姚海鵬，王 瀟，王李昌，姜東雪

(1.湖南省地質(zhì)調(diào)查院，湖南 長(zhǎng)沙 410016；2.中南大學(xué) 地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410083；3.湖南省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院，湖南 長(zhǎng)沙 410010)

湘潭市某石灰?guī)r礦開(kāi)采過(guò)程中導(dǎo)致周邊農(nóng)田塌陷、住戶(hù)房屋、企業(yè)廠(chǎng)房不同程度變形，礦山企業(yè)雖然進(jìn)行了治理及修復(fù)，但未能徹底根治地質(zhì)災(zāi)害，加之石灰?guī)r礦開(kāi)采形成一個(gè)7萬(wàn)多平米的露采坑[1-2]，破壞了生態(tài)美觀(guān)性，附近居民朝露采坑內(nèi)投擲生活垃圾，對(duì)地下水質(zhì)存在一定的污染隱患，行政管理部門(mén)多次下達(dá)整改意見(jiàn)，責(zé)令礦山企業(yè)編制露采坑回填方案，以消除地質(zhì)災(zāi)害隱患、水質(zhì)污染隱患，減少社會(huì)矛盾、確保周邊居民、企業(yè)安居樂(lè)業(yè)。

1 工程概況

該石灰?guī)r礦位于湘潭市雙馬街道，西距湘潭市中心約6 km，湘潭市湘潭大道及板馬路分別從礦山北、南部通過(guò)，交通方便。地形起伏不大，相對(duì)高差一般20～50 m，地形坡降一般10°～15°。耕地、池塘廣布，居民住宅點(diǎn)綴其中。礦區(qū)中部為露采坑所在位置，礦界形態(tài)為水平橫截面近似規(guī)則長(zhǎng)方形，北西-南東長(zhǎng)約340～370 m，北東-南西寬約225～200 m，面積72 800 m2。礦坑水面標(biāo)高23.69 m(2020.4.26)，平均水深28.3 m，最深35.57 m；按地面標(biāo)高40.0 m計(jì)算，露采區(qū)礦坑最大深度達(dá)55 m(見(jiàn)圖1和圖2)。

2 治理必要性分析

2.1 政策需要

《中華人民共和國(guó)礦產(chǎn)資源法》《中華人民共和國(guó)土地管理法》《地質(zhì)災(zāi)害防治條例》《礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)規(guī)定》等政策性法規(guī)中明確要求做好礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理工作，原湘潭市國(guó)土資源局高新分局于2015年12月15向礦山公司下達(dá)了《關(guān)于某礦山礦區(qū)關(guān)停后安全隱患應(yīng)急處置的函》中建議“迅速組織專(zhuān)家及專(zhuān)業(yè)技術(shù)單位制定礦山環(huán)境恢復(fù)治理方案”。

2.2 防災(zāi)減災(zāi)需要

該礦開(kāi)采過(guò)程中引發(fā)了多處地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害，導(dǎo)致周邊住戶(hù)房屋不同程度變形，在閉坑后，其對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響仍然存在，自該礦開(kāi)采以來(lái)，礦山公司累計(jì)投入近300萬(wàn)元、原湘潭市國(guó)土局高新分局累計(jì)投入78萬(wàn)元用于地質(zhì)災(zāi)害治理，其治理方式主要為應(yīng)急治理。本著以人為本的原則，需要進(jìn)行礦區(qū)露采坑回填及房屋加固等工作，變“被動(dòng)防治”為“主動(dòng)防治”，消除地質(zhì)災(zāi)害隱患，確保人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，服務(wù)于防災(zāi)減災(zāi)工作。

