm的鋼筋格柵，格柵采用φ12HPB鋼筋點(diǎn)焊。

為防止匯集于塌陷坑底地表雨水下滲并迅速排入盲溝，塌陷坑底地面采用30cm粘土夯實(shí)層防滲，在垂直與盲溝方向設(shè)置5%排水坡度。防滲粘土層可就近取用土質(zhì)較好的粘土，揀除碎石和雜物后經(jīng)人工夯實(shí)或機(jī)械碾壓而成，最終壓實(shí)系數(shù)不小于0.90。

圖4-20 有過(guò)濾碎石排水盲溝

Fig 4-20 Filering gravl blind ditch of drainage

4.5.2 生態(tài)修復(fù)

對(duì)塌陷坑底及廢渣堆頂挖方平臺(tái)采用植草+植樹(shù)生態(tài)恢復(fù)模式。草本選擇黑麥草、百喜草等多年生匍匐性草種，植草方式采用人工播撒草種。播撒前將草種用清水浸泡1天后，晾干到手抓不成團(tuán)時(shí)即可撒播；苗木樹(shù)種選擇刺槐、臭椿、柳杉、松樹(shù)、楊樹(shù)等鄉(xiāng)土樹(shù)種，采用點(diǎn)穴法人工植苗栽植，株行距2m32m，三角形配置，栽植穴大小0.6m30.6m30.6m，植苗前每穴施入5千克有機(jī)肥(農(nóng)家肥或肥沃耕土)并與土壤混和均勻，植完苗后每株澆水5千克。對(duì)塌陷坑南、北兩幫巖壁坡面采用藤本植物復(fù)綠技術(shù)，藤本植物選擇巴壁虎、常青藤等攀緣性植物,即在巖壁及漿砌石護(hù)腳擋墻坡腳位置采用點(diǎn)穴法人工扦插一排藤本植物苗栽植，栽植穴大小為0.4m30.4m30.4m，株距為0.5m，扦插前每穴施入5千克有機(jī)肥(農(nóng)家肥或肥沃耕土)并與土壤混和均勻，植完苗后每株澆水5千克。

由于礦山廢渣地生態(tài)系統(tǒng)脆弱，植被重建后必須加強(qiáng)有效的養(yǎng)護(hù)與管理措施，主要包括：澆水、施肥、病蟲(chóng)害防治、苗木支護(hù)、補(bǔ)植等，特別建植初期應(yīng)指定專(zhuān)人承包養(yǎng)護(hù)和管理，以逐漸過(guò)渡到免養(yǎng)護(hù)的自然發(fā)展階段。澆灌用水取自于治理區(qū)東部礦山的高位水池，布設(shè)灌溉水管為φ30PVC管。考慮未來(lái)礦區(qū)生態(tài)重建工作量較大，為提高苗木成活率和積累礦區(qū)生態(tài)重建經(jīng)驗(yàn)，本次生態(tài)恢復(fù)治理建議采取以下幾種試驗(yàn)種植模式：對(duì)苗木和草種分別選用干種直播、清水浸泡，0.5％磷肥液浸泡和50ppm生根粉液浸泡四種栽（種）植模式。苗木選用刺槐、臭椿、柳杉和楊樹(shù)四種樹(shù)種套栽配置模式。草種選用黑麥草、百喜草兩種播撒模式。栽植穴選用施加有機(jī)肥、復(fù)合肥、石灰粉和原渣土四種模式。

