建筑用白云岩矿采石场掌子面治理方法与技术

建筑用白云岩矿采石场掌子面治理方法与技术

赵灏

赵灏ZHAOHao

（河北省保定地质工程勘查院，保定071051）

（BaodingGeologyEngineeringExplorationInstituteofHebeiProvince，Baoding071051，China）

摘要：本文根据工程实践，阐述了河北省满城县建筑用白云岩矿采石场掌子面治理方法与技术，对工程取得的成功经验及工程中存在的问题进行了分析和阐述，与业内同行进行探讨，并提出作者建议。Abstract:Basedontheengineeringpractice,thispaperexpoundstheconstructiondolomiteorequarryfacemanagementmethodsandtechnologyinManchengofHebei.Thesuccessexperienceandproblemsinengineeringareanalyzedandexpounded,hopingtodiscusswithpeersandtheauthor'ssuggestionsareputforward.

关键词：掌子面危岩清理；掌子面绿化；矿山地质环境Keywords:facedangerousrockcleaning；facegreening；minegeologicalenvironment

中图分类号院TU45文献标识码院A文章编号院1006-4311（2014）07-0135-02

引言

河北省满城县建筑用白云岩露天矿山，因采矿活动形成的掌子面均为高陡岩质边坡，边坡高度一般在20m耀100m，边坡角度一般在45毅耀75毅，边坡上一般未留开采平台，多为一坡到底。矿山爆破开采在掌子面表层均遗留了厚薄不一、大小不等的危岩体，易发生崩塌或掉块，而未受爆破震动影响的岩层其稳固性好，岩石坚硬。

掌子面治理工程一般首先必须进行危岩清理工作，其次是对掌子面实施开槽种植池、穴或种植台阶等进而实施植被绿化重建工作。由于掌子面岩层岩石坚硬，工作面高且狭窄，在掌子面上开凿种植池或种植台阶十分困难，但掌子面与周边环境极不协调且存在崩塌地质灾害隐患，是矿山地质环境治理工程必须重点治理的区域。因此，掌子面治理工程既是矿山地质环境治理工程的治理难点又是治理工程的重点，选择有效、合理的治理方法与技术十分重要。本文根据工程实践，对相关矿山地质环境掌子面治理工作方法与技术进行总结，对取得的成功经验及工程中存在的实际问题进行分析和阐述，与业内同行进行探讨，并提出作者建议。

1掌子面危岩清理

掌子面危岩清理的目的包括两个方面，一是尽可能消除掌子面易发生崩塌或掉块所产生的地质灾害隐患，另一方面是保证掌子面及掌子面下部采矿平台生态重建工程施工安全，能否达到预期的清理效果，与选择的清理方法和采用的清理技术有直接关系。

1.1危岩清理方法与技术掌子面危岩清理主要包括两个方面：一是清理残存在掌子面岩坎、岩腔或裂缝中的块石和碎石；二是清理受爆破震动影响或被裂隙切割形成的危岩体。河北省满城县矿山地质环境治理工程设计一般根据掌子面的高度、危岩体数量和规模大小、坡面和坡顶松散物情况，综合考虑确定了清危方法和工艺。一般根据危岩实际情况，掌子面岩坎、岩腔或裂缝中的块石和碎石，设计多采用蜘蛛侠人工清理方法，主要工具为撬杠和锹镐；受爆破震动影响或被裂隙切割形成的危岩体，因需清理量大，设计多采用搭设综合脚手架人工清理方法，主要工具为撬杠和千斤顶。

1.2危岩清理工作存在的问题及建议人工结合机械手段清理危岩的方法，优点是投入少，相对比较安全；缺点是坡面的大块石、受爆破震动及裂隙切割形成的危岩体，因其体积大、需清理量大，很难彻底清除，致使部分地段仍留有安全隐患。因此，为彻底消除掌子面崩塌地质灾害隐患，对人工无法有效清除的较为集中的危岩体，建议在设计之初即聘请具有相关资质的单位编写爆破专项设计，在确保安全的前提下采取浅孔爆破法实施危岩清理工作，对公路、村庄周边，爆破法可能影响交通运输及村民安全的区域建议利用膨胀水泥实施危岩清理工作。对坡面残留的人工无法清除的孤立大体积块石，建议采用挂网喷浆等方式进行加固。