圖1 湘潭市某石灰?guī)r礦地理位置及交通圖

圖2 露采坑俯瞰照片

2.3 維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定需要

由于該礦開(kāi)采過(guò)程中導(dǎo)致周邊住戶(hù)房屋不同程度變形，雖對(duì)受災(zāi)居民、企業(yè)進(jìn)行了賠償，對(duì)受損房屋、建筑進(jìn)行了不同程度的治理及修復(fù)工作，但未能徹底根治地質(zhì)災(zāi)害，周邊居民對(duì)礦山公司、湘潭市高新管委會(huì)、湘潭市岳塘區(qū)雙馬街道、市自然資源等部門(mén)有較大怨言，訴訟、上訪(fǎng)問(wèn)題層出不窮，帶來(lái)了較大的不穩(wěn)定因素，目前仍有居民訴訟索賠256萬(wàn)元，如不能盡快對(duì)該礦露采坑進(jìn)行治理，長(zhǎng)此以往，矛盾不斷累計(jì)，將會(huì)影響到社會(huì)的穩(wěn)定。為了社會(huì)的和諧與穩(wěn)定，迫切需要對(duì)該露采坑進(jìn)行治理。

2.4 生態(tài)環(huán)境保護(hù)需要

該礦區(qū)開(kāi)采形成的露天采坑，其北西側(cè)為水果市場(chǎng)，原有圍欄被人為破壞，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)有居民私倒生活垃圾、建筑垃圾進(jìn)入采坑，估算方量約5 000 m3，由于目前采坑內(nèi)充水且與地下水連通，對(duì)地下水造成了較大污染，長(zhǎng)此以往，大量堆積的垃圾勢(shì)必造成環(huán)境污染，為防止露采坑成為垃圾場(chǎng)、污水坑，對(duì)露采坑治理后可消除地下水污染及環(huán)境污染隱患，服務(wù)于生態(tài)環(huán)境保護(hù)。

2.5 地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要

根據(jù)湘潭高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)總體規(guī)劃(2011-2030)中該礦區(qū)的規(guī)劃為行政辦公用地及生態(tài)綠地，根據(jù)湘潭市人民政府所頒發(fā)的土地證，其用途為工業(yè)用地，使用權(quán)類(lèi)型為出讓?zhuān)K止日期為2056年4月15日。根據(jù)與礦山公司的意向與要求，需對(duì)礦坑進(jìn)行回填平整，消除地質(zhì)災(zāi)害隱患，恢復(fù)土地基本功能的需求，同時(shí)可對(duì)接于總體規(guī)劃，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

3 治理原則、目標(biāo)及任務(wù)

3.1 治理原則

(1)結(jié)合實(shí)地情況，統(tǒng)一規(guī)劃、合理布局、以人為本、突出重點(diǎn)、分步實(shí)施的原則；

(2)以消除地質(zhì)災(zāi)害、恢復(fù)土地基本功能為重點(diǎn)，兼顧其它環(huán)境問(wèn)題治理；

(3)技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的原則；

(4)采取綜合治理、標(biāo)本兼治，環(huán)境治理與社會(huì)經(jīng)濟(jì)核算相結(jié)合的原則。

3.2 治理目標(biāo)

通過(guò)對(duì)該露采坑的治理，最大限度地減少土地資源破壞、消除地質(zhì)災(zāi)害隱患，改善治理區(qū)域地質(zhì)環(huán)境和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)，保障人民的生活條件，創(chuàng)造一個(gè)較好的人居環(huán)境；改善治理區(qū)域地質(zhì)環(huán)境和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)，為下一步開(kāi)發(fā)創(chuàng)造一個(gè)較好的人居環(huán)境，促進(jìn)治理區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)生活的和諧統(tǒng)一，以支持地方經(jīng)濟(jì)可持續(xù)、健康的發(fā)展。

3.3 治理任務(wù)

根據(jù)總體規(guī)劃，結(jié)合礦山企業(yè)實(shí)際需求，完成該露采坑的回填治理，使露采坑區(qū)域回填后達(dá)到基本用地的標(biāo)準(zhǔn)，采坑回填標(biāo)高為+40.9 m。

4 工程難點(diǎn)

