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1地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)

響水山礦區(qū)原有的小山丘之中,場(chǎng)地平整已削高填低,造成場(chǎng)地土體裸露和局部人工邊坡,但人工開挖邊坡高度小于5m,廠場(chǎng)地大部分為挖方地基,人工填土地基范圍小,填土層厚度僅0.50～3.50m,自然斜坡和人工邊坡穩(wěn)定性較好,未見崩塌、滑坡、地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害。地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)根據(jù)響水山開采設(shè)計(jì)方式和廠工程建設(shè)方案,結(jié)合源地的地質(zhì)環(huán)境條件,深部開采可能引起地下水位下降、質(zhì)污染;地面廠建設(shè),可能引發(fā)地基不均勻沉降、邊坡失穩(wěn)等地質(zhì)環(huán)境問題和地質(zhì)災(zāi)害。地下水位下降,由于采用鉆井和地下深部取水的方式,開采的過程即為抽取地下水的過程,長期抽取深部地下水,將在礦區(qū)及其附近一定范圍內(nèi)形成地下水降落漏斗。根據(jù)的來源和含水層(主要指F2斷裂帶)的分布及走向,預(yù)測(cè)井開采后,可能形成的降落漏斗主要沿著F2斷裂帶的走向方向形成一個(gè)橢圓形的地下水降落漏斗。經(jīng)計(jì)算,不同降深抽水可能形成的橢圓形降落漏斗最大影響半徑達(dá)到160～308m。該礦山設(shè)計(jì)允許開采量為90m3/d,根據(jù)抽水試驗(yàn)資料實(shí)測(cè)的動(dòng)水位深度為37.20m,經(jīng)計(jì)算最大影響半徑為160m,其水位降低影響范圍為320m。在嚴(yán)格限制抽水量的條件下,地下水位降低的范圍小。另外,由于礦泉含水層上覆有27.30m的殘積土覆蓋層,地下水來源主要為深部F2斷裂帶中的地下水,深部開采引起地面沉降或地面變形的可能性很小。由于開采過程中引起的地下水位降低的影響范圍小,引起地面沉降和地面變形的可能性很小,因此,預(yù)測(cè)開采過程中造成的地下水位下降影響小。質(zhì)污染,由于開采,造成降落漏斗范圍內(nèi)的地下水位降低,同時(shí)也造成降落漏斗范圍內(nèi)地下水的水力坡度變陡,并加快了地下水的流速,同時(shí)在降落漏斗范圍內(nèi)可能浸入部分第四系地下水源,地面污染物有可能通過第四系含水層向下補(bǔ)給深部。但因響水山源地及其外圍地表花崗巖風(fēng)化殘積土層厚度大,殘積土中粘性土含量高,土層透水性差,吸附能力強(qiáng),對(duì)地面污染物和地表污染水具有較好的阻隔效果,因此在保護(hù)好補(bǔ)給區(qū)地質(zhì)和自然生態(tài)環(huán)境的前提條件下,預(yù)測(cè)質(zhì)污染的影響小。地基不均勻沉降,由于場(chǎng)地平整,存在挖方和填土兩種不同工程地質(zhì)性質(zhì)的地基,人工填土厚度0.50～3.50m,厚薄之間將可能造成地面不同程度的沉降、或產(chǎn)生地面裂縫,嚴(yán)重者可能造成新建建筑物墻體開裂,門窗歪斜等,影響到建筑物的正常使用。但由于人工填土總體來看厚度薄,容易采取措施穿越處理,且地基處理的技術(shù)成熟、成本較低。因此,預(yù)測(cè)地基不均勻沉降對(duì)礦山工程建設(shè)影響小。邊坡失穩(wěn),響水山廠場(chǎng)地平整后,人工邊坡主要分布于場(chǎng)地東北部、東南部和南部,其邊坡參數(shù)。按圓弧滑動(dòng)法,將邊坡的穩(wěn)定性計(jì)算如下:(注:采用《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》中公式)計(jì)算公式SK為邊坡穩(wěn)定性系數(shù);ic為第i計(jì)算條塊滑動(dòng)面上土的粘結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(kPa);i為第i計(jì)算條塊滑動(dòng)面上巖土的內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值;il為第i條塊滑動(dòng)面長度(m);表1人工邊坡參數(shù)統(tǒng)計(jì)表iθ,iα為第i計(jì)算條塊底面傾角和地下水位面傾角;iG為第i計(jì)算條塊單位寬度土體自重(kN/m);Gbi為第i計(jì)算條塊滑體地表建筑物的單位寬度自重(kN/m);Pwi為第i計(jì)算條塊單位寬度的動(dòng)水壓力(kN/m)iN為第i計(jì)算條塊滑體在滑動(dòng)面法線上的反力(kN/m);iT為第i計(jì)算條塊滑體在滑動(dòng)面切線上的反力(kN/m);R為第i計(jì)算條塊滑動(dòng)面上的抗滑力(kN/m);計(jì)算參數(shù)的選擇和計(jì)算結(jié)果根據(jù)計(jì)算結(jié)果,正常工況條件下廠東北部人工開挖邊坡穩(wěn)定系數(shù)為1.24,邊坡處穩(wěn)定狀態(tài);在暴雨工況條件下,廠東北部、東南部和南人工開挖及填土邊坡穩(wěn)定系數(shù)為0.685～0.939,邊坡處于不穩(wěn)定狀態(tài),容易產(chǎn)生邊坡失穩(wěn)破壞。由于響水山廠人工邊坡最大高度僅5.13m,雖然暴雨條件邊坡容易產(chǎn)生失穩(wěn)破壞,但由于邊坡高度小,容易支護(hù)和加固處理,且處理成本不高,處理效果好。因此,預(yù)測(cè)邊坡失穩(wěn)對(duì)礦山工程建設(shè)影響小。