4.6綜合治理施工程序

由于危巖體采取爆破卸除，為了預(yù)防爆破震動(dòng)對(duì)其他治理工程的破壞作用，首先進(jìn)行邊坡頂部的危巖體爆破。爆破形成的碎石會(huì)沿邊坡落至坡腳或塌坑內(nèi)；接著進(jìn)行邊坡頂部削坡形成第一級(jí)卸載平臺(tái)，同時(shí)卸載下來(lái)土體反壓到坡角，接著施工第二、第三級(jí)邊坡，直至三級(jí)邊坡施工完成，其中多余的削坡土體回填到塌陷坑內(nèi)；然后進(jìn)行邊坡體上截排水系統(tǒng)的施工，再由上至下施工三級(jí)護(hù)腳擋墻；接著進(jìn)行采空塌陷坑回填，回填物質(zhì)首先采用爆破巖體和削坡的巖土體，不足部分挖取礦渣體回填；塌陷坑回填完畢后在回填區(qū)中間布置排水盲溝及塌陷坑周邊地裂縫清縫灌漿，待灌漿完成在回填區(qū)外圍設(shè)置截水溝；下一步利用礦渣堆設(shè)攔截壩；攔截壩施工完成意味著礦渣回收利用已完成，對(duì)余下礦渣堆進(jìn)行挖方修坡；待一切治理工程完成后，進(jìn)行生態(tài)修復(fù)工程。

4.7本章小結(jié)

本章基于第三章穩(wěn)定性分析結(jié)果，結(jié)合擬治理塌陷區(qū)的實(shí)際地形地質(zhì)條件，對(duì)礦內(nèi)存在的主要地質(zhì)災(zāi)害體提出了具體的治理對(duì)策。并采用軟件Geo-Studio2004對(duì)擬采取的治理對(duì)策對(duì)治理結(jié)果進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，針對(duì)各災(zāi)害體采取的治理對(duì)策在技術(shù)上是可行的，治理效果明顯。且由于大量修復(fù)工程都就地取材，治理方案經(jīng)濟(jì)上也是合理的。

第5章

結(jié) 論

擬治理塌陷區(qū)存在地面塌陷、危巖體、不穩(wěn)定邊坡、礦山棄渣、水土流失等一系列地質(zhì)災(zāi)害。本論文通過(guò)對(duì)擬治理塌陷區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的形成機(jī)制、影響因素及其穩(wěn)定性分析，針對(duì)穩(wěn)定分析得出的結(jié)論，有針對(duì)性地對(duì)各災(zāi)種提出綜合治理措施。其基本結(jié)論如下：

1）由于礦區(qū)采用自然塌落法進(jìn)行開(kāi)采，允許塌陷發(fā)生，但是由于采礦規(guī)劃問(wèn)題后期并未對(duì)塌陷區(qū)進(jìn)行處理，在原有塌陷區(qū)下部仍有部分巷道在進(jìn)行采礦作業(yè)。所以急需對(duì)地面塌陷和周邊的地裂隙進(jìn)行處理，以防止水體下滲造成工程事故的發(fā)生。針對(duì)采空塌陷坑主要采用以回填復(fù)墾法+攔截壩為主體的技術(shù)方案進(jìn)行工程整治，將不穩(wěn)定的北幫邊坡削坡得出的巖土體對(duì)塌坑進(jìn)行分層密實(shí)回填，為了避免人畜進(jìn)入塌陷坑，特別是禁止塌坑目前仍在繼續(xù)進(jìn)行的民采活動(dòng)，當(dāng)坑內(nèi)主要治理工程完畢后，在塌坑的東、西兩個(gè)出入口采用攔截壩進(jìn)行封堵，在攔截壩體設(shè)計(jì)過(guò)程中充分考慮了降雨的影響。

2）由于坡體前部開(kāi)采卸荷和長(zhǎng)期的采礦爆破，在不穩(wěn)定邊坡的頂部存在危巖體，后巖體后張裂隙基本無(wú)填充物存在。在降雨條件下，水體可以直接下滲在后沿裂隙是增大張拉應(yīng)力。按前人提出的危巖體崩塌分類(lèi)，文中分析危巖體屬貼坡式崩塌，對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算得出其安全儲(chǔ)備不夠，對(duì)北幫危巖體采取徹底清除的措施，采用淺孔爆破卸除方案以徹底消除安全隱患。