對(duì)比國(guó)內(nèi)同類(lèi)露采礦坑[3-6]，本工程具以下難點(diǎn)：

(1)露采坑內(nèi)已充水，水位標(biāo)高+23.69 m，已與地下水連通[2]，要保證回填具可操作性及對(duì)地下水無(wú)污染，對(duì)于回填物料具有較高選擇性；

(2)露采坑北部有兩處巷道入口[1]，需要實(shí)施洞口封堵，確?；靥钸^(guò)程中回填料不進(jìn)入巷道，避免浪費(fèi)；

(3)坑底下有1層采空巷道[1]，要保證回填過(guò)程中及回填完成后頂板安全，需要進(jìn)行穩(wěn)定性演算；

(4)露采坑邊緣距居民區(qū)最近約30m，有斷裂、裂隙帶穿過(guò)露采坑[7-9]，周邊地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，是地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性中等區(qū)[10-11]，要保證回填過(guò)程中不會(huì)引發(fā)新的地質(zhì)災(zāi)害；

(5)回填土方量大，如何在充分利用礦區(qū)土方資源的前提下，做到經(jīng)濟(jì)可行。

5 總體工程部署

結(jié)合建設(shè)方需求及本工程特點(diǎn)，總體工程分為兩部分，第一是礦區(qū)露采坑回填工程，第二為監(jiān)測(cè)工程，貫穿于整個(gè)工程(見(jiàn)圖3)。

5.1 露采坑回填工程

露采坑回填工程主要包括：塌陷回填、崩塌清運(yùn)、開(kāi)挖削坡、采坑分層回填、洞口封堵、邊坡處置及場(chǎng)地平整。

5.1.1 塌陷回填

5號(hào)塌陷坑位于采坑南側(cè)大門(mén)口碎石路處[10]，其位置為進(jìn)入采坑坑底的必經(jīng)通道，為保證后續(xù)回填施工通道通暢及安全，需對(duì)該塌坑進(jìn)行治理，具體措施為：機(jī)械開(kāi)挖至裂隙帶，分層回填，回填過(guò)程中進(jìn)行強(qiáng)夯加固。其所需回填礫料可從塌坑周邊獲取。

圖3 總體工程部署框圖

5.1.2 崩塌清運(yùn)

崩塌位于露天采坑?xùn)|側(cè)斜坡處，崩塌堆積體堆積于碎石路處，其位置為進(jìn)入采坑坑底的必經(jīng)通道，為保證后續(xù)回填施工通道通暢及安全，需對(duì)該崩塌體進(jìn)行清運(yùn)，具體措施為：運(yùn)用挖掘機(jī)、推土機(jī)、裝載機(jī)進(jìn)行清運(yùn)，崩塌堆積體運(yùn)到指定堆放點(diǎn)用于后期回填。如危巖體仍有繼續(xù)崩塌的趨勢(shì)，則應(yīng)進(jìn)行崩塌削方處理，以保證道路及施工安全。

5.1.3 削坡開(kāi)挖

由于礦坑回填物料方量較大，擬從場(chǎng)地周邊采取部分土方。取土區(qū)分兩塊，一處為采坑北部取土區(qū)，一處為采坑南部取土區(qū)。

1)北部取土區(qū)

北部取土區(qū)為地面較為平整的場(chǎng)地，地面標(biāo)高+40.0 m，擬開(kāi)挖坑底標(biāo)高按+25 m開(kāi)挖，可取灰?guī)r塊石厚度為4.7 m，粉質(zhì)粘土10.3 m，雜填土4 m[2]，經(jīng)計(jì)算區(qū)塊面積4 412 m2，可挖石方量為20 739 m3，土方量為63 092 m3。

2)南部取土區(qū)

南部取土區(qū)為一斜坡，坡頂標(biāo)高52 m，坡底標(biāo)高40.9 m，擬對(duì)該區(qū)進(jìn)行削坡開(kāi)挖，開(kāi)挖底標(biāo)高按40.9 m開(kāi)挖，可取灰?guī)r塊石厚度為4 m，粉質(zhì)粘土2 m[12-15]，經(jīng)計(jì)算區(qū)塊面積5 236 m2，可挖石方量為30 943 m3，土方量為10 471 m3。

