大石桥市南楼经济开发区华子峪镁矿地质灾害治理探讨

大石桥市南楼经济开发区华子峪镁矿地质灾害治理探讨陈福恩（辽宁省化工地质勘查院121000）[e-mail]摘要:大石桥市华子峪镁矿是辽南镁质耐火材料原料基地之一，属低山丘陵及冲积平原区，区内出露的地层有前震旦纪辽河群判甲炉组和大石桥组及第四系地层，由于近年来分散开采，现状矿山地质灾害严重，在矿区的三个区段分别出现了地裂缝、危岩（崩塌）、采空区塌陷等地质灾害，对矿山的正常安全生产形成极大威胁。本文结合矿区的生产实际，针对不同的地质灾害形式分别采取削方、放顶、地表防排水、坑内排水及挡土墙工程治理进行了探讨，并对剥离削坡、放顶的工艺进行了简述。关键词:菱镁矿地质灾害治理地裂缝采空塌陷1.前言华子峪镁矿是辽南镁质耐火材料原料基地之一，经过40余年多家分散开采，矿山地质灾害日渐突出。一些个体矿主在经济利益的驱动下，各自为政，采矿秩序混乱，原始地貌改变很大，造成采矿坑道多层重叠交叉，矿区东南部和西南部已形成地下暗洞，并造成3人陷落死亡，矿区北部已出现地裂缝群组、及易诱发较大的危岩、崩塌灾害。因此，合理利用矿产资源，保障镁质耐火材料的原料供应和基地的正常生产，消除地质灾害事故隐患，恢复矿山生态环境，减轻或避免地质灾害对矿山生产工程安全的危害性及周边环境的影响，对其进行防治，减少灾害损失已势在必行。本文就大石桥市南楼经济开发区华子峪镁矿地质灾害治理方案的几个问题进行探讨，希望得到专家的指教，并在行业相似的矿山治理中可以相互借鉴。2.矿山的现状地质环境本区属千山山系之大青山、大崴子山、三角山山脉，山脉走向为北东东－南西西，为低山丘陵及冲积平原，区内河流不发育，仅有二条小河经过本区之西北及东南，河水流量不大，仅雨季流量较大，终年水流不断。矿区内出露的地层有前震旦纪辽河群判甲炉组和大石桥组及第四系地层，从老至新分别为：前震旦系辽河群判甲炉组（Pt1）；前震旦系辽河群大石桥组（Pt2）；白云岩-菱镁矿段（Pt12），中部白云岩夹千枚岩段（Pt22）；第四系（Q）。矿床内未见大规模岩浆岩出露，仅见有基性浅成的煌斑岩脉。本矿床属轴向NE的复背斜之南翼中的宋家堡子-水泉扭转单斜，该单斜内岩层走向60～70°，在东部岩层扭转，倾向NW，倾角自西向东逐渐变缓，80～50°；以西倾向SE，倾角自东向西逐渐变缓。-1-矿山地质灾害类型及危害矿区现状地质灾害分布在三个区段，分别为A区段（东采区北邦）、B区段(东采区东南)和C区段(东采区西南).各区段地质灾害分别如下：3.1A区段3.1.1地裂缝东采区北帮155米安全平台：自西向东有局部裂缝，长度约为70余米，最宽处十多米，裂缝宽度：2~3公分；中部有大裂缝塌陷坑，缝宽约2米多，长度约为30m，最深处约2.5m。东采区北邦185安全平台：出现局部裂缝，自西向东，基本位置与155平台对称，长度约70多米，宽度15m~20m，裂缝宽度为20~100mm；中部有一长条塌陷坑，深度300~400mm，宽度800~1000mm，长度3m左右，裂缝区域内地面整体下沉100~250mm，崖头边坡有三条裂缝，宽度100mm左右，有局部滑坡迹象。3.1.2危岩、崩塌东采区北邦155m、185m安全平台出现的危岩、崩塌迹象对周围的影响。125m平台道路时常滚落下巨石块，对过往的人员、车辆造成严重威胁。105m～95m平台有采石作业区，对作业人员，设备以及临时工房构成了威胁。3.2B区段采空区塌陷矿区东南部为采空区塌陷隐患区，由于非法采矿已形成地下采空区，采矿过程中已发生过陷落且造成3人死亡，严重威胁矿山生产和人身的安全。3.3C区段东采区南邦有巷道采空塌陷隐患区，为非法采矿所至，现形成坡面的洞窗，对现作业区造成威胁。4.治理工程方案4.1A区段治理工程方案4.1.1剥离方式及运输A区段剥离采用爆破清理方式，剥离施工从西向东纵向推进，边剥离边修路边运输，剥离块段两端点自然平滑尖灭。