第一篇：金子与矿渣故事
安德鲁·卡内基曾经是美国最富有的人。当他还是一个小孩子的时候，他便从他的家乡苏格兰来到了美国。他干过各种各样的零工，直到最终成为美国最大的钢铁制造大王。那时候，曾经有43个百万富翁为他做事。要知道，在当时，百万富翁可是非常罕见的。那个时候的100万美元至少相当于现在的2000万美元。
一位记者问卡内基：“你怎么会雇43个百万富翁为你工作？”
卡内基回答道：“你应该记得，他们刚开始为我工作的时候，他们并不是百万富翁，他们成为百万富翁，是为我工作的结果。”
这位记者又接着问道：“那么，你又是如何把这些人培养得对你如此具有价值，以至于你甘愿付给他们百万之巨的报酬呢？”
卡内基回答道：“培养人才和挖掘金矿的道理是完全一样的。当开采金子的时候，每获得一盎司的金子，都要先去除几吨的矿渣和废石，但是，人们进入矿区，并非为了寻找矿渣，而是为了寻找金子。”
——我们寻找的是优点，而不是缺点、瑕疵和毛病，因为惟有优点才能为我们创造价值。
第二篇：《袋鼠与金子》教案
《袋鼠与金子》是天津市小学语文教材第二册第八课。这是一篇童话。一只袋鼠妈妈在带着孩子出远门的路上，放下孩子休息时，发现了一堆金子。袋鼠妈妈以崇高的母爱战胜了金子的诱惑，拒绝了小草的建议，坚持把孩子放进袋里走了。字里行间洋溢着母爱的纯洁伟大。
二、教学目标
１、正确、流利、有感情地朗读课文。练习分角色朗读课文。读出人物对话时的不同语气。
２、初步感悟母爱的伟大。
三、教学重点、难点
教学重点：正确、流利地朗读课文。练习分角色朗读课文。
教学难点：有感情地朗读课文。初步感悟母爱的伟大。
四、教学准备
袋鼠妈妈、金子、小草的图片，袋鼠妈妈、小草的头饰，字卡，词卡，印制课文插图（每位学生一张）
五、教学过程：
１、充分地读
（１）用你喜欢的读书方式读读课文，并将你自己最喜欢的句子标注出来。
（２）选择自己喜欢的句子美美地读给自己的同桌听，并跟同桌说说你为什么喜欢它？
（３）谁愿意把自己最喜欢的句子美美地读给大家听？
２、深入地悟
（１）学习第一自然段
①袋鼠妈妈和自己的孩子出远门，走累了，放下孩子休息时，看见身边有什么？（出示金子图片）
②这是一堆怎样的金子？课文第一自然段中有一个词语用得特别好，自己读读这个自然段，把这个词语找出来，好吗？
③我这里有一支黄粉笔，谁能够画上两笔，让这地上的（用紫粉笔画一道）一堆金子金光闪闪？
④真像一堆金光闪闪的金子，（出示：金光闪闪）谁来读读？齐读。
⑤（出示袋鼠妈妈图片）当袋鼠妈妈遇到了一堆金光闪闪的金子时，袋鼠妈妈看了看金光闪闪的金子，仍然把自己的孩子放回袋里。
你也像我这样，也读读这句话，好吗？
⑥谁愿意读给大家听？（组织学生评价）
⑦愿意当小演员吗？那好，我们一起读这句话，而且你还要带上动作进行朗读。
（２）学习第二自然段
①这一幕被路边的小草看见了，（出示小草图）它就给袋鼠妈妈出了个主意，快读读第二自然段，你就知道了。
②那路边的小草是怎样说的呢？
③你自己试试，看看你能读出问句的语气吗？
④让旁边的同学听一听，你是不是读出了问句的语气？
⑤谁来试试？
⑥装上这满满一袋金子，袋鼠妈妈能做些什么？
（３）学习第三自然段
①这么一袋金子，足可以让袋鼠妈妈过上富足的生活，可袋鼠妈妈是怎样做的呢？你听，她是怎样说的？请来读读第三自然段？
②课文后两个自然段是小草和袋鼠妈妈的对话，愿不愿意分角色朗读？同桌的两个同学分角色朗读课文最后两个自然段。
③谁愿意戴上头饰进行分角色朗读？ 你看，他们两个人的朗读，说说值得你学习的地方在哪？
④谁还愿意分角色朗读？我们一起读，男同学当小草，女同学当袋鼠妈妈。
⑤教师引读：我还是要我的孩子。在母亲心中，失去了孩子，金子也就不值钱了。课文中运用了一个比我说的还要好的词语是说金子一点儿都不值钱了，你能找出来吗？（出示：一文不值）指名读。齐读。
⑥其实，妈妈照顾孩子，是很辛苦的。你知道你的妈妈每天都要为你做些什么吗？
⑦那袋鼠妈妈照顾自己的孩子需要做些什么呢？
⑧既然这样，那袋鼠妈妈为什么还要选择自己的孩子呢？
⑨教师小结：金子可以使袋鼠妈妈过上富足的生活，但选择了孩子就意味着袋鼠妈妈要付出很多辛苦，尽管这样，她还是坚决地选择了自己的孩子，这就是伟大的母爱。
３、轻松地写
（１）现在，我们一起来写一写母亲这个词语，好不好？请把课前老师发给你的那张漂亮图画拿出来，我们把母亲写到这张图画上的田字格里。
（２）（出示母），你觉得哪一笔最重要？伸出手，我们一起写。自己写一写。
（３）（出示亲），你觉得哪一笔最重要？伸出手，我们一起写。自己写一写。
４、直率地说
（１）看看这袋鼠妈妈，再看看袋鼠宝宝和嫩绿的小草，大家一定有许多想说的话要说，你想对他们说些什么呢？同桌的两个同学先来交流一下。
出示：对袋鼠妈妈说
对袋鼠宝宝说
对小草说
（２）学习了这篇课文，我们知道了母亲是多么的爱我们，同学们也很爱我们的妈妈，那么今天回家，就请同学们把这张精美的图画送给我们的妈妈，好吗？
５、快乐地做（完成作业）
（１）爱读书的你，可以阅读一篇你喜欢的小童话。
（２）爱表演的你，可以与你的爸爸、妈妈演一演这个课本剧。
（３）爱诵读的你，可以背一背你最喜欢的句子。
（４）爱唱歌的你，可以唱一唱《世上只有妈妈好》这首歌曲。
（５）爱文学的你，可以将文中你最喜欢的词语和句子摘录下来。
（６）爱观察的你，可以让家长带你到动物园亲眼看看澳大利亚袋鼠。
以上六题，请同学们根据自己的兴趣任选
一、两题完成。
第三篇：矿渣回填方案
矿渣回填方案
一、工程概况
本方案为垃圾换填处理中片石回填的下一道工序。抛石挤淤工序完成后，进行矿渣分层回填至与原地面标高一致。
二、施工技术方案
1.工艺流程
抛石挤淤后→铺矿渣→整平→碾压，分层回填至与原地面标高一致。
2.排水降水方法
本工程由于地下水位较高，故在道路土方开挖前应做好开挖区域的降水措施。
3.按照设计要求抛石挤淤至水平面以上0.5m，然后开始矿渣回填。
4.矿渣回填要点
（1）施工前应把片石层碾压平整，基坑边坡必须稳固，防止塌方。
（2）换填矿渣的直径不宜大于35cm，矿渣的强度必须达到设计或规范要求。
5.分层压实
（1）为保证换填矿渣压实的均匀及密实度，在重型碾压机碾压前，应整平层面。
（2）在填筑时应分层施工，每层填筑厚度为50mm，待压实后再进行下一道施工，依次进行。
（3）控制碾压机械的速度，经静压2遍后，采用强振6~8遍。（4）换填材料太干燥时，应洒水，以保证上下材料结合良好。（5）夯实应从道路中线向边线方向碾压。10.找平验收
（1）最后一层碾压完成后，应复核高程和平整度。（2）低洼处应及时补充填料并夯实。
三、质量保证措施
1、每层碾压完毕后，必须经施工队伍自检，合格后报项目部进 行复查，合格后报监理验收，合格后方可进行下层矿渣的回填。
2、项目部每周组织一次质量抽查，根据抽查情况召开工程质量专题会议，消除质量隐患。
3、项目部、施工队伍的质检员应及时听取监理工程师对本项目质量工作的意见，特别是监理工程师提出的改进意见、措施应及时组织有关人员进行落实。
四、人员安全措施
1对新进场的工人进行安全生产的教育和培训，经考核合格后，方准许其进入操作岗位。
2对施工机械和车辆驾驶等特殊工种的工人，要求持证上岗，并进行专门的安全操作训练。
3为了保障施工人员的安全，施工人员穿着醒目的服装，戴安全帽。
4在施工中，遇有地下管线、电缆等情况，采取可靠安全防护措施，确保施工安全。
5所有的电器设备、运输设备、场内机动车辆等，必须加强保养，使其保持良好的工作状态及具有完备的安全装置，所有机具设备的操作人员必须经过培训考试合格，持证上岗，并严格遵守操作规程，严禁违章作业。
二、机械安全措施
1自卸汽车卸料前，司机先察看周围环境，确认安全后方可卸料。2自卸汽车翻斗内严禁搭乘人员。自卸汽车翻斗车在施工现场内行驶，限速5km/h。4严禁酒后驾驶车辆。
三、现场安全措施
1对从施工现场出入的车辆做到有人指挥，有人防护，确保安全； 2教育过往施工人员要“一慢二看三通过”，确保安全通过。
第四篇：矿渣堆治理与研究
摘要
拟治理矿山采用地表允许自然崩落的空场留矿法采矿，引发以地表采空塌陷为主的地质灾隐患问题日益突出，特别是闭坑后矿区非法开采原留矿柱，加剧恶化了塌陷，并伴随危岩体崩塌、滑坡等地质灾害发生。为了消除矿区内存在的安全隐患，本文对Ｉ号塌陷区内存在的主要灾害体成因机制、影响因素及稳定性进行研究，并对各灾害体提出有针对性的综治理措施：
1）对于矿区的危岩体，从极限平衡理论角度分析了天然状态和饱和状态下的稳定性。分析结果表明，危岩体安全储备不足。采用浅孔爆破卸除法对危岩体进行清除；
2）对位于采空塌陷坑北帮西侧的不稳定边坡，结合地形情况，主要采用削方卸载+回填反压+浆砌石墙分级护脚方案进行综合整治。
3）对矿区的弃渣堆进行稳定性分析，发现天然状态下矿渣体易失稳。为解决矿区的弃渣堆在天然状态下易失稳的问题首先回收部分矿渣体进行塌陷坑回填和拦截坝堆设，对不能回收利用的矿渣堆进行削坡减缓坡度，其表层进行坡面密实硬化和植被治理；
4）分析发现降雨下渗严重恶化边坡、坍坑、矿渣堆及坝体的稳定性，应采取措施防止水体下渗，在塌陷坑内采用抵抗变形能力相对较强的碎石盲沟+预制涵管排水系统；对塌陷坑北帮强风化花岗岩边坡及废渣堆，采用马道平台截（排）水沟排水系统。另外在对塌陷坑回填区及废渣堆顶挖方平台采用植草或植树进行生态恢复。
综上所述，本论文通过对拟治理矿山Ｉ号采空塌陷区地质灾害进行分析，并提出科学合理的综合防治对策。不仅丰富了矿山地质灾害学的内容，对于其他类似的金属矿山地质灾害分析也具有推广、示范及借鉴意义。
关键词：矿山地质灾害；塌陷区；稳定性分析；防治对策；
Abstract
Because of open-stope mining method, the ground collapse problem in No.1 copper mining area in Chimashan have becomen increasing prominent, which worsen by the illigal mining the tiberium spikes.Besides collapse, the accompany geological problems as unstable rock, landslides arose.In order to eliminate the existing hazards and prevent future disaster in mining area, the stablity analysises of each disaster were carried out first, the comprehensive prevention measures were put forward based on the stablity anlysis results:
1)For the unstable rock mass in mining area, the stablity was anlyzed according to limit equilibrium theory under natural state(no rainfall)and saturated state.The analysis results show insufficient security reserve for rock mass.Therefore, it use shallow hole blasting through remove the unstable rock mass.2)For slope locate in west-north of sunken pit, it adopt Geo-Studio to analyze the stablity of slope in the state of natrual(no rainfall)and rainfall.The rainfall intensity and duration time are incoprated into consideration.The results show the slope failure after average rainfall for 4 days and heavy rainfall for 1day.As countermeasures, the cutting top section and backfilling the toe shoud be taken and then set up the retain wall at the toe of slope.Through anlysis of targeted slope stablity, it can be concluded that the designed slope has enough security reserves and the design sheme is reasonable.3)For the abandon slag in mining area, it is found unstable even under natural state through software simulating.Firstly, it can be recyclied to backfill the sunken pit and set up intercepting dam.Spare slag stack must be cut slope to smaller slope angle, and the surface can abopt clay hardening technology and vegetation management;