由于挖方區(qū)有堅(jiān)硬巖石，因此，需要采用爆破工藝的一般石方開(kāi)挖和挖掘機(jī)挖石方。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)查，采用爆破工藝的一般石方開(kāi)挖工程量按總挖方量的0.7系數(shù)折算，即為29 177 m3,其余的采用挖掘機(jī)挖石方。

南部取土區(qū)整平標(biāo)高為+40.9 m，獲取的土石方用于采坑回填。北部取土區(qū)整平標(biāo)高為+40.9 m，獲取的石方用于采坑回填，土方用于原地回填，不足的土方量可從南部取土區(qū)獲取。

3)削坡開(kāi)挖后處置措施

北部取土區(qū)開(kāi)挖至+25 m標(biāo)高，形成+25 m～+40 m的深15 m高的基坑，后續(xù)該基坑與露采坑同步進(jìn)行回填至+40.9 m標(biāo)高，回填料與露采坑回填料一致，回填方式為分層回填，分層夯實(shí)整平。

南部取土區(qū)開(kāi)挖至+40.9 m標(biāo)高，與露采坑回填標(biāo)高一致，開(kāi)挖后整平即可。

4)采坑分層回填

礦區(qū)露采坑回填工程整體布置是在確保礦山治理環(huán)境安全條件下實(shí)施的，因此在整體工作開(kāi)始前必須加強(qiáng)天氣環(huán)境、斜坡穩(wěn)定性、地下水位動(dòng)態(tài)、地面沉陷監(jiān)測(cè)等，做到及時(shí)監(jiān)測(cè)、及時(shí)預(yù)警，避免施工過(guò)程中造成的人員財(cái)產(chǎn)損失，根據(jù)礦山企業(yè)需求，回填標(biāo)高控制為+40.9 m，由于采坑內(nèi)有積水，水面標(biāo)高為+23.69 m，根據(jù)工程特點(diǎn)，本次采用分層回填，分層標(biāo)高控制+25 m、+30 m、+40.9 m(見(jiàn)圖4)。工程布設(shè)分述如下：

(1)工程量計(jì)算

標(biāo)高+25 m以下回填料為粒徑大于200 mm的塊石，回填方量為583 231.6 m3；在第一平臺(tái)與第二平臺(tái)、即洞采入口處及次洞口處分別采用鍍鋅鐵絲編制網(wǎng)兜裝塊石進(jìn)行拋方回填，回填方量為19 703.3 m3；兩項(xiàng)合計(jì)回填方量為602 934.85 m3。礦山企業(yè)自有塊石約48 872.18 m3，就地可取塊石41 682.0 m3，缺口為512 380.7 m3。

標(biāo)高+25 m～+30 m以?xún)?nèi)回填料為粒徑2～200 mm的角礫土、碎石土，采坑回填方量為146 500 m3，北部取土區(qū)回填方量為20 738.94 m3，合計(jì)方量為167 238.9 m3。

標(biāo)高+30 m～+40.9 m以?xún)?nèi)回填料為粒徑小于2 mm的砂土、粘性土，回填方量為351 549.4 m3，南部取土區(qū)可采方量為10 471.52 m3，缺口方量為341 077.9 m3。

(2)施工工序

標(biāo)高+25 m以下：運(yùn)輸車(chē)自礦坑南門(mén)沿碎石路至坑底水面處拋填，由南至北逐步推進(jìn)，在主采洞口及次洞口處形成圍堰，待兩處洞口封堵完成后，填筑壓實(shí)，整平至25 m標(biāo)高。

