劉夢(mèng)奇，馮 曲

吉林省第二地質(zhì)調(diào)查所，吉林 吉林市，132013

1 治理區(qū)環(huán)境地質(zhì)概況

1.1 地理位置及交通

治理區(qū)位于磐石市明城鎮(zhèn)北1.5 km處磐石—吉林公路旁。地理座標(biāo)：東經(jīng)：126°00′05″；北緯：43°12′45″。

該區(qū)距磐石市約33 km，距吉林市約105 km，有磐石—吉林公路相連，交通方便。（見(jiàn)圖1）。

1.2 地形地貌及氣候

本區(qū)為低山丘陵區(qū)，最高處海拔303.5m，最低處270m，高差33m。山坡坡度在10°～17°之間。

本區(qū)屬北寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，春季干旱少雨，夏季濕熱多雨，秋季涼爽，天氣晴朗，冬季寒冷漫長(zhǎng)。多年平均氣溫在3.5 ℃左右。一月份氣溫最低，極端最低氣溫為-40.4 ℃（2001年1月13日）；七月份氣溫最高，極端最高氣溫37.8 ℃（1997年7月24日）；多年平均降水量677.4mm，年最大降水量918.8mm（2005年），日最大降水量142.0mm（1989年7月22日）；降水多集中在6～8月份，占全年降水量60%以上；多年平均蒸發(fā)量1 362.4mm；最大凍土深度1.70m；常年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)和西南風(fēng)，最大風(fēng)速8m/s。

本區(qū)地震基本烈度為Ⅵ度區(qū)。

1.3 治理區(qū)地質(zhì)概況

（1）地層：本區(qū)及其附近出露的地層為石炭系下統(tǒng)鹿圈屯組碎屑巖段。由灰黃色粉砂巖、頁(yè)巖、長(zhǎng)石石英砂巖夾灰?guī)r透鏡體組成。巖層近南北走向，向西傾，傾角40°左右。

（2）礦體：礦體為含硅質(zhì)結(jié)核灰?guī)r，在區(qū)內(nèi)出露長(zhǎng)190m，寬120m?，F(xiàn)礦體已基本開(kāi)采完畢，剩余部分屬風(fēng)化強(qiáng)烈、質(zhì)量達(dá)不到要求的圍巖。

（3）區(qū)域構(gòu)造特點(diǎn)：本區(qū)位于內(nèi)蒙—大興安嶺褶皺系；吉林褶皺帶；吉林復(fù)向斜南西翼。

圖1 吉林省磐石市姚財(cái)白灰廠石灰?guī)r礦礦山地形地質(zhì)圖Fig.1 Topographic and geologicmap of Yaocai lime factory limestonemine in Panshi City, Jilin Province

區(qū)域構(gòu)造以北東向及北西向褶皺及斷裂為主。受區(qū)域構(gòu)造作用影響，區(qū)內(nèi)巖石中節(jié)理裂隙非常發(fā)育，破壞了基巖的穩(wěn)定性。

（4）水文地質(zhì)條件：該礦為露天開(kāi)采礦山，最低開(kāi)采標(biāo)高高于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面，含水層為基巖裂隙水，富水性弱，采場(chǎng)充水來(lái)源主要為大氣降水?？梢宰匀皇韪?。礦山雖然位于黃河水庫(kù)邊，如開(kāi)采深度不低于侵蝕基準(zhǔn)面以下，水庫(kù)對(duì)礦山無(wú)影響。礦山水文地質(zhì)條件屬簡(jiǎn)單型。

（5）工程地質(zhì)條件：該礦所采礦石為石灰?guī)r，屬較堅(jiān)硬巖石，區(qū)內(nèi)沒(méi)有較大斷裂通過(guò)，巖石中節(jié)理、裂隙不發(fā)育，巖石穩(wěn)固性較好。礦體頂部腐植土層和殘坡積層厚約2m，屬松散巖土類(lèi)，穩(wěn)固性差，易出現(xiàn)土質(zhì)滑坡，應(yīng)進(jìn)行剝離。礦山工程地質(zhì)條件屬簡(jiǎn)單型。

1.4 治理區(qū)主要環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題

（1）該石場(chǎng)于2007年閉坑停采?，F(xiàn)留有兩個(gè)采場(chǎng)，西側(cè)采場(chǎng)緊靠公路，采場(chǎng)南北長(zhǎng)130m，東西寬55～75m，占地面積約9 000m2。南側(cè)采場(chǎng)面臨黃河水庫(kù)，東西長(zhǎng)270m，南北寬30～70m，占地約14 850m2。西側(cè)采場(chǎng)有一處開(kāi)采殘留下的強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r山包，該山包與周?chē)匀痪坝^極不協(xié)調(diào)。南側(cè)采場(chǎng)有一個(gè)采深超過(guò)黃河水庫(kù)最低水位線的采坑，采坑內(nèi)最深處達(dá)4～5m，現(xiàn)坑內(nèi)全部為積水。