3)采礦形成的不穩(wěn)定邊坡，潛在滑體大部分由強(qiáng)風(fēng)化花崗巖組成，其間夾雜粘土和大塊石，力學(xué)性質(zhì)很差。采用Geo-Slope軟件對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行了驗(yàn)算，在天然（非降雨）狀況下，邊坡處于安全狀態(tài)，通過(guò)設(shè)置不同降雨強(qiáng)度和不同降雨持續(xù)時(shí)間分析了降雨情況下邊坡的穩(wěn)定性。結(jié)果顯示，在年平均降雨強(qiáng)度下持續(xù)降雨4天和暴雨1天后，邊坡即發(fā)生失穩(wěn)。說(shuō)明降雨嚴(yán)重惡化了邊坡的穩(wěn)定性，所以對(duì)于不穩(wěn)定邊坡主要采用削坡反壓和漿砌石墻分級(jí)護(hù)腳支擋主體方案進(jìn)行綜合整治。除此之外，為了避免降雨下滲的影響，在坡頂塌陷區(qū)外圍布設(shè)漿砌石矩形截水溝一道，用以攔截山坡地表徑流水，坡面植草皮以防治坡面水流下滲。

4）對(duì)廢棄礦渣體，由于亂堆亂放嚴(yán)重，穩(wěn)定性極差。首先采用回收利用原則、礦渣體回填塌陷坑和堆設(shè)攔截壩體，余下礦渣堆采取挖方削坡原則放緩渣堆坡度，在坡體表面進(jìn)行生態(tài)種植技術(shù)改善其穩(wěn)定性。

5）另外，水土流失等問(wèn)題結(jié)合邊坡整治和塌陷坑回填，設(shè)置排水系統(tǒng)和坡面修復(fù)設(shè)計(jì)。同時(shí)對(duì)由于礦山開(kāi)采損害的生態(tài)環(huán)境提出了植草+植樹(shù)的生態(tài)恢復(fù)建議，在改善坡面降雨下滲條件的同時(shí)綠化礦區(qū)。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐曙光.國(guó)外礦山環(huán)境立法綜述[J].國(guó)土資源情報(bào).2009.8:20-24

[2] 朱茜.礦山生態(tài)環(huán)境恢復(fù)機(jī)制理論與制度研究[D].中國(guó)政法大學(xué)優(yōu)秀碩士論文.2006

[3] 琚迎迎.中國(guó)礦山環(huán)境保護(hù)的法律制度研究[D].中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)優(yōu)秀碩士論文.2008

[4] 陳理榮.數(shù)學(xué)建模導(dǎo)論[M].北京郵電大學(xué)出版社, 1999.225-231

[5] SaatyT.L.The analytic Hierarchy Process[M].McGraw-Hill, New York, 1980

[6]Van Dijke J, Van Westen C J.Rockfall azard: A eomorphological application of neighbourhood analysis with ILWIS[J].ITC Journal,1990, 1:40-44

[7] Pachauri A K, Gupta P Video, Chander R.Landslide zoning in a part of the Garhwal Himalayas[J].Environmental Geology.1998,36:3-4

[8] Sitanshu Pandey.Assessment of poential mine disaster with Optimum accuracythrough mine disaster management using GIS[C].13th Annual International Comference and Exhibition on Geospatial Information Technology and Applications.2010.[9] S.Mara and S.N.Vlad.Natrual and technological risk management by priveate insurance in Romania including mining related disasters[C].19th International Mine Water Conference, 2009.South Africa: 967-974

[10] Aleotti P,ChowdhuryR.Landslide hazard ssessment: summary review and new perspectives[J].Bull Eng Geol Env, 1999,58:21-44

[11] 陳愛(ài)欽.礦山常見(jiàn)地質(zhì)災(zāi)害特征及防治[J].中國(guó)錳業(yè).2007.25(1):39-50 [12]肖和平.我國(guó)煤礦的主要地質(zhì)災(zāi)害及防治對(duì)策[J].中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害及防治對(duì)策.2001.12(1):51-54