標(biāo)高+25 m～+40.9 m，分層填筑壓實(shí)。

場(chǎng)地整平。

圖4 露采坑回填典型剖面布置圖

5)洞口封堵

設(shè)置好朝向洞口的溜筒，將采用鍍鋅鐵絲網(wǎng)兜裝的塊石采用自卸汽車(chē)運(yùn)到洞口+25 m平臺(tái)，卸入溜筒；塊石順溜筒滑入洞口。洞口封堵后，在網(wǎng)兜裝塊石處進(jìn)行注漿，具體工程部署為：主洞口使用地質(zhì)鉆探機(jī)械施工3個(gè)鉆孔，次洞口施工2個(gè)鉆孔，孔深30 m/個(gè)，然后進(jìn)行孔內(nèi)注漿，待孔隙全部填充完畢，水泥漿完全凝結(jié)，達(dá)到固結(jié)效果，該項(xiàng)工程結(jié)束。該項(xiàng)工程工作量為：鉆孔150 m/5個(gè)，預(yù)計(jì)水泥漿用量約100 t，以注漿工程實(shí)際用量為準(zhǔn)(見(jiàn)圖5)。

圖5 坑底主井口照片

6)回填后頂板穩(wěn)定性驗(yàn)算

(1)采空區(qū)頂板破壞高度計(jì)算

采空區(qū)頂板破壞高度采用原蘇聯(lián)計(jì)算公式：

(1)

式中：h1為頂板冒落帶高度/m；M為礦層厚度或采厚/m；Ks為巖石碎脹系數(shù)(即巖石冒落碎脹后的體積與冒落前原巖體積之比)，其值[16]見(jiàn)表1。

表1 不同巖層的碎脹系數(shù)

計(jì)算時(shí)，采厚M=-51.4-(-72.2)=20.8 m；巖石碎脹系數(shù)Ks參照砂巖、礦層厚度采用巖層厚度約3 m，取Ks=1.6；礦層傾角α=15°，即

h1=35.89 m

則頂板冒落后的頂板高度距地面(露采坑坑底標(biāo)高0.3 m)厚度

t=0.3-(-51.4)-(35.89-20.8)=36.61 m

(2)回填后巷道頂板穩(wěn)定性驗(yàn)算

回填后巷道頂板穩(wěn)定性驗(yàn)算公式參照前蘇聯(lián)學(xué)者B. Л.斯列薩列夫按梁和強(qiáng)度理論給出計(jì)算臨界水壓值(或稱(chēng)理論安全水壓值，HL)和臨界隔水層厚度(或稱(chēng)最小安全厚度，tL)計(jì)算公式：

(2)

(3)

式中：HL為臨界回填料自重值，即某一厚度頂?shù)装逅艹惺艿淖畲髩毫?m或t·m-2；t為底板或頂板厚度/m；L為巷道寬度/m；Kp為底板或頂板抗張強(qiáng)度/t·m-2；γ為底板或頂板密度/t·m-3；tL為臨界頂板厚度，即能承受某一回填料自重值作用的底板、頂板厚度/m；H為作用在巷道底板或頂板的實(shí)際回填料自重/m或t·m-2。

計(jì)算中將水壓值乘以上部回填料與水的比重值；同時(shí)計(jì)算時(shí)不考慮水對(duì)巷道頂板的浮托作用、也不考慮頂板冒落形成的裂隙對(duì)頂板抗拉強(qiáng)度的影響。式中：H≤HL或t≥tL時(shí)，巷道底板或頂板是穩(wěn)定安全的，或處于極限平衡狀態(tài)，無(wú)失穩(wěn)可能性。當(dāng)H>HL或t

驗(yàn)算時(shí)，巷道冒落后頂板厚度t=36.61 m，巷道寬度L按保安柱間或保安柱與巷道壁間最寬距離取32 m；頂板抗拉強(qiáng)度[17]Kp=296；隔水層密度[14]γ=2.66；巷道頂板的實(shí)際回填料自重值(密度取經(jīng)驗(yàn)值)H=25×2.2(塊石土回填后壓實(shí)密度)+5×2.4(碎石土回填壓實(shí)后密度)+10.9×1.9(粘土回填壓實(shí)后密度)=87.71，即