4)It can be found that rainfall infilatrating seriously deteriorated the stablity of collapse pit, slag heap, dam and slope.Measures shoud be taken to prevent water infiltrating.The gravel blind ditch accompany with precast tube drainage system is adopt to in backfilling area own to its strong resistance to deformation.For slope and slag heap, it can set up drainage system at toe and platform.As easures of ecological restorating, the grass and tress planting plan shoud be taken after backfilling or slope cutting engineering.In conclusion, the paper anlyze the stablity of main geological hazards in No.1 copper mining area in Chimashan and put forward the comprehensive prevention measure, which enriches the content of mine disaster sicence and meamtime own promotional, demonstrational and reference meaning to the other similar analysis of metal mining geological hazards.Keywords: mining geological hazards；collapse area；stablity analysis；countermeasures；
目录
摘要 ································ ································ ··························ABSTRACT ································ ································ ·················目录 ································ ································ ·························第1章
绪论 ································ ································ ················· 1.1 选题工程背景及选题意义 ································ ··························· 1.2 国内外研究现状 ································ ································ ······· 1.2.1矿山地质环境保护政策机制研究现状 ································ ······· 1.2.2 矿山地质灾害分析方法研究现状 ································ ············ 1.2.3 矿山地质灾害恢复治理研究现状 ································ ············ 1.3本文研究内容与主要创新点 ································ ························ 第2章
塌陷区工程概况 ································ ································ ·· 2.1塌陷区工程概况 ································ ································ ······· 2.2工程地质与水文地质条件 ································ ························· 2.2.1 地形地貌 ································ ································ ········· 2.2.2 气象条件 ································ ································ ········· 2.2.3 地层岩性 ································ ································ ········· 2.2.4 地质构造 ································ ································ ········· 2.2.5 水文地质条件 ································ ································ ··· 2.3本章小结 ································ ································ ·············· 第3章
塌陷区主要地质灾害分析 ································ ···················· 3.1地面塌陷和地裂缝 ································ ································ ·· 3.1.1成因机制 ································ ································ ·········· 3.1.2影响因素 ································ ································ ·········· 3.1.3稳定性分析 ································ ································ ······· 3.2危岩体崩塌 ································ ································ ··········· 3.2.1成因机制 ································ ································ ·········· 3.2.2失稳模式 ································ ································ ·········· 3.2.3稳定性分析 ································ ································ ······· 3.3不稳定边坡 ································ ································ ··········· 3.3.1成因机制 ································ ································ ·········· 3.3.2影响因素 ································ ································ ·········· 3.3.3边坡稳定性分析································ ································ · 29 3.4 矿山弃渣 ································ ································ ··············
3.5 水土流失与生态破坏 ································ ·······························
3.6 本章小结 ································ ································ ··············
第4章
塌陷区地质灾害综合治理 ································ ····················
4.1采空塌陷坑与地裂缝 ································ ·······························
4.1.1地表塌陷坑回填································ ································ · 47
4.1.2地裂隙灌浆 ································ ································ ·······
4.1.3拦截坝 ································ ································ ·············
4.2危岩体 ································ ································ ·················
4.3不稳定边坡 ································ ································ ···········
4.3.1削坡反压 ································ ································ ··········
4.3.2挡土墙分级支护································ ································ · 60 4.4废渣堆挖方 ································ ································ ···········
4.5水土流失与生态恢复 ································ ·······························
4.5.1 排水系统 ································ ································ ·········
4.5.2 生态修复 ································ ································ ·········
4.6综合治理施工程序 ································ ································ ··
4.7本章小结 ································ ································ ··············
第5章
结 论 ································ ································ ··············
参考文献 ································ ································ ················
第1章 绪论
1.1 选题工程背景及选题意义
随着我国第十二个五年计划的出台，经济发展越发快速，作为工业支持产业的采矿业需求逐年加大。据有关数据显示，在过去的2011年我国单铁矿石原矿产量超过12亿吨。但是在矿产量增长的同时，由于矿山地质管理工作起步较晚，缺乏完整的法律法规，个体非法、无序非法开采，矿山环境的破坏和污染越来越严重，所引发的矿山地质灾害也是日益的突出。在某种程度上，严重威胁我国矿产资源开发的可持续发展。来自人民网数据显示，2011年全国发生地质灾害15664起，造成245人死亡、32人失踪、138人受伤，直接经济损失40.1亿，其中约30%为人工因素引起，而人工因素主要是由于采矿，采矿形成的矿渣和残留采空区在恶劣天气下极易发生滑坡、泥石流等次生地质灾害。
本文所论矿区开采历史较久，矿山在长期地开采过程中不可避免地会对矿山地质环境造成不同程度的破坏。目前该矿山主要存在危岩体崩塌、地面塌陷、地裂缝、不稳定边坡滑动、矿山废渣、地表生态破坏与水质污染等矿山地质环境问题，这些问题若不及时进行整治，势必会对当地人民生命财产安全、生活环境质量以及社会安定构成不良影响。面对矿山地质环境这一严峻形势，我们应通过矿山环境保护与治理工程的研究，最大程度地解决老矿区遗留的环境问题，基于现场地质调查，查明因采矿活动造成的地质环境问题，剖析塌陷区内地面沉降、崩塌等各种地质问题的成因机制，从力学角度对该矿山由采矿所引起的一系列矿山地质问题进行定性、定量的评价判断。基于前述稳定性分析结果，最终对各种地质问题提出具有针对性的整治和恢复措施，从根源上消除灾害隐患。
1.2 国内外研究现状
1.2.1矿山地质环境保护政策机制研究现状
