山东省滕州市采煤坑地质环境现状与治理方案研究

山东省滕州市采煤坑地质环境现状与治理方案研究

1道路破坏布局长期以来，我国岩石资源的开采和利用缺乏环境保护意识，存在“重开发、轻保护”的现象，忽视了矿产资源的生态环境保护和地质形态景观的保护。山石保护与保护的矛盾日益突出，造成了巨大的破坏和环境污染。全市有20多座山体受损，分布在11个城市，面积约600万米。其中,位于铁路、高速公路、国道、省道两侧以及重要工业区、居民生活区、生态风景保护区等附近的损毁山体面积约为480万m2,不但严重影响了我市生态和地质地貌景观,而且存在多处地质灾害隐患。特别是京福高速公路是滕州市境内一条主干道,也是进出滕州的主要出入口之一,滕州段长约42km。由于多年来的乱采乱挖,以至于道路两侧山体、植被遭到了严重破坏,同时因采石残留的不稳定边坡,局部地段多次发生岩体崩塌灾害,对居民、过往车辆、行人安全构成较大威胁。分布于界河、龙阳镇境内京福高速公路两侧可视范围内的已毁山体,产生了地质灾害隐患、生态地质环境破坏、视觉污染等问题,给滕州市城市形象带来了极大的负面影响,制约了经济社会的和谐发展,治理工作极为迫切和必要。2矿区造林背景根据滕州市采石坑地质环境现状特征,可以选择采用危岩体清除、客土回填绿化和修建排水沟的综合治理方案,使矿区地质环境向良性转化。其施工顺序为危岩体清除→客土回填→植树绿化→修建排水沟。2.1危岩体爆破设计主要位于界河治理区采石坑边坡中上部区域。对已脱离母岩、体积较小的崩塌危岩体采取人工搬运的措施,体积较大者采用炸药爆破,爆破之后再将小块危岩体进行清除,从而消除崩塌地质灾害隐患,为后续施工提供安全保证。危岩体清除后,在50°~70°坡处设2级台阶,设计台阶宽5m,台阶高度5m。需要进行清除的危岩体,预计清理搬运石块总体积326m3。危岩体搬运或爆破后可直接堆放于陡崖边坡坡脚处,为开挖台阶、客土回填工程减少一部分工作量。2.2小开采充填区回填区界河、龙阳治理区两个采石坑陡崖下方开挖台阶处有较大的回填空间,因此可在采石坑台阶及坡角处进行客土回填,将废石堆积在台阶上,覆土,并进行压实。界河治理区回填区包括一大一小两个采石坑,其中大采石坑回填区面积7394.8m2,最大回填高度为8.0m,回填方量59158m3,压实方量30448m3;小采石坑回填区面积615.5m2,最大回填高度为5.0m,最大放坡长度为32.2m,回填方量1539m3,压实方量1026m3。龙阳治理区回填区面积1023.8m2,最大回填高度为8.6m,回填方量8791m3,压实方量2389.3m3。客土回填施工主要技术要求如下:1)在采石坑陡崖下方进行回填,下部回填建筑工地基坑开挖风化砂、建筑垃圾(不含生活垃圾、木料等有机物质),上部0.5m填三类种植土,表层填0.4m营养土。2)回填时需采取分层压实(碾压、夯实)措施,使碾压后的填土力学指标达一定的要求,内摩擦角φ≥28°。要求所选土料不同,应采取合适的压实方法。3)为保证边坡的稳定性,回填边坡坡度应控制在35°以下,同时修建排水沟以增加边坡的稳定性。4)回填结束后在绿化植树前进行回填土压实及力学性质检测,不能满足边坡稳定性要求的,要及时采取加固措施。2.3绿化2.3.1树体及栽植选用由于滕州市采石坑地处城市远郊,且绝大部分地势较高,土壤条件差,管理养护难度较大。