2掌子面绿化

掌子面绿化工程一般分掌子面顶部、掌子面和掌子面底部三个区域，其中掌子面顶部和底部绿化工程方法技术比较成熟，掌子面绿化工程方法技术则在不断的探索与完善之中。

2.1掌子面顶部绿化方法与技术河北省满城县矿山地质环境治理工程设计掌子面顶部绿化方法技术，一般是在掌子面坡顶距离掌子面1.0m处开挖宽度50cm、深度60cm的种植槽，回填底土和肥土后在种植槽内每延米栽植3年生爬山虎幼苗3棵，利用爬山虎耐旱、耐贫瘠、速生、固土能力强、攀爬力强的特性，短期内达到有效遮挡掌子面上部区域的目的。

掌子面顶部绿化种植槽开挖设计多采用人工与手持式风钻相结合的方法，回填土多采用人工搬运和小型升降机搬运人工回填的方法，爬山虎浇水养护则多采用滴灌的方法。实践证明，只要严格按照设计采取上述绿化方法技术进行掌子面顶部绿化，均可取得良好的治理效果。

2.2掌子面底部绿化方法与技术河北省满城县矿山地质环境治理工程设计掌子面底部绿化方法与技术，一般是在掌子面底部坡积裙下方采用干砌石砌筑宽度50cm、深度60㎝的种植池，回填底土和肥土后在种植池内每延米栽植3年生爬山虎幼苗3棵，利用爬山虎耐旱、耐贫瘠、速生、固土能力强、攀爬力强的特性，短期内达到有效遮挡掌子面底部区域的目的。

掌子面底部绿化种植池砌筑及回填土多采用人工方法，爬山虎浇水养护则多采用滴灌的方法。实践证明，只要严格按照设计采取上述绿化方法技术进行掌子面底部绿化，一般可以取得良好的治理效果。但工程部分部位亦可能发生因雨水冲刷造成种植池内回填土流失进而造成爬山虎面积性枯萎死亡的现象。因此，掌子面底部绿化种植池采用干砌石砌筑的设计欠妥，建议对干砌石砌筑的种植池进行M10砂浆勾缝，或采用浆砌法进行砌筑。

2.3掌子面绿化方法与技术河北省满城县矿山地质环境治理工程，设计掌子面绿化方法与技术一般有以下几种，归纳总结如下：

淤局部生态袋绿化。掌子面局部生态袋绿化是指利用掌子面上有利于土壤储存，并能为植物生长提供稳定生长条件的岩腔、较大裂缝和岩坎，采用生态袋绿化技术对掌子面进行的局部绿化。以京昆高速沿线（保定段）矿山环境治理一期项目A包为代表工程，设计要求在掌子面上容土体积不小于0.8m3的岩腔、较大裂缝、岩坎中码放生态袋，并使其牢固在掌子面上。生态袋绿化厚度50cm，其中基层30cm，表层20cm。装袋基材一般由泥碳土50%、种植土20%、草纤维8%、木屑（或谷糠、蘑菇肥）12%、保水剂5%、粘合剂1%、速效缓释肥2%组成。生态袋表层为拌和种子的基材，每立方基材拌和植物种子100g耀125g（按种子用量20g耀25g/m2计算），由草（含草花）及灌木种子组成，其中前者60%，后者40%。草（含草花）种子一般选择狗尾草、虎尾草、阿尔泰紫菀、苍耳、节节草、鹅冠草、白草等，灌木选择胡芝子、黄刺梅、酸枣等耐旱耐高温的植物。生态袋稳固之后，再在生态袋上栽植荆条或爬山虎幼苗。工程实践表明，局部生态袋绿化方法的优点是需投入的人力物力较少，缺点是采用此技术需要掌子面上有足够的岩腔、较大裂缝或岩坎，绿化覆盖率一般仅可达到10%左右。在高陡掌子面上放置生态袋，施工非常困难，且放置的生态袋日久天长易老化破裂，雨天易造成水土流失，致使局部生态袋绿化工程失败。