由于西方发达国家经济起步较早，在矿山地质环境分析和恢复治理方面比我国先进的多，在积极改变经济增长模式的同时，加大了矿山环境保护研究的力度，各国先后提出了许多储如生态修复的有效恢复措施，并且从法律制度上着手，建立适合自身发展的一整套完备管理制度。西方发达国家针对本国矿山存在的问题于20世纪70年代已出台一系列法律，明确恢复治理责任，坚持“谁破坏、谁治理”的原则，如美国1977年国会就通过了《露天开采控制与复垦法》，规范了采矿业与废弃矿山问题，规定将使用土地恢复到原用途要求的环境：稳定矿渣堆、恢复表层土壤，因地制宜种草植树行等等；另外还有加拿大环境保护法、日本的《金属矿业等矿害对策特别措施法》等专业针对矿山地质环境保护提出的。但无论是哪个国家提出的矿山环境保护法，在制度上可以总结为以下几项[1]：（1）环境许可证制度，美国在这方面比较完善，要求所有矿业项目不仅需具有环境许可证及批准书，而且还得具有政府机构要求申办的许可证、批准书或通知书；（2）矿地生态恢复和土地复垦制度，在项目申请之前要求提交矿地恢复或复垦计划，如巴西的《退化土地恢复计划》、加拿大安大略省的《闭坑计划》、西班牙的《采矿破坏区恢复计划》与美国的《地表采矿与复垦法》；（3）保证金和财务担保制度，发达国家及大多数发展中国家为矿山环境的保护和治理设立了各种各样的保证金和财务提保制度，以确保矿山环境治理和矿地复垦等工作落到实处，这种保证金要么用于矿山开采作业期间防治潜在的现行环境问题民，要么用于闭坑后的复垦；（4）环境监督和检查制度，矿山环境保护的恢复治理的好坏，需要有严格的监管制度的支持。各国在修改矿业法中，明显加强了有关监督条款的制安。如菲律宾提出的环境保护和改善计划及多部门组成的环境监测和核查小组、英国设在环境部门内的皇家污染监 察局有权随时核查矿山环境恢复的执行情况。与外国相比，我国矿山地质环境治理与修复工作起步较晚。近年来，由于中央和地方政府对矿山安全和环境保护的重视，把矿山地质环境以立法形式出台，我国对矿山土地复垦和环境恢复问题的进行立法主要有三个阶段：（1）初始阶段，1988 年国务院发布的《土地复垦规定》是我国每一部有关矿山环境恢复的规范法文件，其中明文规定“将在生产和建设过程中因挖损、塌陷和压占等破坏的土地恢复到可利用状态”，此时仅仅明文规定了责任归属；（2）发展阶段，1991年出台的《水土保持法》第18条“因采矿和建设使植被受到破坏的，必须采取措施恢复表土层和植被，防止水土流失。1996 年《矿产资源法》第32条“开采矿产资源，必须遵守有关环境保护的法律规定，防止污染环境。开采矿产资源，应当节约用地。耕地、草原、林地因采矿受到破坏的，矿山企业应当因地制宜地采取复垦利用、植树种草或其他利用措施。2002年《水法》第31条“开采矿藏或者建设地下工程，因疏干排水导致地下水位下降、水源枯竭或地面塌陷，采矿单位或者建设单位应当采取补救措施，对他人生活和生产造成损失的，依法给予补偿”，本阶段法律条文中对矿地复垦要求的比较多，但是大多都是闭坑后的复垦。（3）完善阶段，国土资源部于2009年根据《中华人民共和国矿产资源法》和《地质灾害防治条例》出台《矿山地质环境保护规定》12 条“采矿申请人申请办理采矿许可证时，应当编制矿山地质环境保护与治理恢复方案，报有批准权的国土资源行政主管部门批准”，并参考美国保证金体制在18条规定采矿权人应缴存矿山地质环境治理恢复保证金，落实了矿山恢复资金来源。与国外的矿山地质环境立法相比，我国首创了一项“三同时”制度[2,3]，在构建矿山环境恢复治理机制的理论与制度整合中，其重要性可见一般，“三同时”具体规定在正式开始矿物开采之前，开采单位必须向负责的环境保护行政主管部门提交环境保护设施“验收申请报告”，说明该矿山企业的环境保护设施的运行情况、治理的效果与达到的标准。经矿山环保部门验收合格后，才能正式进行开采。
1.2.2 矿山地质灾害分析方法研究现状
在进行矿山地质环境恢复之前，应对现有的地质环境进行客观、综合、及时的评价分析，采用的评价标准以及分析方法都严重影响最终的评价结果及至恢复方案的制定。
美国运筹学家T.L.Saaty等人[4]提出采用层次分析法（Analytic Hierarchy Process简称AHP），这种方法可对地质灾害这种影响因素的复杂问题作出决策的一种简明有效的新方法。其基本原理是：对于一个包括多方面因子而又难于以一种公式的形式表明出各因素对系统的量化影响评介时，可以根据各个影响因子之间的相互关系关系，组合好各因子间的组合方式和层次，建立系统评价的模型构架；对系统中的各因子，根据它对于影响对象的影响程度，建立定量化标准或评分机制；然后要求模型构架通过判断矩阵或逐层得出各方面因子的评分乘于因子的权重，最终可得出最高层次的评价目标值。SaatyT.L.[5]提出判断矩阵中用两两比较方法将各因素重要性的定性部分定量化，认为判断矩阵中各元素的数值通常采用1-9位标度法确定。
Van Dijke等人[6]运用GIS（Geographic Information System）对山区地质灾害进行分析，在数据采集和整理方面开展了大量工作，建立了完整的数据库，并开发了地质灾害分析评价模型；A K Pachauri等人[7]对喜马拉雅Garhwal地区进行滑坡分区制图时，尝试在地形分类的基础上进行滑坡易发性制图，提供了一个基于地质学和地形学的滑坡制图的实例；印度[8]学者Sitanshu Pandey将GIS运用于分析其国家潜在矿山地质灾害危险性分析，基于其系统模型得到最佳避让时间及支撑体系安放时间。罗马尼亚学者S.Mara 和S.N.Vladf[9]运用GIS对罗马尼亚矿山地质环境进行分析，其影响因子除了地质地形条件，还加入了矿山安全人员配备、机械及管理机制等非可控因子。
Aleotti 等[10]总结回顾了近年来地质灾害危险性评价和风险评价领域的研究进展，对主要的危险性评价方法进行了分类，并特别论及了可接受风险水平等相关的问题。
我国矿山地质灾害研究主要局限于对单个灾种进行分析防治或对某一具体矿山进行地质灾害分析，虽然在理论和实践方面都取得了丰富的成果，但并 未形成系统完善的理论与方法体系，并没有出现统一的评价标准，但随着国家在矿山地质灾害的越来越大的资金投入，矿山地质灾害已逐渐形成一门独立学科，其学科的研究内容和深度正日益完善。陈爱钦[11]总结了我们矿山常见地质灾害的发育特征：矿山种类繁多、分布广泛、户数多、规模小、基础差，由于技术、管理及效益等原因的影响，资源开发中的安全形势相当严峻，地表塌陷、山体崩塌、矿山边坡滑坡、尾矿库垮塌、采场冒顶、采空区大面积地压等灾害，给社会稳定和人民生命财产安全带来了严重影响。肖和平[12]则综合分析了我国煤矿地区的主要灾害，对各类灾害特征、成生机理及危害进行研究，并提出了煤矿地质灾害链和防御措施。
严韬和严学清[13]论述了目前危害较大与涉及范围较广的矿山地质灾害如滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、地裂缝和不稳定矿碴堆，对其成因及影响因素进行了分析。
王卓理等[14]分析了矿山地质灾害链的链式效应特点以及地质灾害链之间的协同作用、时间和空间分布的复杂多样性以及承灾体类型的多样性等，并针对矿山地质灾害链的特点提出了控制灾害链源头的发生和危害、切断灾害链等措施，并在平顶山煤矿山进行了实践。
郭付三等[15]以河南豫西地区矿山地质环境问题为背景，分析了地质环境灾害之间的链式关系，从灾害链效应出发，提出流域系统治理方案。郭维君等[16]叙述了目前我国矿山普遍存在的主要地质灾害类型，并从技术上和非技术上指出地质灾害的控制措施，并总结了前人的一些地质灾害治理研究经验。周蕾等[17]简要论述了我国矿山开采引发的地质灾害现状，分析了主要矿山地质灾害的类型、诱发因素和治理措施，并提出了矿山地质灾害的勘查方法、预防建议和对策。何兴江[18]针对地下采矿活动的特点，提出和建立了复杂地质环境条件下，地下采矿工程与地质环境相互影响机理及环境效应的分析评价方法与防治的技术途径，对矿山地质环境问题分析有较好的理论和方法指导意义。秦定明[19]阐述了歌乐山矿露天采矿生产中存在的崩塌、滑坡、泥石流等主要地质灾害问题，分析了地质灾害影响因素及成因，并提出了相应的防治方法和措施。
种可[20]运用层次分析法对黄陵矿区地质灾害进行了危险性评价，将地质、采矿、环境三大环节的主控因素联系在一起，通过主要影响因素分析，形成了分类评价指标体系，建立了适用于黄陵矿区地质灾害危险性评价的数学模型，分析给出了地质灾害危险性评价的分级标准。李淑艳[21]通过对抚顺市矿山环境地质灾害的调查与归纳、论述与分析来研究抚顺市矿山环境地质灾害形成机制，并宏观的研究科学的合理的防治对策建议。李雨阳[22]运用GIS对黑龙江双鸭山历史遗留的矿山问题进行图层迭加分析，进行了矿山地质环境综合评估分区。赵新卓等[23]针地泰安市矿产资源开发利用导致地质灾害、地质地表景观破坏和水土流失等一系列地质环境问题，提出了生物治理、客土喷播等治理对策。况顺达和赵震海[24]论述了利用遥感技术运用到贵州开展矿山地质环境调查的方法与技术路红，对贵州省因矿山开采而诱发或产生的矿区生态环境恶化、水土流失、岩溶石漠化的加剧、水资源污染、地质灾害等各类矿山地质环境问题的遥感影像特征进行了总结。刘凤梅和曾敏[25]以遥感和GIS为主要技术手段，对CBERS-02B数据进行几何纠正、镶嵌和正射纠正处理后，通过逫叠加遥感影像对地形进行三维模拟，制作了江西省安远县稀土矿开采区三维遥感影像图，并对矿区地质环境进行了三维分析实验。通过实例分析证明，三维遥感技术对矿山地质灾害分析有重要的现实意义，能快速而准确地揭示矿山地质环境的空间分布规律，可以先根据各影响因素进行拓扑区分析，然后根据各因素之间的关系进行叠加分析最终得出其危害范围，为减灾排除险和恢复治理提供决策依据。李昌存等[26]通过建立矿山地质环境质量综合评价指标体系，划分了4个评价单元，确定了各单元的评价因子指标，最后运用层次分析法与模糊数学 综合评判的方法对腾龙铁矿矿山地质环境质量进行了综合评价。
而上述多种地灾综合评价方法均是基于对各子灾种的精确评价分析基础上建立的，若各子灾种的评价结果有误，将影响到最终的综合评价。在地质灾害各子灾种分析中，崩塌、边坡等的分析理论已趋于成熟。并出现了许多计算分析软件可针对各个灾种进行评价，其中Geo-Studio由于交互界面人性化且模块众多，是全球最知名的岩土工程分析软件之一。张良建等[27]基于Geo-Studio对锦屏一级水电站高边坡危岩体进行稳定性分析。李振嵩[28]、刘国栋[29]、银晓鹏[30]运用Geo-slope软件针对在降雨条件下暂态渗流场的分布及土坡瞬态稳定安全系数行了计算分析。肖慧等[32]则运用Geo-Slope对某尾矿库进行了静力稳定性数值分析。
1.2.3 矿山地质灾害恢复治理研究现状
矿山地质灾害种类繁多，危害较大的地质灾害主要有地表塌陷、滑坡、泥石流等，针对不同的灾难体，其治理措施也各不相同。
1、地面塌陷的治理与复垦
国内外对采空区地面塌陷的治理方法很多[33]，但常用的方法还是充填复垦法，这种方法利用矿区附近的露天矿剥离物、粉煤灰、矿渣等现场材料加于回填，只要保证充填物无污染，若在表层回填耕植土或采用微生物修复技术改良土壤，还可作为农地。即解决了塌陷问题，又解决了矿渣的处理问题，还可种植作物，所以经济效益最佳。这方面美国、加拿大等国家做的相当成功，具用很多将废弃矿山经过土质改良种植景观值物建立公园、园艺林地，如加拿大布查花园、南非“黄金城”等，我国较成功案件如绍兴东湖公园[34]，目前被评为AAA国家级旅游景区，堪称为“中国版的布查花园”。
但是通常塌陷区土质较差，不适宜植物生长，需进行土质改良。国内有许多学者对塌陷区复垦技术研究进行了系统的研究，杜善州[35]对煤矸石山废弃地和采煤塌陷地进行了微生物修复技术的研究，首次在神东矿区进行菌根菌剂的本地化扩繁技术进行了研究，认为接种微生物促进植被生长良好，可大力提升复垦区生态系统的稳定和可持续利用；石家庄井陉矿区北寨煤矿塌陷区，经土方回填成功改造成田园风光区、森林野趣区及特色文化区[36]。
2、采矿边坡的治理
虽然在成因机制上不同于自然边坡，但是治理对策上大体还是一样的，对危岩体采取的主要有爆破、拉锚、灌浆及其组合治理方式，而对于土质边坡采取的则主要有卸荷反压、支挡结构（挡墙，抗滑桩）、坡面喷层（植草）等措施。但是实际治理工程中往往是多种治理方式并举进行综合整治，特别是许多工程采用预应力锚杆、格构+植草技术取得了很好的治理效果[37]。
3、矿山弃渣的治理
作为“三废”之一的矿山弃渣，如果能得到充分合理的利用，可以减少堆积量，减轻治理压力，降低矿山地质灾害形成的物质条件，如前面的塌陷区回填，部分矿渣可作为建筑材料进行二次利用，如煤矿产生的煤矸石可作为水泥添加剂、烧砖原料。对不可利用的废弃矿渣，可集中堆放，并修筑挡土结构，还可种植草皮，防止流失[38]。而在尾矿处理方面，国内外也不断开发也新技术，目前的尾矿高效脱水、胶结充填、膏体尾矿干式堆存等已经投入具体矿渣治理工程[39]。
4、水土流失的治理
针对矿山水土流失产生与发展特点，抓住重点部位和关键环节，因地制宜，因害设防。首先在稳定部位设置拦挡措施，姜培曦[40]认为对坡度大于30度的边坡以工程护坡为主，对坡度小于30度的边坡以植物护坡为主。对仍不能实现稳定的坡体，可采取浆砌石坡脚保证坡体（矿渣）表面土壤不被带走；然后完善矿区内的排水系统，减少坡面面流对坡面的冲刷。露天采场外排水和矿坑涌水，采用集水坑方式进行沉淀后排放以防对其他生活用水体的污染[41]。
1.3本文研究内容与主要创新点 本文拟治理Ｉ号塌陷区由于采矿引起的矿山地质问题背景下，对主要的地质灾害进行稳定性分析与评价，并提出合理可行的综合治理对策，并通过治理结果分析评定治理效果。
本文主要的研究内容为：
（1）分析矿区内主要地质灾害体的成因机制和影响因素；
（2）对矿区内危岩体、边坡、弃渣堆等地质灾害体进行稳定性分析；（3）针对各地质灾害体提出治理措施，并对治理后的效果进行分析；
本文主要创新点：
（1）针对边坡分析中的各种极限平衡法进行了对比分析；（2）利用Geo-Studio中的SEEP/W模块、SLOPE/W模块、SIGMA/W模块对不稳定边坡、矿渣堆等地质灾害体进行非饱和土渗流场和应力场的耦合分析，得出了不同降雨强度、不同降雨持续时间对应的稳定性、应力场、含水量分布等；
（3）采用Geo-Studio软件对各灾害体治理工程进行治理效果评定。
第2章 矿区工程概况
2.1矿区工程概况
该矿区始建于1970年，原属地方国营煤矿，九十年代中后期开始承包给个人开采至今，矿山现有煤炭资源保有储量共189.0万吨，其中122b类18.3万吨，333类170.7万吨，可采储量87.4万吨，现设计年生产能力9万吨，矿井服务年限为6.9年，职工人数260人。矿井采用平硐开拓方案和走向长壁后退式采矿方法，中央对角机械抽出式通风方式（主平硐进风、回风平硐回风），全部陷落管理顶板。目前矿山正处在年产9万吨的改（扩）建基建准备阶段，建设工期为19个月。建始该矿民窑小井开采历史较久，矿山在长期地开采过程中不可避免地会对矿山地质环境造成不同程度的破坏。目前该矿山主要存在危岩体崩塌、地面塌陷、地裂缝、不稳定边坡滑动、矿山废渣、地表生态破坏与水质污染等矿山地质环境问题，这些问题若不及时进行整治，势必会对当地人民生命财产安全、生活环境质量以及社会安定构成不良影响。另外, 矿山在长期开采过程中所形成的固体弃渣排土场及非法地表小露天采坑剥离,随意排土堆放，对地表水土资源与生态环境也造成了严重破坏。矿区共由
52个主矿体组成, 矿山面积7.571 km，开采深度：1700～1550 m标高。本次治理恢复项目具体包括主平硐工业场地附近矿渣堆（KZ1）、风井硐口附近矿渣堆（KZ2、KZ3、KZ4、KZ5）以及治理区相关排水系统与边坡支挡等矿山地质环境问题，本次治理恢复工程设计主要采取危岩体爆破卸除、坡面清理与整形地表塌陷坑回填、削方卸载、浆砌石挡墙支挡、格构锚钉坡面防护、排水阻渗、生态恢复、水质处理与地面观测等综合防治措施。目前整个矿区已分别在5个主矿体附近形成了地面塌陷区5处, 本次综合治理的对象主要为I号塌陷区的危岩体、地表塌陷与北帮强风化花岗岩不稳定边坡等地质灾害。2.2工程地质与水文地质条件