因此在树种选择上主要以管理粗放、生长较快、耐瘠薄的乔、灌木为主,仅在重点区域点缀以观花、观叶植物。基调树种:杨树、槐树、黑松、黄山栾。其他树种:龙柏、白蜡、榉树、紫穗槐、黄栌、臭椿、樱花、碧桃、紫薇等。主要树种特性如下:杨树:落叶乔木,树形美观,叶片秀丽,生长速度快,适应性强,喜光,喜湿,耐瘠薄、干旱,山沟、平原、阶地以及短期积水地带均可生长。生长迅速,萌芽力强,但寿命较短。栽植选用高度大于5m,胸径4~5cm。榉树:榆科落叶乔木,干皮深灰色,光滑,树干通直,枝叶茂密,叶片美丽,果形奇特,是良好的庭荫树种和工矿区的四旁绿化树种。抗风力强,沿海栽植更具优势;生长快速,抗烟尘和有毒气体,耐轻度盐碱。栽植选用胸径3~4cm,分枝点大于1.5m。栾树:阴性树种,较耐寒、耐干旱、抗烟尘、耐短期水浸。花期6~8月,花色金黄。花形奇特似灯笼,果色橘红盈树,秋叶橙黄色。栽植选用胸径3~4cm,分枝点大于3m。黄栌:落叶大灌木,常为小乔木状。秋叶鲜红,叶片光洁,是良好的秋日观叶树种。夏季,花后不孕花梗呈粉红色,细羽毛状,远观如轻烟万缕,缭绕树冠,故又名烟树。是良好的园林观赏树种。抗旱、抗寒、耐瘠薄,为石灰岩山地之主要树种。栽植选用胸径2~3cm。槐树:乔木,高达25m,树冠圆形,干皮暗灰色,花浅黄绿色,排成圆锥花序。荚果串珠状,长2~8cm,花期7~8月,果10月成熟。喜光,略耐阴,喜干冷气候,在石灰性、酸性及轻盐碱土上均可正常生长,耐烟尘。树冠宽广枝叶繁茂,寿命长而又耐城市环境,花富蜜汁,是夏季的重要蜜源树种。栽植选用胸径1~2cm。臭椿:落叶乔木,高达30m,树皮较光滑,花成顶生圆锥花序,果长3~5cm,熟时淡褐黄色或淡红褐色,花期4~5月,果9~10月成熟。喜光,适应性强,很耐干旱、瘠薄,但不耐水湿,能耐中度盐碱土,对微酸性、中性和石灰质土壤都能适应,有一定的耐寒能力。树干通直而高大,树冠圆整如半球状,颇为壮观。叶大荫浓,秋季红果满树。栽植选用胸径1~2cm。紫穗槐:丛生灌木,高1~4m,枝条直伸,青灰色,小叶长椭圆形,花小,蓝紫色,成顶生密总状花序。荚果短镰形,花期5~6月,果9~10月成熟。喜干冷气候,耐干旱能力也很强,能耐一定程度的水淹,对光线要求充足,能耐盐碱。枝叶繁密,根部有根疣可改良土壤,枝叶对烟尘有较强的抗性故又可用作水土保持,被覆地面和工业区绿化用。栽植选用胸径2~3cm。碧桃:落叶小乔木,花单生,花期3~4月,先叶开放。喜光,耐旱,喜肥沃而排水良好的土壤,不耐水湿。碧桃花烂漫芳菲,妩媚可爱,盛开时节“桃之夭夭,灼灼其华”。栽植选用胸径2~3cm。由于治理区地层岩性为斑状细粒含黑云花岗闪长岩,是一种显晶质酸性深成岩。因此,树种选择上要以能适应弱酸性环境的树木为主。经分析后选择的主要树种为刺槐、臭椿。2.3.2设置种植槽,进行垂直下设置在回填边坡顶部种植攀沿植物,在采石坑边坡顶部开挖的平台上设置种植槽,种植垂挂型的植物,形成上垂下攀之势,以达到视觉上软化边坡的目的,使采石坑边坡得以全面绿化。攀沿、垂挂型植物选择爬山虎、常春藤、扶芳藤等。2.3.3栽植季节和栽植合理的栽植密度,是确保绿化景观效果,形成合理、稳定群体结构的基础。为营造近自然的林带景观,使林带充分发挥其生态效益,本设计种植点采用片林种植的形式,在石坑和山体上形成面积较大的色块。