2結(jié)論

地下水位降低、質(zhì)污染、地基不均勻沉降、邊坡失穩(wěn)四種類型,其可能產(chǎn)生對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響和危害程度均小,而且均可以采取對(duì)策和措施進(jìn)行預(yù)防和治理。預(yù)防和治理技術(shù)成熟,費(fèi)用較低。符合礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)的要求。

3建議

為防止地下水位下降,開采過程中應(yīng)嚴(yán)格控制開采井水位和開采水量,不能超降深和超過允許開采量開采。不宜多井同時(shí)開采,如多井開采,則必須控制同一水源條帶上的開采井距離。應(yīng)在礦區(qū)及其周邊地區(qū)建立地下水位長期監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),定期進(jìn)行地下水位監(jiān)測(cè),及時(shí)掌握區(qū)域地下水位下降幅度,預(yù)測(cè)地下水位降落漏斗的發(fā)展趨勢(shì),以便提前采取預(yù)防措施控制區(qū)域地下水位超幅度降低。加強(qiáng)水源地保護(hù),防止破壞森林和植被,進(jìn)行植樹造林,改善地下水補(bǔ)給條件。限制有污染的工礦企業(yè)進(jìn)入,在源地和水源地保護(hù)區(qū)避免建設(shè)住宅區(qū),禁止生活用水和生產(chǎn)污水排入水源地。人工填土區(qū)內(nèi)的各項(xiàng)地面建(構(gòu))筑物基礎(chǔ),應(yīng)穿越填土層,采用下伏硬塑的殘積土層為持力層,宜采用樁基礎(chǔ)或人工復(fù)合地基,不宜采用天然地基淺基礎(chǔ)。為預(yù)防邊坡失穩(wěn),應(yīng)對(duì)場(chǎng)地平整后的東北部、東南部和南部的人工邊坡進(jìn)行擋土加固處理,如采用重力式擋墻或擋土樁板墻等。

作者：張震岳單位：山東礦業(yè)開采集團(tuán)