2.2.1 地形地貌
矿区属构造剥蚀低山丘陵地貌，山脉总体走向北西西向，地势总体北高南低，北部山脉最高峰父子山海拔840m，其次是赤马峰640m，一般标高在200～300m，南部一般海拔50～100m，地形切割强烈，山势较陡，沟谷坡度大，山体植被发育。当地侵蚀基准面海拔标高55m。
治理区地形坡度一般15～40°，靠近山坡一带地形坡度大于55°，低山区为碳酸盐岩分布区，基岩裸露，植被发育一般；南部丘陵属岩浆岩分布区，风化较强烈，植被发育较好。
2.2.2 气象条件
区内属亚热带大陆季风气候区，冬冷夏热，四季分明，雨量充足。24 小时最大降雨量145.4mm，历年平均降雨量1480.2mm，降雨主要集中在3～8月份，多年平均气温16.8℃，最高气温40.9℃，最低气温-8.3℃。年平均风速2.1m/s，最大风速达23.5m/s。
2.2.3 地层岩性
矿区出露地层为第四系、三叠系、二叠系、中石炭统泥盆系、志留系。
（1）第四系（Q）：分布在矿区西南侧生产水库一带，岩性为砂质砂土及亚粘土夹砾石等。
（2）下三叠统大冶群（T1dy）:上部主要分布在矿区南部，岩性主要为灰岩和白云质灰岩及白云岩；下部主要分布在中偏北部，岩性主要为灰岩、泥灰岩及页岩,出露宽度一般几十米。
（3）二叠系下统茅口组（P1m）：分布在矿区中部大冶群北部，出露宽度30～140m，岩性主要为含隧石结核灰岩。
（4）二叠系下统栖霞组（P1q）：出露于矿区北部，宽度100～120m，岩性主要为含燧石结核灰岩。
（5）中石炭统黄龙群（C2h）：为灰白色中～粗粒灰岩，中厚层状，致密坚硬，主要分布于矿区北部。
（6）泥盆系、志留系：分布于矿区北部，前者为石英砂岩，宽几十米；后者为砂页岩，宽百多米。地层总体产状：走向近东西，向北倾斜，倾角陡。
其中本治理区Ｉ号矿体顶板围岩主要为二叠系黄龙群灰岩，次为石英闪长岩，底板为石英闪长岩。
2.2.4 地质构造
（1）褶皱
矿区所处构造部位为拟治理矿山倒转背斜南翼上的次级褶皱—刘许山倒转向斜上。拟治理矿山倒转背斜，核部地层为志留系，两翼依次为泥盆系、石炭系、二迭系和三迭系。该背斜轴线方向为北西西向、轴面向北倾斜，南翼倒转北倾。
（2）断层
区内断裂构造极为发育，共有大小断层21条。断裂构造分为三组：北西向、东西向和北东向。断裂规模不等，长者400多米，短者30多米。断裂性质以剪切性、张扭性为主。
（3）接触构造
接触构造系岩浆岩侵入时与周围地层接触所形成的构造。总体走向北西西，倾向北，倾角陡。多呈凹进凸出状，其形状控制了矽卡岩铜矿的分布形态和产状。区内岩浆岩为阳新岩体北缘的边缘相，属燕山早期侵入体，岩体主要为花岗闪长斑岩和石英闪长岩。分布于矿区南部及外围低洼地带。岩浆岩主要与二叠系茅口灰岩和栖霞灰岩接触，其次与三叠系下统大冶群灰岩接触。
（4）地震
根据GB50011-2001建筑抗震设计规范,阳新县抗震设防烈度为6度值。设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组为第一组，地震设计特征周期值0.35g,场地土层平均剪切波速210m/s。矿区地壳属于相对稳定的地区。2005年11月26号，江西省瑞昌地区发生了100多年来本区感受最强烈的5.7级地震，引起地面建筑物幌动，人员感受较强，但矿山周围未发生山体崩滑等地质灾害，坑道内也未见有崩落、掉块现象发生。
2.2.5 水文地质条件
根据矿区岩土体的岩性、储水空间和富水性特征等因素，可将矿区水文地质特征分为第四系残坡积孔隙含水岩组、碳酸盐岩岩溶裂隙含水岩组、风化岩浆岩裂隙含水岩组以及深部岩浆岩隔水岩组、碎屑岩隔水岩组。
本区地表水系不发育，无河流，仅矿区外围南部由矿山修筑的生产水库（工农水库）,该水库底部标高约+55m。地面溪流一般发源于两侧斜坡沟谷地带。矿坑与常年永久性地表水体无水力联系。矿区总体处在一个东西向长条状以碳酸盐岩溶裂隙为主体的水文地质单元中，矿体大部份位于当地侵蚀基准面以下，因矿山长期开采改变了矿山原始的水文地质条件，特别是地表塌陷后使水文地质条件变得复杂，地下涌水量增大，因此，矿区水文地质条件属中等类型。拟治理区位于刘许山南侧斜坡地带（当地侵蚀基准面以上），坡体自然排水顺畅，无雨期坡体处于干燥状态，无常年地下水位和泉水出露，但连续降雨时斜坡地表雨水径流汇集塌陷区后将直接下灌到井下采空区，并通过井下采空区、井巷与断裂构造等水力联系对矿山目前安全生产构成严重威胁。
2.3本章小结
本章主要是对拟治理矿区的位置、矿区周围的环境、工程地质条件及水文地质特征进行了介绍，重点突出Ｉ号塌陷坑所存在的问题，为下一步具体针对Ｉ号塌陷坑的灾害体分析打好基础。
第3章 塌陷区主要地质灾害分析
拟治理矿山地处鄂东南丘陵山区，具备发生突发性地质灾害的地质条件，矿山地质环境条件属中等复杂类型。该矿山经50余年的开采，特别是由于采用了空场采矿法以及当地村民的乱挖乱采，极大地破坏了原有岩体的应力平衡条件与排水通道，因此，拟治理矿山地下开采人类工程活动所诱发的环境地质问题突出，主要表现为采空塌陷、危岩体崩塌、山体开裂、小型滑坡、矿山弃渣、水土流失、水体与生态破坏等。Ⅰ号塌陷区主要环境地质问题见图3-1。
图3-1 Ⅰ号塌陷区主要环境地质问题及成因类型 Fig 3-1 The main geological disasters and their genetic types
3.1地面塌陷和地裂缝
拟治理铜矿区分布于刘许山和石家山南侧的荒地斜坡地带，因地表允许沉降塌陷，故采用空场法采矿，自然崩落，未对采空区进行处理。矿山经过50余年的开采活动，目前1#、2#号矿体已全部开采完毕，3#、4#号矿体-250m以上也已开采完毕，矿区已形成地面塌陷区4处。其中本次拟治理的Ⅰ号塌陷区分布于1#矿体附近，长约250m，宽80m左右，塌陷区面积0.019km2，塌陷坑深30～50m不等，地表破损严重。
受Ⅰ号塌陷区地表不断变形下沉与塌陷影响，在该塌陷坑北帮山坡地带沿近东西向塌陷坑发育有多条与之平行的山体地裂缝，张性地裂缝无充填，缝宽大小不一，最大裂缝宽度约1.5～2m。受地表塌陷与地裂缝控制，该斜坡地带危岩体与沉降台坎发育，同时也是地表雨水下灌采空区的良好通道。该处地裂缝与采空区地面塌陷灾害密切相关，目前未采取任何处理措施。
3.1.1成因机制
地面塌陷从诱因来说主要是由于地下岩溶和地下采矿引起，地下岩溶引起的地面塌陷主要随地下溶蚀地貌的分布而展布开来，而地下采矿引起的地面塌陷则随采矿巷道延伸。虽然基规模上可以不及地下岩溶诱发的地面塌陷，但是由于地下采矿引起的地面塌陷往往有人类直接活动且其发生具有突发性。
对于矿山地下开采引起的地面塌陷主要是由于矿体采空后形成采空区，而在采矿巷子顶部并未做好支撑或是支撑结构由于年代久远已破损，当上覆岩土体的自重压力或剪切应力大于其上部岩体的抗剪强度或抗拉强度时，上部岩土体发生整体塌陷或局部弯曲，随着采空范围的扩大或连通，移动岩土层也不断扩大，从而在地表形成塌陷。在上部岩土体中大致可形成三个带：冒落带、裂隙带和弯曲变形带（如图3-4所示）。这三带的分界也是不很明显，当然也不一定能同时出现[42]。而在塌陷区的外边缘区，地面向盆地中心倾斜，产生拉伸变形，当拉伸变形值超过一定数值后，地表产生张裂隙。通常地面塌陷都伴生有裂隙，坑边裂隙的发展进一步加剧地面塌陷。
图3-4 采空区塌陷分带示意图[43]
Fig 3-4 Schematic drawing of there area in collapse
该采空塌陷区主要是由于矿山在1958年至1998年期间对1#号矿体采用空场塌陷采矿方法开采以及后期当地村民地下（地上）乱采乱挖非法开采所致，其直接原因就是地下人为采矿活动造成了一定范围的采空区，地表土层松散在连续降雨条件下土体充水增重的同时土质软化，进而导致矿山地面塌陷，另外，矿山生产疏排水所形成的水动力条件的侵蚀、搬运以及水压力作用，也会进一步诱发和加剧地面的变形与塌陷。
3.1.2影响因素
1、矿层因素
矿层埋深越大（即开采深度越大），变形发展到地表需要的时间就越长，与此同时地表变形值越小，变形比较平缓均匀，但是地表塌陷的平面范围会加大。由于拟治理矿山铜矿开采深度不大，四个塌坑的塌陷深度较大（30～50m不等），形如漏斗形。
2、上覆岩性因素
如上覆岩层强度高、分层厚度大时，产生地表塌陷所需采空面积要大，破坏过程时间长；厚度大的坚硬岩层，甚至长期不产生地表变形。强度低、分层厚度小的岩层，常产生较大的地表变形，且速度快，但变形均匀，地表通常不出现裂缝。脆性岩层地表易产生裂缝。拟治理矿山铜矿矿层所在岩层为半坚硬、坚硬块状结构花岗岩，正好为脆性岩层，所以在塌坑周边裂隙很多。
3、构造因素
岩层节理裂隙发育，会促进变形加快，增大变形范围，扩大地表裂缝区。若存在断层的话，断层会破坏地表移动正常规律，改变地表塌陷的位置和大小，断层带上的地表变形会更加剧烈，会沿断层走向呈线性分布。
4、地下水因素
由于最初形成塌坑周边的地裂缝给地表水下渗提供了通道，所以在雨季地表水一方面加宽了地裂缝的宽度，若地裂缝在塌坑周边环形连通，地面塌坑会由原来的漏斗形发展为盆形，中间土体由于附加了水压和强度参数减小整个冒落，同时塌坑平面面积也会扩大，所以地下水是地面塌陷的“催化剂”。
5、开采条件因素
矿层开采和顶板位置的方法以及采空区的大小、形状、工作面推进速度等，均影响着地面塌陷的深度和范围。1#矿体采用空场塌陷采矿法再加上后来私人非法无序的开采破坏原留支撑矿柱进一层加剧原本就有的塌坑发展。开采宽度与深度与地面塌陷有密切关系，在进行评判时，通常采用宽深比。
我国实测资料表明[44]：
D1/H0, D3/H0<1.2-1.4时，地表为非充分采动；
D1/H0, D3/H0=1.2-1.4时，地表为充分采动；
D1/H0, D3/H0>1.2-1.4时，地表达超充分采动。
式中D1，D3为采空区沿倾向和走向的实际长度；H0为采场深度。
3.1.3稳定性分析！
目前有关采矿塌陷稳定性计算方法，基本上还是参照岩溶塌陷稳定性计算公式，而对岩溶塌陷稳定性进行械模拟计算主要有以下四种有代表性的公式：
1、坍塌极限平衡法
主要适用于椭圆或近圆形，且土洞跨度大，其顶板的平衡条件公式是：
H0Dtan
（3-1）
式中，H0—顶板临界厚度
D—巷道、采空区跨度
—侧压力系数 —顶板岩土体内摩擦角
3、解构力近似分析法
对于比较完整的微风化坚硬岩石组成的洞隙顶板，按板梁受力情况，其受力情况，其受力弯矩按下列情况计算，若支座和顶坂岩石均较完整、裂隙胶结良好时，按两端固定梁计算：
0 6M h b
（3-3）
式中： M 为弯矩，2 1 2 M ql
q 为顶坂所受总荷载（kN/m）
l 为洞隙跨度(m)
b 为梁板宽度（m）
为抗弯强度（kPa）
4、顶板坍塌堵塞法
对于顶板较破碎的洞隙、土洞顶板，在洞内无水流搬运迁移的情况下，冒
落后其体积松胀，当坍塌到一定高度时，洞体将被完全堵塞，此时可认为洞体 空间已被支撑，已不再向上扩展。其所需的安全临界高度可通过下式估算：0 1 h h K
（3-4）
式中： K —岩土松胀系数。
由于拟治理区1#号矿体自1998年闭坑停采至今已有十余年历史，根据现 场调查、走访以及其它矿山已有经验可以预测：90 年代采坑基本都已经发生 塌陷且Ⅰ号塌陷区主沉降变形与地面塌陷已趋基本稳定。但由于该塌陷区及周 围民采活动从未间断，地表、地下乱采乱挖现象严重。在矿体下部又形成新的 小型采空区，若不严加整治，不合理的开挖仍会进一步诱发小范围的地表塌陷 与地裂缝，并对该塌陷区已有危岩体及边坡构成极不利影响，甚至会酿成严重 的灾害事故后果。
3.2危岩体崩塌
目前矿区共发育危岩体灾害点三处，分别位于1#、2#、3#号矿体塌陷区
北侧陡崖处。其中Ⅰ号塌陷区危岩体分布标高范围约140m～175m，崩塌体长 30m左右，宽约20m，危岩体总方量约20000m3，其破坏方式为崩塌，主崩方 向约235°。如图3-5所示。危岩体地层岩性为二叠系中厚层灰岩，目前处于不 稳定状态。
该区危岩体已发生多次崩塌现象，危岩体崩塌后直接滚落至Ⅰ号塌陷坑坑
底或堆积于坡体的缓坡地带，但受Ⅰ号塌陷坑南帮稳定岩壁拦挡、围护作用控 制，崩塌物均被拦截于Ⅰ号塌陷坑内，对附近居户的生命财产以及坡下矿区公 路不会构成明显影响，但对附近的民采点以及进入该塌陷区的人畜会构成重大 威胁。
3.2.1成因机制
危岩体发育是由内外部因素共同作用的结果。内因条件主要有岩体力学参 数、岩体结构等（内部裂隙发展程度），外部因素主要包括岩体所在地形、水 体下渗、人类活动（开挖、爆破）、地震力等。其中岩性、岩体结构、地形是 危岩体形成的基本物质条件，而人类活动、地下水和地震是危岩体崩落的主要 诱因。拟治理1#崩陷区的危岩体主要是由于危岩体前部由于采矿形成采空区，前部临空，失去支撑，岩体完整性降低，后部张应力超过其抗拉强度形成卸荷 张拉裂缝，外加顶部植被被严重破坏，后张裂隙内基本无充填物。雨季地表水 直接回灌入裂隙，一方面增长了下滑力，再者裂隙之间接触面被水浸泡润滑，进一步恶化了危岩体的稳定性。当塌陷区持续沉降、变形或遭遇爆破震动、地 震等不利外部环境条件时，已存在高陡临空面的危岩体就会沿岩体中原有裂 缝、裂隙面向临空方向进一步扩展与加深，直至失稳崩塌破坏。
3.2.2失稳模式
危岩体的失稳模式即危岩体的破坏方式，由于其受到危岩体具体位置、几
何特征、结构特征及边界条件等形态参数等影响。所以在确定失稳模式之前必 须现场调查清楚其几何特征、岩体结构特征、临空条件、边界结构面特别是后 缘主控结构面方位、组合关系。只要这些因素一量确定，危岩体的失稳模式也 就可以定下来了，进而也就可以很方便的为危岩体的稳定性评价和防治提供可 靠的依据。根据危岩体的结构及状态特征，刘卫国[45]与林富材[46]将危岩体的失 稳模式分为：悬挂式、贴坡式、倾倒式、楔块式、软弱基座式、砌块式和孤立 式等七种基本类型，其示意图如下图所示。
悬挂式
贴坡式
倾倒式
楔块式
软弱基座式
砌块式
孤立式
图3-6 危岩体失稳模式分类
Fig 3-6 The damaging patterns of unstable rocmass
3.2.3稳定性分析
危岩体的评价预测方法可归结为两大类：定性分析和定量计算方法。定性分析法包括工程地质对比法、图解法和过程机制分析法。定量计算法包括：静力解析法、数值模拟计算和可靠度分析法。每种方法都有各自的假设条件和所需力学参数，工程中运用最广的还是静力解析法。下面采用静力分析法对拟治理塌陷区进行危岩体稳定性分析。
在分析可能崩塌体及落石受力条件的基础上，用“块体平衡理论”计算其稳定性。计算时应考虑当地地震力、风力、爆破力、地面水和地下水冲刷力以及冰冻力的影响[47]。静力解析法的基本假设如下[46]：