[13] 嚴(yán)韜, 嚴(yán)學(xué)清.礦山地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)對(duì)策研究 [J].采礦技術(shù).2009.9(6):43-47 [14]王卓理, 耿鵬旭, 王海榮.礦山地質(zhì)災(zāi)害鏈及其斷鏈減災(zāi)實(shí)踐研究[J].地域研究與開(kāi)發(fā).2011.30(5):156-160

[15] 郭付三, 袁巧紅, 殷坤龍, 周春梅.礦山小流域地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害鏈及系統(tǒng)治理技術(shù)研究[J].金屬礦山.2010.406:146-152

[16]郭維君,崔曉艷, 肖桂元, 吳萌.礦山地質(zhì)災(zāi)害主要類(lèi)型及防治對(duì)策研究[J].金屬礦山.2010.410:148-151

[17] 周蕾,劉慧林, 劉志堯, 成湘?zhèn)? 劉敬勇.礦山開(kāi)發(fā)過(guò)程中地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生及其預(yù)防措施[J].礦產(chǎn)保護(hù)與利用.2008.2:39-42

[18] 何興江.地下采礦與地質(zhì)環(huán)境互饋機(jī)理及礦山地質(zhì)環(huán)境治理研究[D].成都理工大學(xué)優(yōu)秀博士論文.2008

[19] 秦定明.礦山地質(zhì)災(zāi)害分析及防治[J].中國(guó)礦業(yè)工程.2009.38(2):29-32

[20] 種可.黃陵礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)研究[D].西安科技大學(xué)優(yōu)秀碩士論文.2009 [21] 李淑艷.撫順市礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害形成機(jī)制與防治對(duì)策研究[D].煤炭科學(xué)研究總院優(yōu)秀碩士論文.2008

[22] 李雨陽(yáng).黑龍江省雙鴨山市礦山地質(zhì)環(huán)境綜合評(píng)估[D].吉林大學(xué)優(yōu)秀碩士論文.2008 [23]趙新卓,焦玉國(guó), 楊仁忠,翟代延,張穎.泰安市礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題及其治理對(duì)策研究[J].河北工程大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）.2009.25(4):77-81

[24]況順達(dá),趙震海.遙感技術(shù)在貴州礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查中的應(yīng)用[J].中國(guó)礦業(yè).2006.15(11):49-52

[25] 劉鳳梅, 曾敏.稀土礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查中的三維遙感技術(shù)研究[J].國(guó)土資源遙感.2011.4:136-139

[26] 李昌存, 陳永理, 張紅超.模糊綜合評(píng)判在某礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)中的用[J].山西建筑.2011.37(6):44-46

[27] 張良建, 盧丙清, 徐佩華, 楊?lèi)?ài)平.基于Geo-Slope方法的危巖體邊坡穩(wěn)定性研究[J].地下空間與工程學(xué)報(bào).2010.6(S2):1587-1590

[28]李振嵩.降雨條件下非飽和土邊坡的穩(wěn)定性分析[D].中山大學(xué)碩士論文.2007 [29]劉國(guó)棟.土水特性對(duì)邊坡滲流及穩(wěn)定性影響的分析研究[D].西安理工大學(xué)

[30]銀曉鵬.降雨條件下的邊坡滲流數(shù)值模擬及穩(wěn)定性分析[D].蘭州理工大學(xué)碩士論文.2008

[31] 武麗.降雨入滲對(duì)邊坡滲透特性及穩(wěn)定的影響研究[D].河海大學(xué)碩士論文.2005 [32]肖慧, 盛建龍, 姚堯.基于Geo-Slope的某尾礦庫(kù)穩(wěn)定性分析.現(xiàn)代礦業(yè).2010.7(7):67-69