臨界回填料自重值HL=677.47 m≥H=87.71 m

臨界頂板厚度tL=12.60 m≤t=36.61 m

上述計(jì)算知，回填料自重臨界值大于設(shè)計(jì)回填料自重值的7倍還多，臨界頂板厚度約為現(xiàn)冒落計(jì)算后的穩(wěn)定頂板厚度的1/3。因此，根據(jù)上述公式計(jì)算知，露采坑內(nèi)按上述設(shè)計(jì)要求回填到標(biāo)高+40.9 m時(shí)，地下巷道頂板是安全的。

5.2 監(jiān)測(cè)工程

監(jiān)測(cè)工程貫穿于整個(gè)工程始末，主要包括：巡視、地下水、地面沉陷、建筑物開(kāi)裂等監(jiān)測(cè)。

巡視監(jiān)測(cè)布設(shè)在露采坑周邊4處位置，每天1次。

地下水位動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)布設(shè)在鉆孔、民井、采坑內(nèi)，鉆孔及民井水位監(jiān)測(cè)用水位計(jì)或測(cè)繩，采坑內(nèi)預(yù)設(shè)水位樁，直接讀取水位，共布設(shè)4處，由專(zhuān)人負(fù)責(zé)，詳細(xì)記錄在案。監(jiān)測(cè)頻率為回填工程開(kāi)始前后為10天1次，回填過(guò)程中為5天1次。

地下水質(zhì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)布設(shè)在露采坑周邊鉆孔、民井內(nèi)3處，取地下水樣送至有資質(zhì)的檢測(cè)部門(mén)進(jìn)行飲用水分析(39項(xiàng))，水質(zhì)動(dòng)態(tài)變化情況由專(zhuān)人詳細(xì)記錄。監(jiān)測(cè)頻率為回填工程開(kāi)始前取樣1次作為背景值，回填工程施工期間每3個(gè)月取樣1次，回填工程結(jié)束后每半年取樣一次。

建筑物開(kāi)裂動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)采用貼條法結(jié)合卷尺進(jìn)行，在建筑物變形區(qū)域選擇6處代表性裂縫開(kāi)展監(jiān)測(cè)。回填工程開(kāi)始前后為10天1次，回填過(guò)程中為5天1次。其它建筑物采取群測(cè)群防監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)開(kāi)裂情況，及時(shí)上報(bào)專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)人員。

地面沉陷監(jiān)測(cè)以專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)為主，專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)站(點(diǎn))按其所處位置的重要性定為Ⅲ級(jí)。地面沉陷監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)綜合考慮變形區(qū)與穩(wěn)定區(qū)，選擇有代表性的位置進(jìn)行布設(shè)。選擇露采坑周邊13個(gè)建筑物、2處地面開(kāi)展地面沉陷監(jiān)測(cè)，每點(diǎn)預(yù)置2個(gè)監(jiān)測(cè)樁。實(shí)際監(jiān)測(cè)點(diǎn)為30處。監(jiān)測(cè)方法采用全站儀、水準(zhǔn)儀、高精度GPS等專(zhuān)業(yè)儀器監(jiān)測(cè)?；靥罟こ涕_(kāi)始前后為15天1次，回填過(guò)程中為10天1次。

6 質(zhì)量控制要點(diǎn)

該工程的主要措施為：回填工程、洞口封堵工程、監(jiān)測(cè)工程及圍擋警示工程等。

礦坑回填治理工程總的施工工序?yàn)椋簢鷵蹙竟こ?、監(jiān)測(cè)工程→回填工程→洞口封堵工程→回填工程→監(jiān)測(cè)工程。

1)回填工程施工

測(cè)量放線(xiàn)→標(biāo)高+25 m以下回填至洞口，填筑壓實(shí)→洞口回填、注漿封堵→標(biāo)高+30 m以下、標(biāo)高+40.9 m以下回填分層填筑壓實(shí)→攤鋪平整→驗(yàn)收。