于机械法开凿种植池或种植台阶绿化。以满城县抱阳山风景区白云岩矿采石场治理恢复工程施工项目为代表工程，设计掌子面绿化工程为在掌子面上利用凿岩设备凿取种植池，“品”字形布置，种植池间距2m，行距不大于12m，种植池长、宽、深基本规格为1m伊1m伊1m，然后在种植池内覆土种植爬山虎。

以京昆高速沿线（保定段）矿山地质环境治理恢复施工A包为代表工程，设计掌子面绿化工程为在掌子面上利用凿岩设备等距（6m）开凿种植台阶，开凿台阶宽度一般0.6m，高一般0.8m，台阶上砌筑种植池，外缘用M10水泥砂浆砌筑水泥砖池壁，壁厚0.12m，高度0.4m，然后在种植池内覆土，前后栽植爬山虎两排，每延米栽植爬山虎幼苗5棵，以达到垂直绿化的目的。工程实践表明，在高陡掌子面上利用凿岩设备开凿种植池或种植台阶，因岩石坚硬、施工空间狭小，施工十分困难，最终虽能取得一定的绿化效果，但存在诸多不确定性。笔者认为，属较保守（回避爆破施工方案）、较理想化（对施工方法的困难程度估计不足）设计方案，实际施工很难达到预期的设计效果。因此，建议掌子面绿化方法技术设计充分尊重凿岩机开槽种植池或种植台阶困难极大的客观事实，在设计之初即聘请具有相关资质的单位实地勘查工程区各掌子面的实际情况，经爆破专家论证，对爆破施工不存在安全隐患的掌子面，尽量采取爆破手段进行种植池或种植台阶开凿。爆破法台阶开凿可根据掌子面的实际情况，15m开凿一个台阶，开凿后掌子面各台阶边坡角度保持在500以下，种植平台宽度3m耀5m。完成种植台阶开凿后在各种植平台靠近平台边缘1.0m的位置砌筑浆砌块石挡墙，墙高0.6m，墙宽0.4m，回填肥土后前后种植爬山虎各一排，以达到全面绿化掌子面的目的。对于爆破手段确有可能影响周边公路、村庄安全的掌子面，掌子面顶部区域可采取在掌子面顶部种植爬山虎的方式进行遮挡，掌子面底部区域可采取在掌子面底部种植爬山虎结合在采矿平台上种植高大乔木的方式进行遮挡，掌子面中部则可利用高大广告牌或采用M10砂浆抹面后书写宣传标语的方式进行遮挡，既可达到美化矿山环境的目的，又可起到招商、宣传党的政策的目的。

盂钻孔洞穴绿化。为探索更为有效、可行的掌子面绿化方法与技术，有关单位技术人员提出了钻孔洞穴的掌子面绿化方案，具体方法是利用普通的打孔设备在掌子面上实施钻孔作业（钻孔间距1m、深度0.6m），在钻孔中回填肥土后种植爬山虎。钻孔洞穴绿化法仅在某掌子面下部区域实施了小面积实验，由于实验工程位于掌子面底部，便于浇水养护，爬山虎成活率可达95%以上，绿化面积可达40%以上。如采用钻孔洞穴法绿化掌子面，由于掌子面均为高陡边坡，实际施工时需搭设人工脚手架，施工难度较大，掌子面上部绿化工程浇水养护亦有一定难度，能否达到实验工程这样的绿化效果，尚有待工程检验。

3结论

矿山地质环境保护与恢复治理工程在全国仍处于初步探索阶段，河北省满城县建筑用白云岩矿开采后遗留的矿山地质环境问题复杂多样，特别是高陡掌子面的治理，难度巨大。尚需广大业内同行不断总结完善，以创新、拓展掌子面治理的新方法、新技术，使矿山地质环境掌子面治理工程达到更好的治理效果。

本文观点只代表作者个人的经验总结和粗浅认识，其中难免有错谬之处，敬请业内专家和同仁批评指正。

参考文献：

[1]DZ/T0223-2011，矿山地质环境保护与恢复治理方案编制规范[S].

[2]DZ/T0219-2006，滑坡防治工程设计与施工技术规范[S].

[3]张荣军.关于矿山地质环境恢复治理的几点思考[J].资源导刊，2007(10).