[33]林永生.礦山地質(zhì)災(zāi)害的主要類(lèi)型及其防治[J].科技資訊.2012.1:241

[34]歐陽(yáng)純烈, 陳洪德, 朱創(chuàng)業(yè).沈松平礦山公園實(shí)列、特征及建設(shè)意義探討[J].地質(zhì)學(xué)報(bào).2008.28(1):48-51

[35]杜善州.神東礦區(qū)大規(guī)模開(kāi)采的地表移動(dòng)及環(huán)境修復(fù)技術(shù)研究[D]中國(guó)礦業(yè)大學(xué)優(yōu)秀博士論文.2010

[36]鄒儉順.石家莊市井陘礦區(qū)北寨煤礦塌陷區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境修復(fù)工程設(shè)計(jì)[D].吉林大學(xué)優(yōu)秀碩士論文.2010

[37]徐俊.高邊坡開(kāi)挖支護(hù)數(shù)值模擬分析[D].華中科技大學(xué)優(yōu)秀碩士論文.2006 [38]李永忠.福建省安溪縣礦山地質(zhì)災(zāi)害防治對(duì)策淺談[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù).2006.17(3):72-74

[39] 呂憲俊, 連民杰.金屬礦山尾礦處理技術(shù)進(jìn)展[J].金屬礦山.2005.8:1-4 [40]姜培曦, 孟廣濤.等礦山水土流失現(xiàn)狀分析及防治措施[J].礦業(yè)快報(bào).2008.10(10):80-83

[41]王振祥, 汪家權(quán).論安徽省金屬礦山的水土保持對(duì)策[J].安徽大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2004.28(4):74-78

[42]周春梅, 李沛, 虞玨, 李先福.金屬礦山地下開(kāi)采引起地面塌陷的規(guī)律[J].武漢工程大學(xué)學(xué)報(bào).2010.32(1):61-64

[43]張長(zhǎng)敏.煤礦采空塌陷特征與危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)研究[D].中國(guó)地震局地質(zhì)研究所優(yōu)秀博士論文.2009

[44] 程霞.澄合礦區(qū)采空區(qū)地面塌陷危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)[D].西安科技大學(xué)優(yōu)秀碩士論文.2009

[45]劉衛(wèi)國(guó).高陡邊坡危巖體穩(wěn)定性、運(yùn)動(dòng)特征及防治對(duì)策研究[D]..成都理工大學(xué)優(yōu)秀博士論文,2008

[46]林富財(cái).危巖體失穩(wěn)運(yùn)動(dòng)特征與工程防治對(duì)策研究—以康定師專(zhuān)A校區(qū)前山為例[D].成都理工大學(xué)優(yōu)秀碩士論文, 2009

[47]《工程地質(zhì)手冊(cè)》編寫(xiě)委員會(huì).工程地質(zhì)手冊(cè)（第四版）[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社.北京.2010.556-557 [48]唐紅梅, 葉四橋, 祝輝, 李明, 石晉旭, 王昌賢.危巖耦合參數(shù)研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào).2006.25(S1):2642-2648

[49]黃小剛.危巖體發(fā)展破壞機(jī)理與防治措施的可靠性研究[D].重慶交通大學(xué)碩士論文.2011

[50]建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范(GB50330-2002)[S].中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2009 [51]尉希成, 周美玲.支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)(第二版)[M].中國(guó)建筑出版社.2005 [52] 李聞杰.石人溝鐵礦殘采邊坡穩(wěn)定性研究[D].河北理工大學(xué)碩士論文.2009 [53]劉亮.多種分析方法在邊坡穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)中的應(yīng)用研究[D].遼寧師范大學(xué)碩士論文.2011

[54]李景.紫金山金銅礦露采高邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)[D].中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）碩士論文.2010

[55] 常曉軍, 王德偉,唐業(yè)旗.中國(guó)滑坡降雨試驗(yàn)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].沉積與特提斯地質(zhì).2010.30(1):98-102