（2）西側(cè)采場(chǎng)掌子面最高處達(dá)25m，南側(cè)采場(chǎng)掌子面最高處達(dá)26m，兩側(cè)采場(chǎng)邊坡角均大于70°，隨時(shí)有出現(xiàn)崩塌的可能。

2 境整治設(shè)計(jì)要點(diǎn)

依據(jù)有關(guān)部門(mén)要求，對(duì)姚財(cái)白灰廠石灰?guī)r礦進(jìn)行環(huán)境治理，將其重建成一個(gè)與當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境相和諧的生態(tài)系統(tǒng)。其設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：

（1）治理與復(fù)綠相結(jié)合，邊治理、邊復(fù)綠。

（2）將西側(cè)采場(chǎng)殘留的山包全部撤掉。

（3）對(duì)南側(cè)采場(chǎng)內(nèi)深坑采取回填方式將其墊平。

（4）對(duì)兩個(gè)采場(chǎng)高陡邊進(jìn)行撤坡治理，治理順序由上至下分水平臺(tái)階式安全剝離。

（5）治理地段為西側(cè)采場(chǎng)和南側(cè)采場(chǎng)。

2.1 環(huán)境治理要素

（1）場(chǎng)地平整：西側(cè)采場(chǎng)將開(kāi)采殘留下的山包撤平至275m標(biāo)高。將南側(cè)采場(chǎng)位于黃河水庫(kù)邊，黃河水庫(kù)最高水位為270～271m標(biāo)高，擬將南側(cè)采場(chǎng)回填至273～274m標(biāo)高。

（2）邊坡治理：①臺(tái)階高度：10m；②臺(tái)階邊坡角：50°；臺(tái)階寬：5m；最終邊坡角：34°

2.2 復(fù)綠方案

場(chǎng)地平整后可做為工業(yè)、商業(yè)或農(nóng)業(yè)用地。撤坡后的臺(tái)階設(shè)置植生槽，回填腐殖土，種植一些灌木和藤科植物。平臺(tái)邊部種植灌木，內(nèi)側(cè)種植上爬類(lèi)植物。

2.3 排水系統(tǒng)

邊坡坡頂設(shè)截水溝，坡底設(shè)排洪溝，各平臺(tái)設(shè)排水溝，截水溝和各平臺(tái)排水溝的雨水通過(guò)急流槽流入排洪溝，導(dǎo)入黃河水庫(kù)中。

3 治理實(shí)施方案

3.1 治理方法

姚財(cái)石場(chǎng)位于磐石—吉林公路邊，過(guò)往行人和車(chē)輛均可看到殘缺的山體和人工破壞跡象。為改善環(huán)境現(xiàn)狀擬對(duì)本區(qū)采用剝離和回填等方法進(jìn)行環(huán)境重建。

（1）剝離境界：①為了達(dá)到與周?chē)h(huán)境和諧，設(shè)計(jì)西側(cè)采場(chǎng)進(jìn)行殘留山包和邊坡剝離。剝離范圍南北長(zhǎng)130m，東西寬120m，面積12 800m2。②南側(cè)采場(chǎng)進(jìn)行邊坡剝離和采坑回填。剝離和回填范圍東西長(zhǎng)280m，南北寬80m，面積18 200m2。

（2）臺(tái)階高度的確定：本區(qū)巖石內(nèi)摩檫角大約在60°～65°之間，巖石堅(jiān)固系數(shù)f=5～6左右。軟化系數(shù)在0.8～1.0左右。根據(jù)巖石內(nèi)摩角，將臺(tái)階邊坡角定為50°，將臺(tái)階高度確定為10m是穩(wěn)定的。

（3）臺(tái)階寬度的確定：由于采場(chǎng)掌子面最大高度只有26m，所以西側(cè)采場(chǎng)只剝離一個(gè)臺(tái)階。南側(cè)采場(chǎng)西段設(shè)計(jì)剝離兩個(gè)臺(tái)階，東段設(shè)計(jì)剝離一個(gè)臺(tái)階。

（4）最終邊坡角的確定：根據(jù)巖石堅(jiān)固系數(shù)和內(nèi)摩擦角，確定各臺(tái)階邊坡角為50°。治理后的最終邊坡角以不大于34°為宜。

3.2 剝離量估算

為了求算全區(qū)剝離量及回填量，在全區(qū)設(shè)計(jì)了8條剖面，這些剖面除第8剖面以外，全部平行排列。所以采用平行斷面法進(jìn)行剝離量和回填量估算。估算結(jié)果見(jiàn)下表：（見(jiàn)表1）

全區(qū)總剝離量為73 924m3，回填量56 787m3。在剝離過(guò)程中可以回收約15%的普通建筑毛石，總計(jì)約1.1萬(wàn)立方米。這些毛石可以用作砌筑排水溝渠。

3.3 施工方案

本區(qū)地層巖性為石灰?guī)r，屬較硬巖層，在治理施工過(guò)程中，需穿孔爆破。先由測(cè)量單位，測(cè)出場(chǎng)地剝離標(biāo)高位置和回填標(biāo)高位置及邊坡臺(tái)階的具體位置，之后進(jìn)行爆破由上向下逐臺(tái)階剝離。