1）在危岩体变形发展过程中，特别是在破坏失稳以前，视危岩体为刚体；
2）把危岩体复杂的空间运动问题，简化为平面问题，即取单位宽度的危岩体进行力学分析；
3）危岩体两侧和稳定坡体之间，以及各部分危岩体之间均无摩擦力。分析中考虑的荷载类型主要有：
（1）危岩自重
危岩自重是危岩体应力场的基本构成部分。作为下滑力的直接来源，其值的计算对稳定性的分析至关重要，计算公式如下式所示，但是对于危岩体的重度取值主要是通过工况来选择的，若危岩体烈隙发育或处下雨季水源丰富地区，则应考虑选用饱和重度。若是岩体结构性完整、渗透率很小，水体对自重的影响可不考虑。
（2）裂隙水压力 多数危岩体失稳案例皆发生在暴雨季节表明，水压是威胁危岩的最敏感因素，降雨产生了不利于危岩体稳定的裂隙水压力，裂缝所受拉应力也会急剧升高，裂隙水压力越大，危岩体主控结构面损伤断扩展就越大，裂隙宽度及长度都会增大[48]。分析过程中要得到裂隙中的水头分布需要详尽的地勘资料，在地勘资料不足的情况下，粗略估计天然状态取三分之一裂隙水柱高，暴雨期间取三分之二裂隙水柱高[49]。
（3）地震力
由于危岩失稳对地震荷载的敏感性，地震水平力直接作为下滑力严重影响危岩稳定性，因此必须考虑地震力的作用。地震对危岩体主要用两种影响：一是地震作用直接产生水平地震力；二是由于地震力的作用，使得结构面力学参数降低，这方面还需专门的进行动荷载下结构面力学参数的弱化分析，并未研究成熟，现有的分析中并考虑。
对于贴坡式失稳危岩应同时考虑三种荷载组合，最不利荷载组合为设计荷载组合，其余为校核荷载组力:
计算工况取以下三种荷载组合：
工况一(天然状态)：自重+孔隙水压力；
工况二(暴雨状态)：自重+孔隙水压力
工况三(最不利组合)：自重+孔隙水压力+地震力
结合该危岩体宏观工程地质调查判断综合分析，拟治理Ⅰ号塌陷坑北帮危岩体安全储备不足，即当危岩体遭受震动、连续降雨、暴雨等外部不良环境条件作用时，随时有可能发生塌滑破坏，危岩体处于不稳定状态，必须进行工程整治。
3.3不稳定边坡
Ⅰ号塌陷坑北帮1-1＇剖面附近斜坡地带出露地层为强风化花岗岩区，其风化程度自上而下逐渐减弱，风化带厚度为5～30m左右。原岩结构大部分被破坏，岩石强风化后成砂粒状、碎块状，局部成高岭土状，工程地质性状差。由于该斜坡岩石风化作用强烈，浅部风化裂隙较发育，且边坡形成后未进行系统的支挡与防护处理，特别是当地村民由于开采浅部地表氧化矿，对该边坡坡脚及坡体的无序开挖、随意堆土加载等，即增大了该斜坡的下滑荷重，同时也减少了其坡脚的侧向反压支撑力，极大地破坏了斜坡岩体内部的应力场平衡条件。目前该段边坡浅部表层稳定性总体较差，其潜在的破坏形式主要以均质土的圆弧滑动为主，且整个坡面存在局部剥落、掉块等破坏现象，水土流失严重。在本次治理工程现场踏勘期间就发现一处新近发生的小型滑体，该滑体位于Ⅰ号塌陷坑北帮1-1＇剖面西约45m处，属浅层圆弧破坏，滑坡体物质主要来源于强风化花岗岩，为浅黄色砂粒状、碎块状砂粘土，结构松散，滑体长约35m，坡高16～20m，坡角36°～48°，平均43°。由于该边坡受Ⅰ号塌陷坑南帮稳定岩壁压脚、拦挡作用控制，边坡发生滑动破坏后其滑体物质均被拦截于Ⅰ号塌陷坑内，因此，该边坡对附近居户的生命财产以及坡下矿区公路不会构成明显影响，但对附近的民采点以及进入该塌陷区的人畜会构成重大威胁。
3.3.1成因机制
拟治理塌陷区不稳定边坡，主要因为坡体开挖导致的边坡岩土体内部引起应力重新分布和靠近坡体边缘剪应力集中等效应，使边坡岩体发生不同形式和不同规模的变形，再者边坡表皮基本上没有植被覆盖，雨季地表水直接下渗至潜在滑体内部增大滑体自重。若在阴雨季节，坡面水体下渗，在潜在滑体内部形成稳定渗流，渗流方向为向坡外，进一步加剧了边坡失稳直至破坏。
3.3.2影响因素
采矿边坡失稳往往是多种因素共同作用的结果，通常把导致边坡失稳的因素归结为两大类，即内部因素和外部因素。内部因素主要有潜在滑体力学性质、岩土体孔隙裂隙、潜在滑面位置、地形等；外部因素主要有采矿方式及进度、坡面处理方式、爆破振动、地表水体等。
引起边坡失稳破坏的原因很多，归纳起来有以下几方面：
1）潜在滑体的物理力学性质，包括坚硬程度、抗软化能力、组分、透水性、容重等。拟治理崩塌区的不稳定边坡滑坡体物质主要来源于强风化花岗岩，为浅黄色砂粒状、碎块状砂粘土，结构松散，力学性质较差，抗软化能力相当差遇水其力学性质急剧下降。
2）边坡的几何形状，通常来说，边坡越陡高度越大，越容易失稳。本文研究的滑坡体高16～20m，坡角36°～48°，平均43°，属极易失稳的堆积体边坡。
3）地下水的作用。在暴雨季节，地表水下渗量较大，坡体中水分来不及充分下渗，坡体中含水量大幅上升。坡体内自重增大，坡角处剪应力集中严重。若遇连续阴雨，虽然坡体中含水量变化不会很大，会在滑体内部形成地下渗流场，作为体积力的渗透力直接作为下滑力作用于滑体内部，恶化边坡的稳定性，同时降雨持续时间过长，会引起边坡土体强度软化。
4）爆破和地震作用，爆破击波和地震波可能引起边坡岩体应力的瞬时变 化，从而影响边坡的稳定性。
5）人为因素，进一步的开挖或坡体上部堆放矿渣等都将恶化边坡稳定性。同时在矿体开采初期，设计缺陷直接给边坡失稳埋下祸根。
3.3.3边坡稳定性分析
在工程整治前对边坡进行稳定性分析计算，其目的主要是了解该边坡现状条件下的稳定性状况，从而为治理工程方案的选型、工程布置、加固强度与加固参数的确定提供依据。评价边坡稳定性主要有下列3类：定性分析法，主要通过地质勘察资料分析边坡产状，边坡岩体构造等，有工程类比法、图解法等；可靠性分析法，针对不同的地形地质特征，每个边坡所具有的条件不同，因此，不确定因素在边坡稳定性评价中有很大的影响，可靠性分析方法从这个角度出发考虑众多不确定因素，使得边坡稳定性的评价更接近于真实情况，方法主用有灰色理论、神经网络及模糊综合评判等，但是这些方法现在仅限于理论研究阶段，并且其评分标准并未得到统一，目前还没有应用于实际工程中；定量分析法主要是从力学的计算角度对边坡稳定性进行评价，是目前运用最广也是研究成果最多的评价方法，定量分析法主要包括极限平衡法和数值分析法。极限平衡法是比较传统，也是目前最成熟有效的一种边坡稳定性分析方法[52、53、54]。其原理是以Mohr-Coulomb抗剪强度理论继准则，只考虑土体破坏那一瞬间的静力平衡条件，通过对潜在滑体的受力分析，根据滑体的力（力矩）平衡，建立和求解边坡处于破坏那一瞬间的静力平衡方程进行定量评价是。在大多数情况下，静力平衡方程所涉及的未知数个数都要多于方程个数，因此必须对某些未知数作出一定的假设，使方程组可解。这种计算分析方法遵循下列基本假定：
（1）遵循库仑定律或由此引申的准则。
（2）将滑体作为均质刚形体考虑，认为滑体本身不变形，且可以传递应力。因此只研究滑动面上的受力大小，不研究滑体及滑床内部的应力状态。
（3）将滑体的边界条件大大化解。如将复杂的滑体形态简化为简单的几何形态；将滑面简化为圆弧面、平面或折面；一般将立体问题简化为平面问题，取沿滑动方向的代表性剖面，以表征滑体的的基本形态；将均布力简化为集中力，有时还将力的作用点简化为通过滑体重心。表3-1中各种方法都是假定土体是理想塑性材料，将土体作为一个刚体，按照极限平衡的原则进行力的分析，最大的不同之处在于对相邻土条之间的内力做何种假定，也就是如何增加已知条件使超静定问题变成静定问题，这些假定的物理意义不一样，所能满足的平衡条件也不相同，通过后面的分析，具体体现出几种常用方法间的差异。极限平衡法的关键是对滑体的体型和滑面的形态进行分析、正确选用滑面的计算参数，以及正确引用滑体的荷载条件等。Geo-Slope可选用自动搜录功能找出最危险滑移面，其滑面形状不受限制。所以先采用Geo-Slope2004对天然状态下的采矿边坡进行稳定性分析，其中土体采用Mohr-Coulomb模型，其土体参数为：重度γ=18.5kN/m3；凝聚力c=26.0kPa；内摩擦角φ=32.0°。其边坡模型如下图所示：
图
3-9 Geo-Slope中边坡模型示意图
Fig 3-9 The model scheme of slope in Geo-Slope
为了对比各种极限平衡法之间的区别，本文分别采用了Morgenstern-Price法、简化Janbu法、Bishop法、Ordinary法四种方法对天然状态下的边坡进行了稳定性分析，四种方法得出的最危险滑动面如下图所示，可见虽采用的方法不同，但是得出的最危险滑动面的位置基本相同：
(a).Morgenstern-Price法
(b).简化Janbu法
(c).Bishop法
(d).Ordinary法
图3-10 各种极限平衡法最危险滑面对照图
Fig 3-10 The contrast of sliding face among different mthods
由于Ordinary法不考虑条块间的法向力和切向力，所以得到的稳定性系数最少，为1.229；简化Janbu法与Bishop法都考虑了条块间的法向力，但是没有考虑切向条间力。得出的安全系数分别为1.232和1.276；Morgenstern-Price法同时考虑了条块间的切向力和法向力，得出的安全系数为1.269，比Bishop法得出的安全系数要小，其原因主要是Morgenstern-Price法要同时满足力和力矩平衡。为了直观起见，取计算中的第18条块，将四种方法得出的条块受力及力多边形显示如图3-11：
(a).Morgenstern-Price法
(b).简化Janbu法
(c).Bishop法
(d).Ordinary法
图3-11 各种极限平衡法条块受力对照图
Fig 3-11 The contrast of force acting on stick among different mothod
以上的分析只是天然状态下的，此时坡处于安全状态。但是大部分边坡均在雨天发生整体滑坡，近年来平均每年发生的滑坡灾害在1万起左右，其中的80%以上发生在5月至9月的雨季[55]，说明降雨入渗是边坡失稳破坏的常遇诱导因素。在大气降雨时，土体内部存在非饱和区，土体内渗流场分布随降雨变化对边坡的稳定性有着不可忽视的影响。其主要表现在以下几个方面：
1）大气降水渗入潜在滑体，增加岩土体的容重，使岩土体软化，抗滑力降低，从而导致边坡失稳；
2）降雨期间或降雨之后，潜在滑体内孔隙水压力的升高使得潜在滑面上的有效应力及抗剪强度都降低；
3）地下水位回落引起潜在滑体内部释水压密，导致局部坡面二次沉降，在后部沉降不均处直接形成后张裂隙；
4）降雨下渗抬升地下水位，对潜在滑体产生较大的浮托力；
5）当地下水位上升或坡体内存在相对隔水层时，坡体会出现暂态饱和而产生渗透水流。
国内几位学者做了有关这方面的研究，李振嵩[28]、刘国栋[29]、银晓鹏[30] 武丽[31] 运用Geo-slope软件针对在降雨条件下暂态渗流场的分布及土坡瞬态稳定安全系数进行了计算分析，讨论了各种因素的影响。要考虑降雨对边坡的稳定性影响分析，必需考虑非饱和抗剪强度理论。传统的进行饱和土的稳定性分析时，通常采用有效抗剪强度参数c、，对于地下水位以上由负孔隙水压力提供的部分抗剪强度不予以考虑。但是通过李振嵩等人的分析发现负孔隙水压力在提高土的强度方面的作用不可忽略。在非饱土的抗剪强度研究方面，具有代表性的有Bishop理论[56]、Fredlund理论[57]及Vanapalli[58]理论。
因为极限平衡法完全不考虑土体本身的应力－应变关系，不能真实地反映边坡失稳时的应力场和位移场。有限元法考虑了介质的变形特征，真实地反映了边坡的受力状态。它可以模拟连续介质，也可以模拟不连续介质；能考虑边坡沿软弱结构面的破坏，也能分析边坡的整体稳定破坏。有限元法可以模拟边坡的圆弧滑动破坏和非圆弧滑动破坏。同时它还能适应各种边界条件和不规则几何形状，具有很广泛的适用性。有限元法应用于边坡工程，其独特的优越性。与一般解析方法相比，有限元有以下优点：
（1）它考虑了岩体的应力－应变关系，求出每一单元的应力与变形，反映了岩体真实工作状态。
（2）与极限平衡法相比，不需要进行条间力的简化，岩体自始至终处于平衡状态。
（3）不需要像极限平衡法一样事先假定边坡的滑动面，边坡的变形特性，塑性区形成都根据实际应力－应变状态“自然”形成。
（4）若岩体的初始应力已知，可以模拟有构造应力边坡的受力状态。
（5）不但能像极限平衡法一样模拟边坡的整体破坏，还能模拟边坡的局部破坏，把边坡的整体破坏和局部破坏纳入统一的体系。
（6）可以模拟边坡的开挖过程，描述和反映岩体中存在的节理裂隙、断层等构造面。
陈丽坤[59]采用Abaqus软件对边坡进行了渗流的数值模拟计算，研究了考虑水渗流作用的有限元强度折减边坡稳定安全系数的计算方法，得出结论：渗流对边坡稳定有着显著性的影响，而应力场和渗流场耦合与否对边坡稳定影响不大。本文采用Geo-studio2004 中的Sigma/W模块来对由矿山开采引起的不稳定边坡进行模拟分析。为了充分分析降雨状态下坡体内部应力和位移场的变化，在Anysis setting中将SEEP/W的计算结果作为初始水头文件导入Sigma/W模块，因为主要目的是为了反映降雨对应力场的影响，所以选择采用线弹性模型，土体参数为：弹性模量E=3000kPa、泊松比为0.3。其他土性参数与前面分析完成一样，边坡变形前后的有限元网格图如图3-18所示。
由于通过前面的Slope/W模块分析结果显示，在平均雨强持续4天和暴雨持续一天后边坡已发生失稳破坏，所以本次分析主要比对无降雨、平均雨强持续4天和暴雨持续一天的剪应力分布形状，因为对于边坡失稳破坏，广为接受的都是剪切破坏。
图3-18 边坡变形前后示意图
Fig 3-18 The schematic displacement of slope
综合Geo-Studio软件结果，拟治理矿山Ⅰ号塌陷区边坡在天然状态下基本上处于安全状态，但是安全储备不足。即当边坡遭受连续降雨、暴雨等外部不良环境条件作用时，随时有可能发生浅层滑移破坏，边坡浅表层总体处于不稳定状态，必须进行工程整治，以提高该边坡抗滑移破坏的安全储备和避免坡面易风化岩土体的进一步局部崩滑、掉块和碎落破坏。但根据拟治理矿山铜矿已有工程地质资料分析可知，该段边坡下卧基岩为中风化至新鲜花岗岩，基岩地层的整体稳定性较好。因此，该边坡发生大规模的基岩滑动破坏的可能性不大。
3.4 矿山弃渣