[56] Bishop A W and Morgenstern N.Stability coefficient for earth slopes.Geotechnique.1960.10(4):164-169

[57] Fredlund D G, Xing A, Fredlund M D and Barbour S L.The relationship of the unsturated soil shear strength to the soil-water characteristic curve.Canadian Geotechnical Journal.1996.33:440-448.[58] Vanapalli S K, Fredlund D G, Pufahl D E and Clifton A W.Model for the prediction of shear strength with respect to soil suction.Canadian Geotechnical Journal.1996.33:379392.[59] 陳麗剛.基于ABAQUS滲流與應(yīng)力耦合作用的邊坡穩(wěn)定性分析[D].

第五篇：有感于寓言《沙礫與金子》

有感于寓言《沙礫與黃金》

在兒子參加了一段時(shí)間的乒乓球訓(xùn)練后，昨天帶兒子去植物園感受一下那里打乒乓球的氛圍。走進(jìn)“有緣人”乒羽俱樂(lè)部，已經(jīng)是熱鬧不已了，有參加羽毛球訓(xùn)練的，有進(jìn)行乒乓球訓(xùn)練的，有自己鍛煉娛樂(lè)的，一向不怎么關(guān)注運(yùn)動(dòng)的我也看得津津有味。那邊的羽毛球訓(xùn)練組中，一名比兒子高不了多少的小男孩非常搶眼，前趨、后撤、反手、扣殺……使我大開(kāi)眼界，小小的羽毛球竟有如此之大的魅力，兒子也開(kāi)始嚷嚷著要學(xué)羽毛球。

要知道任何一項(xiàng)看似風(fēng)光的成績(jī)背后必然都有艱辛的付出，正如我們的新教育實(shí)驗(yàn)，學(xué)生每一項(xiàng)成績(jī)?nèi)〉玫谋澈蠖际抢蠋焸兤D辛而又堅(jiān)持不懈的付出。作為成長(zhǎng)期的青年教師，更是要懷著對(duì)教師職業(yè)的敬畏之心，利用好自身的年齡優(yōu)勢(shì)，不怕苦累，善于學(xué)習(xí)和積累，這樣才能無(wú)愧于自己美好的青春年華。渾渾噩噩，追趕時(shí)尚，一味享受固然沒(méi)錯(cuò)，但等到真的心有余而力不足時(shí)，不要說(shuō)面對(duì)國(guó)家和黨，就是面對(duì)我們的子女，又該怎樣身體力行地做好下一代的教育呢？正如一則寓言：

一隊(duì)商人騎著駱駝在沙漠里行走，突然空中傳來(lái)一個(gè)神秘的聲音：“抓一把沙礫放在口袋里吧，它會(huì)成為金子。”有人聽(tīng)了不屑一顧，根本不信，有人將信將疑，抓了一把放在袋里。有人全信盡可能地抓了一把又一把沙礫放在大袋里，他們繼續(xù)上路，沒(méi)帶沙礫的走得很輕松，而帶了的走得很沉重。很多天過(guò)去了，他們走出了沙漠，抓了沙礫的人打開(kāi)口袋欣喜地發(fā)現(xiàn)那些粗糙沉重的沙礫都變成了黃燦燦的金子。

啟示：在每個(gè)人漫長(zhǎng)的一生中，時(shí)間就像是地上的沙礫，惟有緊緊抓住了時(shí)間的人，才能將這些普通粗糙的沙礫變成可貴的金子。不緊緊抓住時(shí)間的人固然輕松瀟灑，但是他的生命長(zhǎng)河里總是如沙一樣黯淡粗糙，發(fā)不出如金子般燦爛的光輝。在工作生活中，要懂得時(shí)間的重要性，合理充分的利用時(shí)間，創(chuàng)造出應(yīng)有的價(jià)值。試問(wèn)：您抓住了多少呢？