利用现有的道路及各不同标高安全平台进行运输，个别地方进行简单清理即可。剥离工作以电铲和生产车作业，其作业的最小宽度确定为20m。4.1.2削坡工程设计方案①125m安全平台至155m安全平台块段削坡-2-安全平台，0＋760m剖面至I＋700m剖面间，坐标点（9621，7960）、坐标点（9652，8112），155m安全平台：坐标点（9649，7952）和坐标点（9681，8103）控制，长140m间区段，台阶坡面角65度，设计台阶坡面安全坡角48度。从155平台平台肩部向内缘推进13米，剥离至125平台内缘坡脚，其间形成48度稳定坡脚，剥离石方量29，400m3。155m水平的裂缝区全部被削除，削坡后155m水平的台面宽度大于5m，满足155平台渣石运输道路宽度。②155m安全平台至185m安全平台块段削坡位于155m安全平台至185m安全平台、0＋760m剖面至I＋700m剖面间，坐标点（9649，7952）、坐标点（9681，8103），185m安全平台:坐标点（9673，7951）、坐标点（8094，9700）和坐标点（9707，8028）控制，长110m间区段，台阶坡高30m，台阶坡面角55度左右。a段从185平台平台肩部向内缘推进25米（至地裂缝宽度20、27、28米平均值），剥离至175平台内缘坡脚向内推进10米，其间形成26度稳定坡脚，剥离石方量19250m3。保证155m水平的裂缝区全部被削除，削坡后175m水平的台面宽度大于5m，满足175平台渣石运输需要及其以下水平作业的安全。b段自175平台向内（即平台内缘）推进10米，按38度稳定坡脚剥离至165平台向内（即平台内缘）推进5米，剥离石方量11,000m3；c段从165平台向内（即平台内缘）推进5米，剥离至155平台向外（即平台内缘）5米，其间形成48度稳定坡脚，剥离石方量6，600m3。4.1.3地表排水防渗工程设计方案地表排水防渗工程布置于A区段削坡工程的北侧,E7820～E8115之间，坐标（9747，8103）至坐标（9700，7858）,东端高程为186m，西端高程为170m，全长254m，使A区段削坡工程上坡方向的大气降水汇集于排挡水沟，排泄于露天采场之外西北小河，水的流向为由东向西。集水排水沟采取筑墙形式，排水沟宽0.8m，长度大约254m。修筑排水挡水墙宽0.4米，高度0.8m，浆砌块石，石方量为：81.28m3。4.2B区段治理工程方案设计本区段为采空塌陷区，遗弃坑道由于长期遗弃，大量积水，顶板开裂，塌落冒顶、掉块十分危险。采空区底板标高为：81.6m，顶板标高为88.4m，上覆顶板厚度由88.4m到124m，最小厚度为4m，最大厚度为35.4m，B区段治理范围88m水平至124m水平、-I－3m剖面至0＋50m剖面区域，长170m，宽90m。治理方法采用运输道修好后，从塌陷窗口开始放顶、运渣纵向推进，根据具体情况采用放顶治理、渣石外运的方案。对采空区上覆岩体实施-3-放顶崩落，设计两侧稳定坡脚56度、后方稳定坡脚60度，在坡顶设5m宽的安全平台。计算石方量11.92万m3。4.2.1放顶及削坡工程设计方案①一号采场放顶及削坡工程设计方案：位置：坐标点（9506，8330）至坐标点（9430，8365）区间块段，长60m，宽度70m，厚度4~35.45m，放顶石方量84000m3；②二号采场放顶及削坡位置：坐标点（9403，8242）至坐标点（9416，8272）区间块段。长度40m，宽度13m，厚度4.3m～11.45m，放顶方量5200m3；③巷道放顶及削坡位置：坐标点点（9385，8280）至坐标点点（9392，8284）区间块段。长度130m，宽度8m，厚度11.45m，放顶方量29000m3；4.2.2废弃坑道排水工程设计方案废弃坑道长期大量积水，水深6m，积水量2.7万m3。