4 水土保持設(shè)計(jì)

4.1 水土流失預(yù)測(cè)

本區(qū)屬丘陵區(qū)，比高33m，地形坡度10°～17°，地形較平緩。本區(qū)匯水面積約0.08 km2，暴雨頻率1/10左右。裸露的臺(tái)階及斜坡水平投影面積達(dá)0.03 km2，這些裸露面極易被水流沖蝕，尤其是表土層被破壞后，泥土被雨水沖刷外流，形成水土流失，按土壤侵蝕模數(shù)40 000 t/km2計(jì)算，每年流失量預(yù)計(jì)可達(dá)1 200 t。

4.2 水土流失防治的設(shè)計(jì)原則

（1）采取措施，確保邊坡穩(wěn)定，尤其是處于風(fēng)化層及表層中的永久性邊坡穩(wěn)定，不被雨水沖刷。做到邊治理，邊綠化，治理與水土保持同步進(jìn)行的原則。

（2）工程措施與生物措施相結(jié)合的原則。

（3）因地制宜，因害設(shè)防，盡量減少治理復(fù)綠過(guò)程中可能造成的水土流失影響。

4.3 水土流失防治措施

（1）工程措施：①沿剝離區(qū)邊緣2～5m 布置截水溝，防止山坡水流向坡面。截水溝斷面為0.5m×0.5m ，梯形漿砌片石結(jié)構(gòu)。②剝離完畢后，在各臺(tái)階上沿巖面坡底布置排水溝。排水溝斷面為0.5m× 0.5m，矩形漿砌片石結(jié)構(gòu)。③每隔50～100m修建一條坡面泄水溝（急流槽），急流槽斷面為0.8m×0.8m，梯形漿砌片石結(jié)構(gòu)。④最終坡底布置排洪溝，排洪溝斷面為1.0m× 1.0m，梯形漿形漿砌片石結(jié)構(gòu)。

（2）生物措施：①植物槽，每完成一個(gè)臺(tái)階，在平臺(tái)上修建植生槽，外側(cè)修建漿砌毛石擋堤（堤高1.20m）槽內(nèi)回填0.8～1.2m厚的腐植土，營(yíng)建植物生態(tài)環(huán)境。②噴混植生，臺(tái)階邊坡處用噴混植生技術(shù)進(jìn)行強(qiáng)制綠化。該技術(shù)是利用特制噴混機(jī)械將土壤有機(jī)質(zhì)、肥料、保水劑、植物種子、粘合劑等混合干料攪拌均勻后加水噴射到巖面上，形成一層即保障植物生長(zhǎng)發(fā)育、 而種植基質(zhì)又不被沖刷的多孔穩(wěn)定結(jié)構(gòu)層，從而達(dá)到快速恢復(fù)地表植被。③植物品種配置在臺(tái)階平臺(tái)以種植灌木為主，在有條件的情況下可種植一些果樹(shù)。臺(tái)階邊坡易種植一些爬藤植物，如爬山虎類(lèi)。

表1 剝離量、回填量計(jì)算表Table 1 Calculation table of stripping and back fi ll amount

5 治理成本預(yù)算

本次環(huán)境治理，包括撤坡、平整場(chǎng)地、復(fù)綠及水土保持4個(gè)方面，其治理成本預(yù)算如下：

（1）撤土石方73 924m3（單價(jià)15元/m3）110.88萬(wàn)元；

（2）回填土石方56 787m3（單價(jià)15元/m3）85.18萬(wàn)元；

（3）修筑0.5×0.3×0.3m 排水溝450m（單價(jià)180元/m ） ,共計(jì)8.10萬(wàn)元；

（4）修筑0.5×0.4×0.3m 急流槽150m（單價(jià)240元/m ） ,共計(jì)3.60萬(wàn)元；

（5）修0.8×0.6×0.5m 排洪溝 600m（單價(jià)270元 /m） ,共計(jì)16.20萬(wàn)元；

（6）涵洞200m(單位5000元 /m) ,共計(jì)100.00 萬(wàn)元；

（7）撒播草子9 000m2（7.2元/m2） ,共計(jì)6.48萬(wàn)元；

（8）植樹(shù)1200棵（5元 /棵） ,共計(jì)0.60萬(wàn)元。總計(jì)： 331.04萬(wàn)元。

[1] 吉林省地質(zhì)礦產(chǎn)局.吉林省區(qū)域地質(zhì)志[M]．北京：地質(zhì)出版社，1989．

[2] 吉林省第二地質(zhì)調(diào)查所. 吉林省磐石市姚財(cái)白灰廠石灰?guī)r礦儲(chǔ)量核實(shí)報(bào)告[R].2002

[3] 中冶集團(tuán)長(zhǎng)沙冶金設(shè)計(jì)研究總院深圳分院.羅定第五石場(chǎng)整治復(fù)綠工程整治復(fù)綠設(shè)計(jì)[R].2004