2)塊石回填

自礦區(qū)大門(mén)口回填塊石至+25 m標(biāo)高，逐步推進(jìn)至洞口處，洞口形成圍堰。

3)洞口回填、注漿封堵

設(shè)置好朝向洞口的溜筒，將采用鍍鋅鐵絲網(wǎng)兜裝的塊石采用自卸汽車(chē)運(yùn)到洞口+25 m平臺(tái)，卸入溜筒；塊石順溜筒滑入洞口?；虿捎玫踯?chē)將塊石轉(zhuǎn)運(yùn)到+25 m標(biāo)高時(shí)再投入洞口堆填。當(dāng)洞口回填完畢后，主洞口施工鉆孔3個(gè)，每孔深30 m，鉆孔間距7.5 m，次洞口施工鉆孔2個(gè)，孔深30 m，間距4 m，鉆孔完成后，用套管護(hù)壁防止孔塌落，然后向孔內(nèi)注漿，待水泥漿完全固結(jié)后，該項(xiàng)工程完成。

洞口回填技術(shù)要點(diǎn)：網(wǎng)兜塊石進(jìn)入洞口后，為防止網(wǎng)兜籠之間、塊石之間的裂隙過(guò)大，影響后期注漿效果，在回填過(guò)程中，需由網(wǎng)兜塊石回填及碎石回填交替進(jìn)行，即每回填一層網(wǎng)兜塊石，隨即回填碎石，以碎石充填網(wǎng)兜籠之間、塊石之間的裂隙，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)兜塊石回填工況選定不同級(jí)配碎石，待裂隙充分充填后再投入網(wǎng)兜塊石+碎石繼續(xù)回填，依次順序回填至+25 m平臺(tái)。

注漿工程技術(shù)要點(diǎn)：注漿平臺(tái)設(shè)置為+25 m，目前采坑水位在23.69 m，故本次注漿為水下注漿。水下注漿的難點(diǎn)在于如何防止?jié){液隨水流失，不能有效固結(jié)目的層，造成巨大浪費(fèi)及達(dá)不到封堵要求。據(jù)此，水下注漿材料需滿(mǎn)足以下要求：

(1)良好的可注性，適合用于水下注漿。

(2)較好的耐久性。

(3)較強(qiáng)的滲透能力。

(4)較高的強(qiáng)度。

(5)漿液材料來(lái)源廣，價(jià)格合理。

(6)無(wú)毒無(wú)污染，經(jīng)質(zhì)監(jiān)部門(mén)檢測(cè)合格后方能使用。

注漿工程開(kāi)始前，應(yīng)編制專(zhuān)門(mén)注漿方案，確定注漿材料、注漿壓力及擴(kuò)散半徑等關(guān)鍵參數(shù)。

4)分層填筑壓實(shí)

洞口封堵完成后，進(jìn)行上一級(jí)+25 m～+30 m碎石土回填；當(dāng)回填至標(biāo)高+30 m處時(shí)，采用推土機(jī)攤鋪平整；最后最上一級(jí)+30 m～+40.9 m標(biāo)高10.9 m厚粘性土用自卸汽車(chē)運(yùn)到位后，采用推土機(jī)攤鋪。回填過(guò)程中每3 m左右進(jìn)行碾壓一次；粘性土壓實(shí)度不低于90%，碎石土壓實(shí)后相對(duì)密度不低于70%。

5)施工回填材料要求

經(jīng)與湘潭市生態(tài)環(huán)境局專(zhuān)家審定，施工回填材料應(yīng)符合以下要求：

(1)回填料不得含有工業(yè)固體廢物、生活垃圾、有機(jī)垃圾、電子垃圾、化學(xué)垃圾、醫(yī)療垃圾及危險(xiǎn)廢物等；

(2)回填料有害成分含量必須滿(mǎn)足國(guó)家、省、市、縣(區(qū))相關(guān)法律法規(guī)對(duì)環(huán)保的要求；

(3)回填料不得相互間產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)并生成有毒有害物質(zhì)；