Ⅰ号废渣堆位于1#号矿体南侧，废渣堆呈不规则状，长320m左右，宽约65m，面积约2.08万平方米，方量约23.92万立方米。人工自然堆放，乱堆乱放现象严重。根据现场调查及已有工程资料综合分析，矿渣堆下伏地层为岩浆岩，基岩总体较稳定，但是由于渣体堆积高度高（5～18m），坡面较陡（坡角45°左右），结构松散，目前尚无任何拦挡措施。当遭遇连续降雨、暴雨等不利外部条件时，还有可能存在堆渣体边坡滑移坍塌的危险，甚至会形成小型泥石流。为了精确预估弃渣堆的稳定性，采用Geo-Studio建立简单模型进行分析，其强度模型采用Mohr-Coulomb模型，矿渣体强度参数为：重度γ=18.0kN/m3；凝聚力c=13.0kPa；内摩擦角φ=27.0°。结果发现，在天然状态，边坡安全系数仅为0.976，已失稳，急需进行治理。
图3-23弃渣堆潜在滑面
Fig 3-23 The potential sliding surface of spoil heap 3.5 水土流失与生态破坏
治理工程区水土流失与生态破坏严重，主要分布于Ⅰ号塌陷区、废渣堆放场及其斜坡地带。水土流失不仅会造成周围土地荒漠化，破坏植被，而且还会对地表生态环境造成严重污染，而地表生态植被的破坏又会反过来加剧地表水土流失，进而影响和恶化当地居民的居住环境。
3.6 本章小结
本章对矿区存在的主要地质灾害体进行详细的分析，对各种灾种从成因机制、影响因素、稳定性三个角度进行了阐述。
1）地面塌陷参照溶洞塌陷进行了力学分析，矿区内原始塌陷是由于采用空场法采矿造成的，自上世纪矿区闭坑以后塌陷基本已稳定；
2）对于矿区边坡顶部危岩体，分析了其成因及失稳模式，根据其失稳模式采用“刚体极限平衡法”针对三种不同工况进行了稳定性分析，发现其安全储备远远不足，需整治；
3）针对矿区边坡，分别采用几种极限平衡法及有限元法细致分析了其稳定性，深入讨论了降雨对边坡的稳定性的影响，通过不同降雨强度、不同降雨持续时间分析了边坡的失稳机理。得出结论，天然状态下，边坡基本处于稳定状态，但是当出现连续降雨或暴雨心情况后，边坡易失稳，需采取具体针对性的治理措施；
4）弃渣堆存在乱堆乱放现象，而且堆放坡度较大，坡高过高，天然状态下渣堆边坡处于临界状态。渣体表面无任何保护措施，雨季水土流失严重；
5）水土流失及生态破坏问题，这个问题实际是矿山贯通始末的地质问题，边坡、地面塌陷、矿渣排放、采矿排水等现象都可归结为水土流失和生态破坏问题。综上所述，矿区内地质环境严重恶化，急需进行治理。
第4章 矿区地质灾害综合治理
基于上一章稳定性分析的结果，综合考虑上述地质灾害治理工程技术措施与拟治理采空塌陷区实际地形地貌、地层岩性、岩土结构特征、稳定性分析结果以及破坏后危害性严重程度等，针对各灾种进行治理方案比选，最后选择“技术上可行，经济上合理”的治理对策。
4.1采空塌陷坑与地裂缝
目前对采空塌陷常用的处置方法包括：充填复垦法、压力注浆法和地下采空区充填法等。地下采空区充填法通常从采矿方法与工艺方面来预防地表塌陷，包括边采边充的充填采矿法和先采事后集中充填采矿法；压力注浆法是当地表沉降或塌陷发生以后，采用人工或机械向塌陷体中注入水泥砂浆或先回填后灌浆，以改善岩体应力状态，进而预防沉降或塌陷区进一步发展；而充填复垦法则是利用矿区附近已有的废石弃渣作为充填材料来充填地表采空塌陷坑，然后覆土复田或实施生态恢复，这种方法既解决了塌陷区复垦或生态恢复问题，又解决了矿山固体废弃物的处理问题。结合采空塌陷坑已闭坑多年，且回填废石来源充分等实际情况，本文拟采用充填复垦法治理方案，将坑填平至地表高程。填料首先利用该塌陷坑北帮边坡清理、卸载下来的岩土体进行分层密实回填，回填料不足部分再取自Ⅰ号废渣堆直至设计标高。考虑到充分利用土地资源，在填置到地表标高附近回填可根植土，待坑体回填完成，种植树林，一方面保持水分不会充分下渗影响深部矿巷的正常运行，另一方面可有效修复矿区环境。
4.1.1地表塌陷坑回填
Ⅰ号塌陷坑目前坑底最低标高+94.32m，设计坑底中间最高回填标高为+115m。回填料首先取自于该塌陷坑北帮边坡清理、卸载下来的岩土体，不足部分取自于Ⅰ号废渣堆。
回填时采用水平分层填筑法施工，分层铺设，分层密实，最大松铺厚度为50cm，采用测量边桩控制松铺厚度。施工含水量控制在最优含水量ωopt±3%之内。当回填标高分别至坑底碎石排水盲沟沟底粘土夯实层及塌陷坑坑底粘土夯实层标高时，分别设置0.5m厚和0.3m厚粘土夯实隔水层，碎石排水盲沟两侧地表粘土夯实层向盲沟内排水坡度为5%。采用Geo-Studio软件的Sigma/W模块，根据现场测量的各个控制点建立如下图所示的有限元模型：
4.1.2地裂隙灌浆
受Ⅰ号塌陷区地表不断变形下沉与塌陷影响，在该塌陷坑北帮山坡地带沿近东西向塌陷坑发育有多条与之平行的山体地裂缝。该地裂缝的产生，不仅增大了地层的透水性，浸泡和软化岩土体，所形成的静水压力和动水压力对山体的稳定性也构成极不利影响，而且地表雨水通过地裂缝下灌至采空区，然后通过地下通道再进入目前正在开采的生产矿井，增加了该生产矿井的涌水量和生产成本，特别是当遇连降暴雨时易发生淹井事故发生，对井下生产构成严重威胁。
对地表裂缝，可先进行人工清缝，然后采用水泥砂浆灌浆法回填封堵治理方案，以预防地表雨水下灌采空区，并增大岩土体的联结力和整体性。灌浆材料采用水泥砂浆，考虑该采空塌陷区有可能持续变形，在灌浆体的顶部可以采用0.5m粘土夯实层隔水。
4.1.3拦截坝
为避免人畜随意进入塌陷坑，特别是禁止该塌陷坑目前仍在继续进行的民采活动，当坑内主要治理工程完毕后，对该塌陷坑的东、西向两个出入口采用拦截坝进行封堵，即利用东、西向拦截坝与南帮废渣堆以及北帮自然山坡组成天然隔离带将塌陷区实施封堵、隔离，并在东、西向坝体及南帮废渣堆的入口便道处设置警示标志牌。考虑到矿区地形，设计东、西向拦截坝高15m，在坝体中部坝高为8m处设置一道宽为2m的马道卸载平台，马道向外排水坡度5%。坝底两侧边坡坡比1：1.2，坝顶两侧边坡坡比1：1.4，坝顶平台宽3m。拦截坝坝体充填料取自于Ⅰ号废渣堆。筑坝时采用水平分层填筑法施工，分层铺设，分层密实，采用测量边桩控制松铺厚度。填料中禁止混入种植土或腐殖土，石块最大尺寸不得大于摊铺厚度的2/3。施工含水量控制在最优含水量在±2%之内。为保证拦截坝安全稳定性，需对该坝体的整体稳定性进行验算。采用Geo-studio中的Slope/W模块进行稳定性分析，用物理力学计算参数为：重度γ=18.0kN/m3；凝聚力c=13.0kPa；内摩擦角φ=27.0°。其拦截坝边坡模型如下图所示，因为考虑到新近堆积坝体压实度很难得到保证，所以先考虑在坡脚位置设置2.5m高的浆砌片石挡墙，地下0.8m，地上1.7m。
图4-5 拦截坝边坡模型图
Fig 4-5 The model of interception dam
若先不考虑锚杆对坡体表面的加强作用，计算得出的无降雨条件下安全系数为1.363（简化Janbu法），若考虑到降雨对坝体表面的冲刷的话，单凭坡角处的2.5米高挡土墙安全储备不够。另外从图4-6发现，潜在坝体失稳均发生在潜层，所以可以在潜层设置锚杆和表面设置格固，由于在Geo-studio中的Slope/W模块中没有格固单位，在分析中不再考虑格固的加强作用，所以在第一级边坡上加6根锚杆，第二级边坡由于顶宽仅为3m，顶部位置锚杆不好施工，另外从力学角度上来说，顶部也相对安全。所以第二级边坡施加5根锚杆，锚固力为100kN（预估值），在Slope/W模块中设置为定常值施加，锚杆长度为3m。
图4-6 未考虑锚杆作用的拦截坝边坡稳定性
Fig 4-6 The siding face of interception dam(no considering anchor)
图4-7显示了施加了锚杆的（天然状态下）拦截坝稳定性，稳定性安全系数大大提升，各种方法对应的安全系数分别为：简化Janbu法：1.720；
Bishop 法：1.947 ：Oradinary 1.744。另外对比施加锚钉前后的潜在滑面位置发生的变化，加了锚杆后，潜在滑面向深层转移。未加锚杆时，坝体边坡为浅层破坏，实际上坡角挡墙没有起到实质性作用，因为潜在滑面不通过墙角位置。而加了锚杆后，如图4-7所示，挡墙完成抑制了剪出口的位置，有效发挥了支挡作用。所以采用锚杆加坡脚挡墙在本次案例坝体边坡中的取得的效果好，技术上也是可行，挡墙可以就地取材，而锚杆施工长度短。
图4-7 考虑锚杆作用的拦截坝边坡稳定性
Fig 4-7 The sliding face of interception dam(considering achor)
4.2危岩体
危岩体崩塌不仅影响因素复杂，而且破坏后果危害严重。目前整治危岩体崩塌的主要工程措施包括：清除、支撑、锚固、拦截等。清除是指对边坡或陡崖上的浮石、松动块体采用人工钢钎撬挖，或者在巨大危岩体上采用工程凿岩爆破方法，化整为零的逐步消除；支撑是指对于悬挑状、倒坡状危岩体采用浆砌石或混凝土墙、柱或墩等形式进行支撑和封填；锚固是指采用锚杆（索）将不稳定的危岩体锚固于深部稳定的岩体上；而拦截则是指在危岩体坡下修筑一级或多级重力式拦石墙、板桩式拦石墙、拦石栅等拦石构筑物，以对危岩体崩塌运动块体进行拦挡。
综合考虑拟治理采空塌陷坑北帮危岩体所在山体位置地势险峻、灌木丛生，施工运输难度大等不利地形条件，以及坡下塌陷坑与南帮稳定岩壁陡坡天然拦截屏障等有利地形条件，可采用工程造价相对较低的爆破清除法方案对危岩体进行卸除，以达到危岩体标本兼治的目的。同时将爆破卸载下的岩石块体用作浆砌石墙及截（排）水沟的砌体材料，以节省工程造价。在对危岩体实施爆破清除之前，首先要对该坡面上个体较小的危岩体或松动岩块以及危石等进行系统清理，清坡时一般采用人工钢钎撬挖，必要时辅以风镐作业。对体积较大的危岩体采用从西向东，自上而下的台阶式逐层爆破清除。综合考虑爆破震动、冲击波、飞石对边坡与周边环境的不利影响以及场地特点、爆破块度、爆破成本等因素。
由于危岩体一旦发生崩塌易发生重大恶性事故，因此，在危岩体卸除施工
过程中，首先应设立专职安全员负责现场施工安全，发现安全隐患及时妥善解决，以确保施工人员作业安全。同时严格采取控制爆破振动、冲击波和飞石等控制爆破安全措施，使爆堆被拦截受限于Ⅰ号塌陷坑内，同时撤离当地居民，设置爆破安全警戒线，以杜绝飞石、滚石伤人事故发生。
4.3不稳定边坡
本次拟治理工程不稳定边坡位于Ⅰ号采空塌陷区北帮西部1-1＇剖面附近，出露地层为强风化花岗岩区，存在浅层坡体变形滑移破坏与坡面冲刷地质问题。主要原因是受Ⅰ号采空塌陷坑地表塌陷变形影响，以及当地村民无序开挖浅部地表矿所致。目前对不稳定边坡工程治理措施很多，主要包括：削方卸载、回填反压、挡土墙、抗滑桩、格构锚固、锚杆（索）加固、坡面防护与排水阻渗透等，其中最简便的方法就是通过改变边坡形状，即降低边坡高度或放缓边坡角，来永久性地改变坡体内应力平衡状态，进而达到稳定边坡的目的。结合拟治理不稳定边坡地形地貌、地层岩性、破坏模式、危害程度等实际情况，本文中的边坡主要采用削方卸载+回填反压+浆砌石墙分级护脚支挡主体方案进行工程整治。即首先对该坡段浅表部不稳定强风化花岗岩层进行清理；然后在坡体的中部设置两道卸载马道平台；最后在两道马道平台及坡脚位置设置三级浆砌石挡墙分别对各坡段的坡脚进行支挡与保护。
4.3.1削坡反压
在对不稳定边坡实施工程治理时，首先采用从西向东，自上而下分级削载放坡，系统地清理坡面上松散的强风化花岗岩层与松动岩块，并形成分级卸载平台。削方卸载不仅可解决不稳定边坡浅表层风化破碎岩体的局部变形破坏问题，而且还可达到对坡面进行统一清理和修整的目的。清坡时采用人工配合挖掘机作业，必要时辅以钢钎撬挖与风镐作业。削方、清坡下来的岩土弃渣用于回填坡下的Ⅰ号采空塌陷坑，对该不稳定边坡而言可起到坡脚回填反压的作业，进而达到降低边坡高度与减缓边坡角度的双重目的。
从坡顶至坡脚削方卸载工程具体如下：
设计第一道马道卸载平台宽为3m，高程127m，其上段边坡削方坡比1： 1.2，马道向内排水坡度5%。
第二道马道卸载平台宽为3m，高程137m，其上段边坡削方坡比1：1.2，马道向内排水坡度5%。坡脚采空塌陷坑回填高程为117m，第一段边坡削方坡比1：1.2。基于上述数据，采用Geo-Studio中的slope/W模块对削坡反压后的边坡进行稳定性分析，因暂时不考虑进行表层土质改良，所以仍然采用第三章边坡稳定性分析中的强度参数，强度准则仍用Mohr-Coulomb准则，进行削坡反压后的边坡模型如图4-9所示，从图中大致可看出削坡区域主要集中在原有边坡顶部，然后反压区域主要是坡体前部。这一措施可谓“一举两得”，即减少了下滑力，还通过反压增加抗滑力，坡脚前部反压体类拟于“土质重力挡土墙体”。
图
4-9 削坡反压前后的边坡模型图对照
Fig 4-9 The model contrast between slope cuting and no cutin
先进行天然状态下的边坡稳定性分析，然后通过引入SEEP/W模块进行降雨条件下边坡的分析，由第三章的分析可见暴雨情况下边坡最易失稳。所以本次分析直接在坡面边界引入最大降雨入渗边界，入渗强度参数计算如表3.2。非饱和土体基质吸力与渗透参数关系、土水特征曲线同第三章，在此不重述。
图
4-10 天然状态下边坡潜在滑面分布和最危险滑面
Fig 4-10 The potetial sliding faces and the most danagrous one of slope(no rainfall)
图4-10显示出了天然状态下削坡后可能的滑面的分布，可见潜面滑面滑的安全系数为1.692。但是通过前面分析可见往往边坡失稳大部分是在降雨诱发的情况下发生的，在边坡坡面上引入最大降雨强度入渗边界得出边坡安全系数为1.272（如图4-11）。
图
4-11 暴雨1天后的边坡最危险滑面
Fig 4-11 The most dangerous sliding face of slope after 1day heavy rainfall
降雨增加坡体中水分分布，图4-12显示了暴雨1天后土中含水量分布，从图中可见暴雨提升了土中水位线（图中蓝色线为水位线），其中水分无法及时排出，大部分留置在坡体内部，水位线附近含水量大为提升。严重增加了土体自重，与前面分析一样，将SEEP/W模块的水位数据导入Sigma/W模块分析降雨前后的剪应力分布情况，可见削坡后坡脚剪应力集中现象没有削坡前的那么严重，削坡反压后坡角剪应力仅为40kPa。降雨后加重了坡角的剪应力集中，但是不足以引了边坡失稳。所以，总体上来说本削坡反压方案可大为改观边坡的稳定性，而且相对别的治理方案来说，本治理方案最具经济性。但在削坡反压施工过程中如卸载平台上有大型施工机械作业时，为了施工的安全运行，应充分考虑行走机械对平台的作用，重新验算稳定性。
图
4-12 暴雨1天后的边坡内含水量分布
Fig 4-12 The water content distribution in slope after 1day heavy rainfall
图
4-13 天然状态下的边坡剪应力分布