其中山体疏林补植段采用自由式配置方式,种植点散而不乱,疏密有致,保持一定的种植密度,构成大面积色块。栽植季节选在春夏季,一般以顶“浆”栽植为好,但也要根据树种特征确定栽培时间,对于发芽较早的松类等树种,宜在土壤解冻时栽植;对发芽较晚的杂交杨类宜在腋芽萌动时栽植,并在第二年进行补植。雨季补植应注意掌握时机,以当地雨季第一次下透雨开始,最好选在阴天和降雨前进行,并应缩短移植过程的时间,要随掘、随运、随栽。在修整好的边坡上种植时,刺槐按株行距1.5m,品字形栽植;臭椿按株行距1.5m,品字形栽植。另外,需种植爬山虎和常春藤等草类植物,从而更好地防止水土流失,达到较好的绿化效果。种植时树种应分片种植,刺槐种植在前排,臭椿种植在后排。2.4回填边坡上地表排水系统在客土回填完成以后,为保证回填边坡坡体的稳定性,同时为了防止水土流失,应在回填边坡上部修建地表排水系统。这样一方面可以有效防止降雨时水体对土层的冲刷,另一方面可以汇集地表水,不使地表水流入可能发生滑坡的范围之内,增加回填边坡的稳定性。2.4.1滑坡排水治理工程从排水工程设置的位置和排除水的性质来系统开展建设,从顶层设计到采空工程以及从坡面排水防渗工程和坡体地下水排水工程分类及排放过程中的作用滑坡治理工程中,首先要把重点放在排水上,因为滑坡的发生80%~90%都与水的活动有关。滑坡排水治理工程从排水工程设置的位置及排除水的性质可分为坡面排水防渗工程和坡体地下水排水工程两类。根据治理区的实际情况,其变形破坏主要与降雨有密切关系,所以其排水治理方案选择坡面排水防渗工程即地表排水工程,形式采用排水沟。2.4.2进水口1.20.3m排除滑坡范围内外的地表水,对防治滑坡是非常必要的。排除滑体以外的地表水,以拦截和旁引为原则;排除滑体以内的地表水,以防渗、尽快汇集和引出为原则。具体做法是在滑体内布置树枝状排水系统,排水沟间距20~30m一条。出水口位于滑坡体下方地势低洼处,即排水沟汇集地表径流后通过出水口将水排至滑坡体外。排水沟断面形状的设计应考虑到山坡汇水面积和降雨量,尤其是暴雨时的降雨量。排水沟的结构设计原则为:(1)排水沟的设计能力Qc≥设计流量Q;(2)对应于设计流量的沟内水流速度V不小于防淤速度Vmin且不大于沟渠的冲刷速度Vmax,排水沟断面形式采用上宽下窄的梯形断面,沟底宽度采用0.6m,上部宽度采用1.0m,根据排水沟断面设计面积可计算出排水沟高度为0.7m。由于排水沟深度还应高出相应的计算水位0.2m,因此,排水沟高度可选定为1.0m,坡度采用1∶0.5。2.4.3排水管排水系统排水沟采用浆砌块石砌筑,三合土垫层,水泥砂浆抹面,确保排水沟底部和侧壁不渗漏。排水沟修建时,应尽量顺直。遇到山坡有凹地时,应将凹地填平并夯实,避免发生固结沉陷。砂浆标号不低于M10。排水沟的施工顺序为:人工挖槽→三合土垫层→块石砌筑→水泥砂浆抹面。三合土垫层厚度为15cm,其技术要求如下:(1)采用石灰、碎砖或碎石和砂拌合而成三合土。石灰应为消石灰,碎砖或碎石的抗压极限强度不应小于50kg/cm2,其粒径不应大于60mm,且不得大于垫层厚度的2/3,并不得含有有机杂质。三合土垫层在硬化期间应避免受水浸湿。(2)三合土垫层采用先拌合后铺设的方法,石灰、碎砖或碎石和