(4)回填料不得對(duì)地下水、周邊土壤產(chǎn)生污染或散發(fā)對(duì)人居環(huán)境有影響的氣味；

(5)未盡事宜，請(qǐng)嚴(yán)格遵守相應(yīng)規(guī)范規(guī)程和政府相關(guān)文件精神執(zhí)行。

7 效益分析

7.1 社會(huì)效益

該礦坑的回填治理，是礦山企業(yè)履行其責(zé)任主體，承擔(dān)其礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)、治理、恢復(fù)和監(jiān)測(cè)義務(wù)，踐行礦山減災(zāi)防災(zāi)義務(wù)，通過(guò)礦坑回填，使礦山地質(zhì)環(huán)境得到改善和恢復(fù)，能夠有效減消除地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，提高周邊地區(qū)地面穩(wěn)定性，改善周邊居民生存條件，為后期開(kāi)發(fā)建設(shè)打下良好的基礎(chǔ)，有利于打造綠色人居環(huán)境，同時(shí)樹(shù)立尊重自然、保護(hù)自然和善待自然理念，同時(shí)可減輕政府主管部門(mén)、礦山企業(yè)地質(zhì)災(zāi)害防治壓力，緩解社會(huì)矛盾，具有良好的社會(huì)效益。

7.2 環(huán)境效益

該礦區(qū)露采坑治理后，對(duì)于區(qū)內(nèi)巖土體工程地質(zhì)條件的改善，對(duì)于地下水動(dòng)態(tài)平衡的構(gòu)建具有重要作用，可有效消除地下水污染及環(huán)境污染，有效改觀(guān)周邊地貌景觀(guān)，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的良性發(fā)展。

7.3 經(jīng)濟(jì)效益

該礦區(qū)露采坑治理可有效保證人民生命安全、減少財(cái)產(chǎn)損失、改善生態(tài)環(huán)境，服務(wù)于經(jīng)濟(jì)建設(shè)，通過(guò)礦區(qū)恢復(fù)治理，可恢復(fù)土地70 000 m2，根據(jù)湘潭市土地定級(jí)與基準(zhǔn)地價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，該礦區(qū)土地級(jí)別屬Ⅱ級(jí)，用地類(lèi)型為工礦倉(cāng)儲(chǔ)用地，基準(zhǔn)地價(jià)分別為699元/m2，估算該礦區(qū)價(jià)值達(dá)4893萬(wàn)元，通過(guò)對(duì)礦區(qū)恢復(fù)治理，使其達(dá)到安全穩(wěn)定狀態(tài)，可為后期開(kāi)發(fā)打下良好基礎(chǔ)，對(duì)接總體規(guī)劃方案，該區(qū)區(qū)位優(yōu)勢(shì)明顯，交通便利，具有較大的開(kāi)發(fā)潛力，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

8 結(jié)語(yǔ)

本文以建設(shè)方需求出發(fā)，結(jié)合規(guī)劃、減災(zāi)防災(zāi)、環(huán)保需求，從填料來(lái)源、回填施工方法、回填方案、填后監(jiān)測(cè)的控制等多方面進(jìn)行露天含水礦坑回填方案研究，得出以下結(jié)論：

(1)本工程礦坑水下部分采用塊石、碎石交替回填，水上部分采用角礫土、碎石土、砂土、粉質(zhì)粘土等，物料來(lái)源為就地挖方及外來(lái)采購(gòu)。

(2)礦坑回填時(shí)水下采用拋填，水上采用分層填筑。

(3)坑底洞口采用網(wǎng)兜塊石+注漿工藝進(jìn)行回填封堵。

(4)回填料及注漿液應(yīng)滿(mǎn)足環(huán)保需求，建立完備的負(fù)面準(zhǔn)入清單。

(5)采取巡視、地下水監(jiān)測(cè)、地面沉陷監(jiān)測(cè)、建筑物開(kāi)裂監(jiān)測(cè)等手段，保障回填工程中、回填后不引發(fā)水質(zhì)污染、崩塌滑坡塌陷及地面變形等地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題。

(6) 本工程的實(shí)施，具有良好的社會(huì)、環(huán)境及經(jīng)濟(jì)效益。