在放顶工程中实施采空区积水排放，排水方法为水泵抽取管路外送。铺设排水管路1.5km，配备相应排水设施。水排至矿区西北部小河。4.3C区段治理工程设计方案C区段位于138m安全平台至160安全平台、E8230～E8385、N9360～N9529间，平均长50m，宽15m。其范围较小，孔洞高2.2m。4.3.1放顶治理工程设计方案从揭露废弃巷道口（顶板102m标高）向里推进15m，向两侧扩展平均宽度50m（65m～40m），剥离正面形成60度稳定坡脚（与岩层倾角相同），两侧形成56度稳定坡脚。该区剥离削坡范围较小，石方量不大。总剥离石方量7,500m3。4.3.2挡土墙工程设计方案在C区段新的废弃坑道口附近修筑挡土墙，阻挡崩塌掉块。修筑的挡土墙长60米，底宽1.0米，顶宽0.50米，高2.50米，浆砌块石，里直外斜。挡土墙体积112.5m3。5.剥离削坡、放顶的工艺实施过程5.1采装及运输设备①穿孔设备；CM351潜孔钻，CHA660潜孔钻；②铲车装运：CAT330液压挖掘机，原则上可用各种型号的液压挖掘，用于挖装、甩方，清理边坡；-4-③运输设备：ZZ3322M2P40斯太尔汽车，BJ374北京汽车，CQ30290红岩汽车等，该类车爬坡能力大、转弯半径小；④辅助设备：VHP700空压机，T-220推土机。5.2剥离削坡放顶辅助修路工作①剥离削坡运输道路主要使用125、154、185安全平台，局部需要清理，工作量不大；②坑道塌落治理（放顶），需修50米运输道路，开石方量1020m3；5.3剥离削坡放顶及排土工艺顺序①剥离削坡及排土工艺顺序剥离削坡要充分结合矿山露天采场边坡结构特点，125-154剥离体上段，要利用154平台运输，下段要利用125平台运输；154-185剥离体上段，要利用185平台运输，下段要利用154平台运输，边剥离边形成运输道路。②坑道坍塌放顶治理及排土工艺顺序首先修筑外运斜坡路及矿坑排水，充分利用废弃采场装运。参考文献[1]刘传正，《地质灾害勘查指南》［M］.北京地质出版社2000[2]任致远，2004年，《地质灾害防治条例实施手册》［M］.合肥.安徽文化音像出版社[3]潘懋李铁锋，《灾害地质学》北京北京大学出版社会2002[4]张幼蒂，《采矿系统工程》［M］.北京地质出版社2000[5]徐永圻，煤矿开采学，中国矿业大学出版社，1990SubvalleymagnesiumoreofChinaofeconomicdevelopmentzoneofsouthfloorofDashiqiaoManagethediscussioningeologicalcalamityChenFuEnReconnoitretheinstituteinLiaoningProvincebuildingsitequality121000AbstractDashiqiaocityChinasubvalleymagnesiumoredistantthesouthmagnesiarefractorymaterialrawmaterialsiteoneof,belongtolowmountainsandhillsandalluvialplaindistrict,theSinianPeriodLiaoheRivergroupsentencetofirststovegroupandDashiqiaogroupandfourthstratabeforedistrictstratumrevealedtoproducehave,becausedisperseandexploitinrecentyears,currentsituationminegeologicalcalamityserious,threesectorpersonwhoappearcrackrespectively,endangerrock(collapse)