礦山地質災害形成原因及治理措施

何云峰

（1.甘肅省地下水工程與地熱資源重點實驗室，甘肅 蘭州730000；2.甘肅省地質環境監測院，甘肅 蘭州 730000）

陡峭的地形，充沛的水源及堆積在流域中的大量松散固體物質，是地質災害形成的基本條件。研究區流域面積0.97km2，主溝長2.17km，流域相對高差320m，流域形狀呈“羽毛”形，較為利于匯水。流域山地以中山為主，山勢陡峭，溝床平均縱坡降147‰，谷底較為狹窄，寬3～8m，溝道內堆積了大量的泥石流沖積物，存在溝道淤積現象，并形成多處跌水陡坎。谷底下游溝谷部分地段呈“U”字型，溝谷寬度多在15m以上。

堆積區呈扇狀，直對洮河，坡度3—7°之間。研究礦區周邊建有學校及居民房屋等。綜上所述，陡峭的地形條件為泥石流具備了較大的勢能，為礦山地質災害的形成提供了有利的地形條件。

1 地質災害發生地分區特征

流通區位于下游，面積0.02km2，占流域總面積的2.1%，溝谷形態為“U”形谷。溝道順直，局部寬度大于20m，以過流為主。由于流通區短，因而地質災害常常來勢兇猛，暴發后成災率較高。

堆積區位于溝口呈扇狀分布，由一早期堆積扇和現狀堆積扇所組成。早期堆積扇所處位置現為下岷縣寨子礦床處，礦床周邊各類房屋建筑物密布，地表形態不太明顯。該堆積扇長約200m，寬100m～150m，比降7%，面積0.03km2。堆積形態由主溝出山口向前緣及兩側緩狀，堆積扇表面的原始形態因為礦區在建道路已被破壞。現狀堆積扇位于洮河一級階地上，長約180m，寬200m～300m，面積0.039km2。受后期水流切割、侵蝕形成，地形縱、橫向起伏不大，坡度2°～4°。堆積物主體由，塊石、角礫及砂土構成，平均厚達0.2m～0.5m。

2 礦山地質災害的形成過程與流動特征

易發生地質災害區域內的固體松散物質主要集中在主溝兩側溝道堆積物與溝岸的松散坡積體上，暴雨期間，雨水順陡峻的坡面而下，并沖刷攜帶坡面松散物質沿程沖蝕主溝道物質，特別是主溝中游、下游集中分布的崩塌等松散物質的沖蝕匯入，流體內的泥沙和石塊含量不斷增大，迅速加大了災害的重度及流量，從而形成大規模地質災害。流量較大的地質災害通常具有流量大、匯流大的特征，從岷縣寨子礦床周邊居住居民得知，礦山地質災害發生前期，泥沙總體呈持續流動特征，礦體邊坡經沖刷沖刷聚積在一起，這一過程中未出現斷流現象，僅是連雨天時泥沙的流速、性質及流量產生變化。礦區周圍開挖一些排洪溝，隨雨水所攜帶的泥沙會通過這些排洪溝排出，可加快其排洪速度。

3 地質災害發生后的危害特征

礦區地質災害的形成、徑流及堆積特征分析，結合其歷史災害的特點，總結出岷縣寨子礦區大規模地質災害的危害特征。危害區主要是溝口堆積區，危害方式以沖毀、淤埋為主：

①沖毀危害：區域地質災害具有強大的沖毀能力，泥沙沖出溝口后，受狹窄的溝道限制，迅速漫過溝道，沖毀所研究礦區兩側的居民房屋、道路及耕地。②淤埋危害：淤埋危害是最常見的危害方式，也是破壞力巨大的危害，據調查，礦區發生地質災害往往來不及排泄越過溝道后，大量的泥沙石塊停留下來，淤埋溝口開采井口及礦山建筑。

4 地質災害形成原因及發展趨勢分析

地質災害發展具有一定的波動性，其所處的階段性受諸多因素的影響，在礦區地質災害形成的三個基本條件中，地形條件的變化比較緩慢。地質災害發展處于逐步增強的趨勢主要基于以下三個方面：

（1）區域構造運動不斷隆升，溝谷下切侵蝕及溯源侵蝕強烈，溝岸不斷擴展，溝谷本身處在發展期，這為泥石流的不斷發育提供了基礎條件。

（2）隨著溝谷的不斷下切侵蝕及側向侵蝕，礦區邊坡體的穩定性被破壞，造成礦體的滑塌，潛在儲量巨大。

（3）隨著岷縣寨子礦區的持續開采及建設，地質災害發生的危害程度將不斷提高。

總之，受以上各種因素的影響，岷縣寨子礦區的發生頻率將增高，大規模的地質結構發生變化的可能性增大，其危害程度也在不斷增大。

5 治理工程措施建議

通過綜合分析岷縣寨子礦區的形成條件、發育特征，危害方式等因素基礎上，根據治理的目的、任務及原則，綜合分析區域地質災害的形成條件，運移、堆積、危害特征，并考慮實際的治理工程費用，本次岷縣寨子礦區地質災害治理工程措施包括：攔擋工程、排導工程。

5.1 攔擋工程

通過攔擋壩攔蓄泥沙，抬高壩前的溝床侵蝕面，增加兩岸溝坡穩定性，以較好地穩固滑坡、崩塌、坡面松散堆積體，這是地質災害治理中常采用的措施，其工法成熟，經驗豐富。同時，它還能拓寬溝床寬度，調緩溝床比降，減輕水流對溝岸的沖刷，從而可大大降低水流沖蝕搬運能力，最終減少礦體邊坡沖刷下來的泥沙含量和流量。

綜合考慮主溝地形、溝道兩側松散物質、攔沙庫容、攔擋作用、壩間距及壩基、壩肩巖土性能，尤其是壩肩穩定性等因素的基礎上，對壩址進行了認真選擇。建立成攔擋防護體系，減少地質災害所帶來固體物質來源及流量，減輕下游排導溝壓力的目的。

5.2 排導工程

排導措施也是礦區地質災害防治工程中經常采用的方法之一，其優點主要是施工簡單、經濟實用，安全可靠，排泄效果良好。

針對本次治理對象岷縣寨子礦區，根據現有礦體堆積現狀、溝槽寬度、地質災害發生時可能翻越位置等，在堆積區根據現有溝道布置雙側排導溝護堤工程。約束流動方向，防治漫流、淹埋災害，保護礦區周邊人民群眾生命財產安全，達到將攔蓄后的洪水安全、順暢地排泄至洮河的目的，并能防止地質災害對道路的直接沖擊破壞。