Fig 4-13 The shear stress field of slope(no rainfall)
图
4-14 暴雨1天后的边坡剪应力分布
Fig 4-14 The shear stress field of slope after 1 day heavy rainfall 4.3.2挡土墙分级支护
由于考虑到分段削坡反压，下一段施工通常要采取上一级卸载平台作为施工面，所以会增加附加荷载。所以为了安全起见，采取每坡段边坡高10m，马道平台及坡脚位置设置三级浆砌石挡墙分别对各坡段的坡脚进行支挡与保护，再者由图4-12发现，在暴雨条件下坡体水体会急剧上升，所以坡体内部会存在很大的渗透力。坡脚位置如果是土质坡脚，当渗透力增加至一定程度，会使坡脚土体发生渗透破坏（管涌或流土）。应在坡脚位置设置挡土墙，墙高3m，地面以上出露2，埋深1m，墙项宽0.8m，底宽2.6m。墙体可采用毛石与水泥砂浆砌筑，为防止雨水下渗浸泡地基，在墙顶和墙底分别设置厚30cm的粘性土夯实层，墙背后设50cm砂砾石反虑层。马道平台在靠边坡坡脚一侧设置浆砌石排水沟。另外在坡顶塌陷区外围布设浆砌石矩形截水沟一道,用以拦截山坡地表径流水，防止大气降雨入渗及地表径流对坡体的不良冲刷影响。由于通过前面的削坡反压发现，天然状态下不采用挡土墙坡体安全系数也较高，可以满足要求。所以在本次分析中直接对暴雨条件下三级挡墙的稳定性进行计算，其中土性参数和非饱和土的基质吸力、渗透系数等都参照第三章中的稳定性分析部分，暴雨入流强度采用表3-2中的强度，只是对削坡后的边界根据坡角进行了相应换算，换算方式如表3-2，在此不加于重复说明。先在SEEP/W模块中进行降雨入渗分析，将水头文件导入Slope/W模块建立如图4-15的边坡模型，模型中挡土墙尺寸按前述中地下埋深1m，地上2m。
图
4-15 设置坡脚挡墙的边坡模型
Fig 4-15 The slope model incorparating retaining wall
图 4-16 各级边坡挡土墙考虑本级边坡时的稳定性
Fig 4-16 The stablityies of scondary slopes relate to its’ retaining wall
首先计算各分级挡土墙本级边坡的稳定性，在Slope/W模块分析设定是采用预先定义剪切面入口和出口范围来分析各级边坡的稳定性，研究结果发现，高阶边坡稳定系数最高，统一以简化Janbu法计算结果对比，从高往下一级边坡稳定性系数为2.707；二级边坡为1.671；三级边坡为1.780；各级边坡稳定性系数都较高，满足要求。现在考虑整体稳定性，验算发生深层滑坡的可能。将滑面入口设在一级边坡或二级边坡上，而剪出口位置范围分别设在二级挡土墙和三级挡土墙位置处。
图
4-17 不同滑面位置对应的边坡稳定性
Fig 4-17 The slope stablity of slope incorparating different entrance
由图4-17对比发现，最有可能发生的深层滑面位置应是从二级边坡顶部到三级坡脚位置，滑面的稳定性系数为1.310；其次为从一级边坡中部滑入，从三级坡脚（挡墙位置）滑出，稳定性系数为1.390；从一级边坡中部滑入二边坡坡脚滑出的可能性较小，其稳定性系数为1.572。综合上述稳定性分析结 果，加了挡土墙的三级边坡稳定性满足要求，治理方案合理。
4.4废渣堆挖方
Ⅰ号废渣堆位于1#号矿体南侧，废渣主要来源于1#矿体采掘废石以及当地村民无序开挖浅部地表矿剥离排土所致。至今尚未采取任何工程整治措施，水土流失严重，存在堆渣体边坡滑移坍塌危险。但该废渣堆下伏地层为岩浆岩，基岩总体较稳定。目前对矿山废渣场常用的处置方法包括：废渣资源化利用、清运回填、拦截支挡、复垦植被等。结合本次Ⅰ号采空塌陷坑综合治理工程需要回填与筑坝取土，特别是兼顾Ⅰ号废渣堆二期综合治理工程等实际情况，以弃渣堆主要采取“挖方卸载”方案对该废渣堆进行一期工程整治。即首先对该废渣堆顶部挖方至设计标高，然后在渣体中部挖方、削坡形成卸载马道平台，以降低废渣堆边坡高度和减缓边坡角度，在取土回填塌陷坑和筑坝的同时，进一步提高该废渣堆边坡的稳定性。
在对Ⅰ号废渣堆进行挖方取土时，首先利用已有的施工便道对该废渣堆的顶部挖方至设计高程136m，然后自东、西两侧向渣体中部挖土推进、削坡形成两道宽3m的卸载平台，平台中部高程分别为126m和116m，边坡削方坡比均为1：1.2，平台内侧布设浆砌石排水沟，台面向内排水坡度5%。马道中部向东、西两侧降坡坡度为1%。
为保证该废渣堆挖方削坡后边坡的稳定性，需对边坡的安全稳定性进行验算。Geo-studio中输入的矿渣体的土性参数为：重度γ=18.0kN/m3；凝聚力c=13.0kPa；内摩擦角φ=27.0°。渗透系数采用第三章边坡中的参数，如图3-12及图3-13所示。对天然状态下和暴雨一天后的挖方后的矿渣堆进行分析。天然状态下的边坡最危险滑面从堆顶滑入，坡脚剪出。其稳定性系数为：简化Janbu：1.469； Bishop 法1.566 ：Oradinary 1.495；Morgenstern-Price法1.555。暴雨1天后由于渣堆体内地下水位被瞬间抬升，滑面剪出口位置也相应上移至马道内侧，基稳定性系数分别为：简化Janbu：1.201；
Bishop 法1.267 ：Oradinary 1.216；Morgenstern-Price法1.262，能够满足《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）对二级边坡的稳定性要求。但是为了有足够的安全储备，需进行矿渣体表面处理，以抑制水体下渗。具体见下一节水土流失与生态恢复对渣坡表面的治理。
图
4-18 挖方后的矿渣堆稳定性（无降雨）
Fig 4-18 The stablity of spoil heap(no rainfall)
图
4-19 暴雨一天后挖方矿渣堆的稳定性
Fig4-19 The stablity of spoil heap after 1day heavy rainfall 4.5水土流失与生态恢复
水土流失与生态环境破坏二者密切相关，拟治理工程区水土流失与生态破坏均较严重，主要分布于Ⅰ号塌陷区、废渣堆放场及其斜坡地带。当前防治矿山水土流失的主要措施包括：拦挡工程、截排水工程、坡面防护工程、生态恢复工程等。拦挡工程是指在易发生水土流失的废渣堆场、斜坡地带通过设置挡土墙、拦渣坝等工程构筑物来进行拦截和支挡，同时保持斜坡的整体稳定性；截排水工程是指通过设置截（排）水沟（渠）等工程设施将地表雨水拦截后引排至自然沟谷或排水系统，以减少坡（地）面径流水对边坡的冲蚀；坡面防护工程是指利用抹面、浆砌石护墙、喷射混凝土等技术对边坡的坡面进行工程封闭防护处理，以达到减轻地表雨水对边坡冲蚀等目的；而生态恢复工程则是通过对坡体表面进行整修、土质改良等处理后，然后再栽植苗木或草皮来保护坡面。其中生态恢复工程措施是水土保持中的关键措施，在综合治理矿山水土流失中具有举足轻重的作用。在综合考虑上述已有的清坡削方、拦截支挡与防排水工程措施的基础上，按照因地制宜、经济适用的原则，主要采取坡（地）面密实硬化+植被治理工程方案来防治拟治理区的水土流失，并实现其生态重建。其中土质边坡一般采用植草方案，岩质边坡采用种植爬藤类植物方案，平缓地带采用植草+植树方案。
对拦截坝坡面（含锚钉格构坡面）、马道平台及坝顶采用植草生态恢复模式，草种选用符合本地区气候、土壤条件、且根系发达、生命力旺盛的乡土草类，以使人工植被与周边自然植被相融合。植草方式采用平铺草皮，草皮规格30cm³30cm。铺植草皮前首先在已完成的坝体坡面上覆盖厚10cm的有机种植土，人工夯实，然后浇水润湿，再自上而下铺植草皮，草皮采用长30cm的竹芊固定。其中在靠矿区公路拦截坝外侧坡面马道平台及坝顶平台植草后再种植一排迎春、倒挂金钟等垂挂性植物，株距1m。
4.5.1 排水系统
滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害一般均发生在雨季，这说明“水”对边坡工程诱发产生各类地质灾害的重要性。当地表水下渗到岩土体内部时，通过对岩土体的软化、浸泡，不仅增大了岩土体的容重，导致其力学抗剪强度指标降低，而且所产生的孔隙水压力还会使滑动面上的有效正应力降低并产生水平分力，进而诱发和加剧各类地质灾害的发生，因而，必须采取有效的截（排）水措施，使地表水体最大限度地汇集后迅速排至治理区以外的自然沟谷，以做到地表水有组织的排放。另外，大量工程实践证明：排水阻渗也是地质灾害综合防治工程中的一项经济而有效的辅助性措施。
排水工程包括地表排水和地下排水，由于受矿山长期开采影响，地下水不断向地表塌陷坑及地下采空区排泄，治理区地下水贫乏，无雨时坡体基本干燥状态，因此，治理区排水系统主要为地表防排水。根据工程场址水文地质与地形条件，本文主要采取在该塌陷区外围设置“截（排）水沟”排水系统，以拦截山坡地表径流水；在塌陷坑内采用抵抗变形能力相对较强的碎石盲沟+预制涵管排水系统；对塌陷坑北帮强风化花岗岩边坡及废渣堆，采用马道平台截（排）水沟排水系统。同时对治理区的各类坡（地）面采用表层夯实或夯实粘土层防水阻渗。
根据拟治理采空塌陷区地形地貌与地表雨水汇流等实际情况，首先在该塌陷坑北帮山坡塌陷区影响范围5m以外布设矩形浆砌石总截水沟一条（JS1），JS1通过东、西两端与之相连的急流槽（JL1、JL4）将所拦截的山坡地表雨水旁引至坡下矿区公路排水沟（PS1、PS2），然后由PS1、PS2排至Ⅰ号塌陷坑南侧自然冲沟，为防止急流槽水流对矿区公路的冲刷，在急流槽与排水沟交汇处设置消力池；在①拦截坝东部沿132m～142m高程布置第二条梯形浆砌石局部截水沟（JS2），JS2通过急流槽（JL2）将所拦截的地表雨水引至PS1；在塌陷坑北帮西部1-1＇剖面强风化花岗岩不稳定边坡的马道平台内侧布设两条矩形浆砌石截水沟（JS3、JS4），JS3、JS4通过急流槽（JL3）将所拦截的坡面雨水引至塌陷坑底碎石排水盲沟；塌陷坑地面雨水由坑底碎石排水盲沟通过东、西两端①、②拦截坝排水涵管引至矿区公路排水沟（PS1）；塌陷坑底面采用30cm粘土夯实层防渗，其它坡（地）面采用人工局部夯实防渗。
地表排水流量按下式计算：
QqF
（4-1）
式中：
Q—设计地表水汇流量(L/s)；
q—设计暴雨强度（L/s²ha）；
—径流系数；
F—承雨面积(ha)。
截（排）水沟采用MU30毛石与M7.5水泥砂浆砌筑，沟壁与沟底厚30cm，1：3水泥砂浆抹面厚20mm。排水沟每隔15m设伸缩沉降缝一道，缝宽20mm，沥青麻筋填充止水，沟底坡度不小于0.5％。对沟底局部不密实的疏松岩土层或低洼处应进行分层夯填局部加固处理，以防止排水沟沉降开裂，避免沟内水下渗进入坡体地基。
考虑到塌陷坑今后有可能持续发生变形，坑内采用抵抗变形能力相对较强的碎石盲沟+预制涵管排水系统，同时对坑底面采用夯实粘土层防水。本文采用有滤管碎石盲沟结构型式，见图4-20。梯形断面，底宽60cm，顶宽1.2m，沟深80cm。为防止盲沟内水流下渗，在底沟及两侧壁分别设置厚50cm和30cm粘土夯实隔水层。为防止泥土流入盲沟，阻塞水流，在盲沟顶部设置厚10～20mm细颗粒碎石层，其下部为30～50mm粗颗粒碎石层。盲沟碎石体采用双层土B类无纺工布包裹作为反滤层，纵向搭接长度为1.5m，横向搭接长度为1m；沟底纵向坡度为2～3%，盲沟填筑前，要对其纵坡及出水口高程进行校核。
为加快排水速度，在盲沟底部布设DN150PVC排水花管一个。排水花管敷设前，先将PVC管上部2/3的管壁人工打孔，孔眼呈梅花状布置，孔径为5mm一7mm，间距40mm，地下水从上部孔眼渗入管内，然后由盲沟通过东、西两端预埋于拦截坝下的预制混泥土涵管排出，涵管内径50cm。为防止泥沙堵塞，在排水花管上包裹双层土工布反滤层。盲沟顶部干铺一层片石，块度10～15cm。
碎石盲沟出水口与预制混凝土涵管采用浆砌石箱涵连接，箱涵长³宽³高=1.5m³1.2m³1m，壁厚30cm；箱涵顶部铺盖长³宽³厚=1.2m³35cm³10cm预制混凝土盖板以便检修；盲沟出水口填充块度为10～15cm的块石，填充长度为1m；盲沟出水口和涵管入水口采用网度为50mm³50mm的钢筋格栅，格栅采用φ12HPB钢筋点焊。
为防止汇集于塌陷坑底地表雨水下渗并迅速排入盲沟，塌陷坑底地面采用30cm粘土夯实层防渗，在垂直与盲沟方向设置5%排水坡度。防渗粘土层可就近取用土质较好的粘土，拣除碎石和杂物后经人工夯实或机械碾压而成，最终压实系数不小于0.90。
图4-20 有过滤碎石排水盲沟
Fig 4-20 Filering gravl blind ditch of drainage
4.5.2 生态修复
对塌陷坑底及废渣堆顶挖方平台采用植草+植树生态恢复模式。草本选择黑麦草、百喜草等多年生匍匐性草种，植草方式采用人工播撒草种。播撒前将草种用清水浸泡1天后，晾干到手抓不成团时即可撒播；苗木树种选择刺槐、臭椿、柳杉、松树、杨树等乡土树种，采用点穴法人工植苗栽植，株行距2m³2m，三角形配置，栽植穴大小0.6m³0.6m³0.6m，植苗前每穴施入5千克有机肥(农家肥或肥沃耕土)并与土壤混和均匀，植完苗后每株浇水5千克。对塌陷坑南、北两帮岩壁坡面采用藤本植物复绿技术，藤本植物选择巴壁虎、常青藤等攀缘性植物,即在岩壁及浆砌石护脚挡墙坡脚位置采用点穴法人工扦插一排藤本植物苗栽植，栽植穴大小为0.4m³0.4m³0.4m，株距为0.5m，扦插前每穴施入5千克有机肥(农家肥或肥沃耕土)并与土壤混和均匀，植完苗后每株浇水5千克。
由于矿山废渣地生态系统脆弱，植被重建后必须加强有效的养护与管理措施，主要包括：浇水、施肥、病虫害防治、苗木支护、补植等，特别建植初期应指定专人承包养护和管理，以逐渐过渡到免养护的自然发展阶段。浇灌用水取自于治理区东部矿山的高位水池，布设灌溉水管为φ30PVC管。考虑未来矿区生态重建工作量较大，为提高苗木成活率和积累矿区生态重建经验，本次生态恢复治理建议采取以下几种试验种植模式：对苗木和草种分别选用干种直播、清水浸泡，0.5％磷肥液浸泡和50ppm生根粉液浸泡四种栽（种）植模式。苗木选用刺槐、臭椿、柳杉和杨树四种树种套栽配置模式。草种选用黑麦草、百喜草两种播撒模式。栽植穴选用施加有机肥、复合肥、石灰粉和原渣土四种模式。
4.6综合治理施工程序
由于危岩体采取爆破卸除，为了预防爆破震动对其他治理工程的破坏作用，首先进行边坡顶部的危岩体爆破。爆破形成的碎石会沿边坡落至坡脚或塌坑内；接着进行边坡顶部削坡形成第一级卸载平台，同时卸载下来土体反压到坡角，接着施工第二、第三级边坡，直至三级边坡施工完成，其中多余的削坡土体回填到塌陷坑内；然后进行边坡体上截排水系统的施工，再由上至下施工三级护脚挡墙；接着进行采空塌陷坑回填，回填物质首先采用爆破岩体和削坡的岩土体，不足部分挖取矿渣体回填；塌陷坑回填完毕后在回填区中间布置排水盲沟及塌陷坑周边地裂缝清缝灌浆，待灌浆完成在回填区外围设置截水沟；下一步利用矿渣堆设拦截坝；拦截坝施工完成意味着矿渣回收利用已完成，对余下矿渣堆进行挖方修坡；待一切治理工程完成后，进行生态修复工程。
4.7本章小结
本章基于第三章稳定性分析结果，结合拟治理塌陷区的实际地形地质条件，对矿内存在的主要地质灾害体提出了具体的治理对策。并采用软件Geo-Studio2004对拟采取的治理对策对治理结果进行了分析。结果表明，针对各灾害体采取的治理对策在技术上是可行的，治理效果明显。且由于大量修复工程都就地取材，治理方案经济上也是合理的。
第5章
结 论
拟治理塌陷区存在地面塌陷、危岩体、不稳定边坡、矿山弃渣、水土流失等一系列地质灾害。本论文通过对拟治理塌陷区地质灾害的形成机制、影响因素及其稳定性分析，针对稳定分析得出的结论，有针对性地对各灾种提出综合治理措施。其基本结论如下：
1）由于矿区采用自然塌落法进行开采，允许塌陷发生，但是由于采矿规划问题后期并未对塌陷区进行处理，在原有塌陷区下部仍有部分巷道在进行采矿作业。所以急需对地面塌陷和周边的地裂隙进行处理，以防止水体下渗造成工程事故的发生。针对采空塌陷坑主要采用以回填复垦法+拦截坝为主体的技术方案进行工程整治，将不稳定的北帮边坡削坡得出的岩土体对塌坑进行分层密实回填，为了避免人畜进入塌陷坑，特别是禁止塌坑目前仍在继续进行的民采活动，当坑内主要治理工程完毕后，在塌坑的东、西两个出入口采用拦截坝进行封堵，在拦截坝体设计过程中充分考虑了降雨的影响。
2）由于坡体前部开采卸荷和长期的采矿爆破，在不稳定边坡的顶部存在危岩体，后岩体后张裂隙基本无填充物存在。在降雨条件下，水体可以直接下渗在后沿裂隙是增大张拉应力。按前人提出的危岩体崩塌分类，文中分析危岩体属贴坡式崩塌，对其进行稳定性验算得出其安全储备不够，对北帮危岩体采取彻底清除的措施，采用浅孔爆破卸除方案以彻底消除安全隐患。
3)采矿形成的不稳定边坡，潜在滑体大部分由强风化花岗岩组成，其间夹杂粘土和大块石，力学性质很差。采用Geo-Slope软件对其稳定性进行了验算，在天然（非降雨）状况下，边坡处于安全状态，通过设置不同降雨强度和不同降雨持续时间分析了降雨情况下边坡的稳定性。结果显示，在年平均降雨强度下持续降雨4天和暴雨1天后，边坡即发生失稳。说明降雨严重恶化了边坡的稳定性，所以对于不稳定边坡主要采用削坡反压和浆砌石墙分级护脚支挡主体方案进行综合整治。除此之外，为了避免降雨下渗的影响，在坡顶塌陷区外围布设浆砌石矩形截水沟一道，用以拦截山坡地表径流水，坡面植草皮以防治坡面水流下渗。
4）对废弃矿渣体，由于乱堆乱放严重，稳定性极差。首先采用回收利用原则、矿渣体回填塌陷坑和堆设拦截坝体，余下矿渣堆采取挖方削坡原则放缓渣堆坡度，在坡体表面进行生态种植技术改善其稳定性。
5）另外，水土流失等问题结合边坡整治和塌陷坑回填，设置排水系统和坡面修复设计。同时对由于矿山开采损害的生态环境提出了植草+植树的生态恢复建议，在改善坡面降雨下渗条件的同时绿化矿区。
参考文献
[1] 徐曙光.国外矿山环境立法综述[J].国土资源情报.2009.8:20-24
[2] 朱茜.矿山生态环境恢复机制理论与制度研究[D].中国政法大学优秀硕士论文.2006
[3] 琚迎迎.中国矿山环境保护的法律制度研究[D].中国地质大学(北京)优秀硕士论文.2008
[4] 陈理荣.数学建模导论[M].北京邮电大学出版社, 1999.225-231
[5] SaatyT.L.The analytic Hierarchy Process[M].McGraw-Hill, New York, 1980
[6]Van Dijke J, Van Westen C J.Rockfall azard: A eomorphological application of neighbourhood analysis with ILWIS[J].ITC Journal,1990, 1:40-44
[7] Pachauri A K, Gupta P Video, Chander R.Landslide zoning in a part of the Garhwal Himalayas[J].Environmental Geology.1998,36:3-4
[8] Sitanshu Pandey.Assessment of poential mine disaster with Optimum accuracythrough mine disaster management using GIS[C].13th Annual International Comference and Exhibition on Geospatial Information Technology and Applications.2010.[9] S.Mara and S.N.Vlad.Natrual and technological risk management by priveate insurance in Romania including mining related disasters[C].19th International Mine Water Conference, 2009.South Africa: 967-974
[10] Aleotti P,ChowdhuryR.Landslide hazard ssessment: summary review and new perspectives[J].Bull Eng Geol Env, 1999,58:21-44
[11] 陈爱钦.矿山常见地质灾害特征及防治[J].中国锰业.2007.25(1):39-50 [12]肖和平.我国煤矿的主要地质灾害及防治对策[J].中国地质灾害及防治对策.2001.12(1):51-54
[13] 严韬, 严学清.矿山地质灾害防灾减灾对策研究 [J].采矿技术.2009.9(6):43-47 [14]王卓理, 耿鹏旭, 王海荣.矿山地质灾害链及其断链减灾实践研究[J].地域研究与开发.2011.30(5):156-160
[15] 郭付三, 袁巧红, 殷坤龙, 周春梅.矿山小流域地质环境灾害链及系统治理技术研究[J].金属矿山.2010.406:146-152
[16]郭维君,崔晓艳, 肖桂元, 吴萌.矿山地质灾害主要类型及防治对策研究[J].金属矿山.2010.410:148-151
[17] 周蕾,刘慧林, 刘志尧, 成湘伟, 刘敬勇.矿山开发过程中地质灾害的产生及其预防措施[J].矿产保护与利用.2008.2:39-42
[18] 何兴江.地下采矿与地质环境互馈机理及矿山地质环境治理研究[D].成都理工大学优秀博士论文.2008
[19] 秦定明.矿山地质灾害分析及防治[J].中国矿业工程.2009.38(2):29-32
[20] 种可.黄陵矿区地质灾害危险性评价研究[D].西安科技大学优秀硕士论文.2009 [21] 李淑艳.抚顺市矿山环境地质灾害形成机制与防治对策研究[D].煤炭科学研究总院优秀硕士论文.2008
[22] 李雨阳.黑龙江省双鸭山市矿山地质环境综合评估[D].吉林大学优秀硕士论文.2008 [23]赵新卓,焦玉国, 杨仁忠,翟代延,张颖.泰安市矿山地质环境问题及其治理对策研究[J].河北工程大学学报（自然科学版）.2009.25(4):77-81
[24]况顺达,赵震海.遥感技术在贵州矿山地质环境调查中的应用[J].中国矿业.2006.15(11):49-52
[25] 刘凤梅, 曾敏.稀土矿山地质环境调查中的三维遥感技术研究[J].国土资源遥感.2011.4:136-139
[26] 李昌存, 陈永理, 张红超.模糊综合评判在某矿山地质环境评价中的用[J].山西建筑.2011.37(6):44-46
[27] 张良建, 卢丙清, 徐佩华, 杨爱平.基于Geo-Slope方法的危岩体边坡稳定性研究[J].地下空间与工程学报.2010.6(S2):1587-1590
[28]李振嵩.降雨条件下非饱和土边坡的稳定性分析[D].中山大学硕士论文.2007 [29]刘国栋.土水特性对边坡渗流及稳定性影响的分析研究[D].西安理工大学
[30]银晓鹏.降雨条件下的边坡渗流数值模拟及稳定性分析[D].兰州理工大学硕士论文.2008
[31] 武丽.降雨入渗对边坡渗透特性及稳定的影响研究[D].河海大学硕士论文.2005 [32]肖慧, 盛建龙, 姚尧.基于Geo-Slope的某尾矿库稳定性分析.现代矿业.2010.7(7):67-69
[33]林永生.矿山地质灾害的主要类型及其防治[J].科技资讯.2012.1:241
[34]欧阳纯烈, 陈洪德, 朱创业.沈松平矿山公园实列、特征及建设意义探讨[J].地质学报.2008.28(1):48-51
[35]杜善州.神东矿区大规模开采的地表移动及环境修复技术研究[D]中国矿业大学优秀博士论文.2010
[36]邹俭顺.石家庄市井陉矿区北寨煤矿塌陷区矿山地质环境修复工程设计[D].吉林大学优秀硕士论文.2010
[37]徐俊.高边坡开挖支护数值模拟分析[D].华中科技大学优秀硕士论文.2006 [38]李永忠.福建省安溪县矿山地质灾害防治对策浅谈[J].地质灾害与环境保护.2006.17(3):72-74
[39] 吕宪俊, 连民杰.金属矿山尾矿处理技术进展[J].金属矿山.2005.8:1-4 [40]姜培曦, 孟广涛.等矿山水土流失现状分析及防治措施[J].矿业快报.2008.10(10):80-83
[41]王振祥, 汪家权.论安徽省金属矿山的水土保持对策[J].安徽大学学报(自然科学版).2004.28(4):74-78
[42]周春梅, 李沛, 虞珏, 李先福.金属矿山地下开采引起地面塌陷的规律[J].武汉工程大学学报.2010.32(1):61-64
[43]张长敏.煤矿采空塌陷特征与危险性预测研究[D].中国地震局地质研究所优秀博士论文.2009
[44] 程霞.澄合矿区采空区地面塌陷危险性评价[D].西安科技大学优秀硕士论文.2009
[45]刘卫国.高陡边坡危岩体稳定性、运动特征及防治对策研究[D]..成都理工大学优秀博士论文,2008
[46]林富财.危岩体失稳运动特征与工程防治对策研究—以康定师专A校区前山为例[D].成都理工大学优秀硕士论文, 2009
[47]《工程地质手册》编写委员会.工程地质手册（第四版）[M].中国建筑工业出版社.北京.2010.556-557 [48]唐红梅, 叶四桥, 祝辉, 李明, 石晋旭, 王昌贤.危岩耦合参数研究[J].岩石力学与工程学报.2006.25(S1):2642-2648
[49]黄小刚.危岩体发展破坏机理与防治措施的可靠性研究[D].重庆交通大学硕士论文.2011
[50]建筑边坡工程技术规范(GB50330-2002)[S].中国建筑工业出版社.2009 [51]尉希成, 周美玲.支挡结构设计手册(第二版)[M].中国建筑出版社.2005 [52] 李闻杰.石人沟铁矿残采边坡稳定性研究[D].河北理工大学硕士论文.2009 [53]刘亮.多种分析方法在边坡稳定性分析与评价中的应用研究[D].辽宁师范大学硕士论文.2011
[54]李景.紫金山金铜矿露采高边坡稳定性评价[D].中国地质大学（武汉）硕士论文.2010
[55] 常晓军, 王德伟,唐业旗.中国滑坡降雨试验的研究现状与发展趋势[J].沉积与特提斯地质.2010.30(1):98-102
[56] Bishop A W and Morgenstern N.Stability coefficient for earth slopes.Geotechnique.1960.10(4):164-169
[57] Fredlund D G, Xing A, Fredlund M D and Barbour S L.The relationship of the unsturated soil shear strength to the soil-water characteristic curve.Canadian Geotechnical Journal.1996.33:440-448.[58] Vanapalli S K, Fredlund D G, Pufahl D E and Clifton A W.Model for the prediction of shear strength with respect to soil suction.Canadian Geotechnical Journal.1996.33:379392.[59] 陈丽刚.基于ABAQUS渗流与应力耦合作用的边坡稳定性分析[D].
第五篇：有感于寓言《沙砾与金子》
有感于寓言《沙砾与黄金》
在儿子参加了一段时间的乒乓球训练后，昨天带儿子去植物园感受一下那里打乒乓球的氛围。走进“有缘人”乒羽俱乐部，已经是热闹不已了，有参加羽毛球训练的，有进行乒乓球训练的，有自己锻炼娱乐的，一向不怎么关注运动的我也看得津津有味。那边的羽毛球训练组中，一名比儿子高不了多少的小男孩非常抢眼，前趋、后撤、反手、扣杀……使我大开眼界，小小的羽毛球竟有如此之大的魅力，儿子也开始嚷嚷着要学羽毛球。
要知道任何一项看似风光的成绩背后必然都有艰辛的付出，正如我们的新教育实验，学生每一项成绩取得的背后都是老师们艰辛而又坚持不懈的付出。作为成长期的青年教师，更是要怀着对教师职业的敬畏之心，利用好自身的年龄优势，不怕苦累，善于学习和积累，这样才能无愧于自己美好的青春年华。浑浑噩噩，追赶时尚，一味享受固然没错，但等到真的心有余而力不足时，不要说面对国家和党，就是面对我们的子女，又该怎样身体力行地做好下一代的教育呢？正如一则寓言：
一队商人骑着骆驼在沙漠里行走，突然空中传来一个神秘的声音：“抓一把沙砾放在口袋里吧，它会成为金子。”有人听了不屑一顾，根本不信，有人将信将疑，抓了一把放在袋里。有人全信尽可能地抓了一把又一把沙砾放在大袋里，他们继续上路，没带沙砾的走得很轻松，而带了的走得很沉重。很多天过去了，他们走出了沙漠，抓了沙砾的人打开口袋欣喜地发现那些粗糙沉重的沙砾都变成了黄灿灿的金子。
启示：在每个人漫长的一生中，时间就像是地上的沙砾，惟有紧紧抓住了时间的人，才能将这些普通粗糙的沙砾变成可贵的金子。不紧紧抓住时间的人固然轻松潇洒，但是他的生命长河里总是如沙一样黯淡粗糙，发不出如金子般灿烂的光辉。在工作生活中，要懂得时间的重要性，合理充分的利用时间，创造出应有的价值。试问：您抓住了多少呢？
点击咨询 