廣西桂林臨桂縣某礦山地質災害發育特征及防治措施

藍健寧

（桂林理工大學地球科學學院，廣西 桂林 541006）

礦山地質災害是因人為采礦導致原本平衡的應力系統發生破壞，引發的泥石流、滑坡、地面沉降等問題。本文以廣西桂林臨桂縣一個礦山為例，以《地質災害危險性評估規程》做指導，詳細描述其地質災害發育特征，同時預測未來礦山活動中可能出現的地質災害，提出了切實可行的防治措施。希望以此例分享治理經驗，提高行業對礦山地質災害的重視程度和防范意識[1]。

1 礦山基本概況及地質環境條件

1.1 礦山基本概況

礦山位于廣西桂林臨桂縣，礦區面積0.2145km2，設計生產規模為3.00萬t/a，為小型礦山。礦山主要包括有I、II、III號礦體，開采深度為+900m～+705m。

1.2 礦山地質環境條件

評估區屬亞熱帶季風氣候，多年來平均氣溫19.1℃，極端最高氣溫39.6℃，極端最低氣溫-4.0℃。本區雨量較為豐富，年均降雨量1891mm；年最大降雨量達2788.3 mm，年最少降雨量為1265.1 mm；

礦區屬于低山地貌區。礦區標高約為+715 m～+970m，相對高差為255 m。自然山體總體坡度30°～45°，局部較陡，坡度達到60°。

礦區內地表水主要為大氣降水造成的臨時性地表徑流。地表徑流水深一般0.3m～1.0m，區內礦區各場地和平硐口等均位于當地侵蝕基準面以上。

區內出露的地層巖性主要有寒武系（?q2）細砂巖夾頁巖、下泥盆統（D1l）底礫巖以及第四系（Q4dl+el）粉質粘土。其中，寒武系清溪組地層為本區主要賦礦層位。根據區域經驗值和開發利用方案，其飽和單軸抗壓強度（Rc）范圍一般為100.0MPa～125.0MPa，平均值約110.0MPa。

大地構造位置上，礦區位于華南板塊龍勝褶皺帶的南東部，東部約6.0km有一區域性大斷裂通過，為龍勝-永福斷裂。

礦區地下水類型主要為碎屑巖裂隙水，富水性弱～中等，為裂隙充水礦山，充水方式為直接充水。預測礦坑正常涌水量為27.60m3/d～68.51m3/d，最大涌水量為82.80m3/d～205.54m3/d。總體來看，礦區水文地質條件較復雜。

2 礦山現狀地質災害發育特征

經實地調查發現，礦區存在1處礦山公路不穩定斜坡（編號P1），且邊坡下方存在崩塌體。

P1不穩定斜坡是由于修建礦山公路形成的1處挖方斜坡，高度為3m～6m，坡度約為60°，主要由砂巖組成。斜坡下方存在崩塌體，故確定斜坡為不穩定斜坡。根據《地質災害危險性評估規程》，礦山公路挖方不穩定斜坡崩塌地質災害中等發育。危害程度小，危險性小。

P1不穩定斜坡發生過小規模崩塌現象，崩塌體長約15m，寬約2m～5m，厚約0.5m～1.5m，方量約60m3，為小型崩塌。該處崩塌地質災害未造成人員傷亡和直接經濟損失。危害程度小，危險性小。

根據地質災害發育現狀，礦區及附近地質災害中等發育，危害程度小，危險性小，現狀地質災害對本區的影響程度小。

3 礦山地質災害發育預測

3.1 采礦活動可能引發或加劇的地質災害預測

3.1.1 不穩定斜坡

根據開發利用方案，后續需繼續擴建礦山公路，現有不穩定邊坡P1范圍擴大。預計修成后P1高3m～6m，坡角約為60°，主要由砂巖、粉質粘土構成。礦山建設及開采過程中，不穩定斜坡易失穩形成崩塌地質災害。預測礦山建設及開采過程中可能引發或加劇礦山公路不穩定斜坡崩塌地質災害的可能性中等，預計崩塌規模約為100m3～200m3，危害人數10～15人，可能造成的直接經濟損失50～80萬元，危害程度中等，危險性中等[2]。

3.1.2 采空區地面塌陷和沉陷

礦山采用地下開采方式，地下礦體被采空后，采空區上部的巖層失去支撐，平衡條件被破壞，隨之可能產生彎曲、塌落，形成地面塌陷。

根據經驗公式計算和礦體圍巖性質，根據開采設計方案選用如下移動角：上盤為65°，下盤和兩翼為60°，表土45°，預測地面沉陷范圍。

通過計算采空區的導水裂隙帶高度Hli和垮落帶高度Hm兩個指標，確定該礦山采空區地面塌陷的可能性。經計算，I、II、III號礦體導水裂隙帶分別為16.62m、14.60m、13.91m，垮落帶值高度分別為11.03m～11.96m、10.22m～10.95m、9.94m～10.60m。

由此可知，礦體埋深大于導水裂隙帶高度，采空區地表變形表現為地面沉陷。由于礦山采用淺孔留礦法開采，采空區留有保安礦柱，井下開采屬于非充分采動，礦體圍巖本身工程地質條件總體較好，實際上垮落帶及導水裂隙帶高度應小于理論計算值[3]。

隨著礦山開采，礦體大面積采空后，礦體頂板巖層失去支撐，上覆巖土體原有平衡條件被破壞，在重力作用下易產生移動和變形，導致地表相應下沉變形。

通過計算最大下沉值Wcm、最大傾斜值icm、最大曲率值Kcm、最大水平移動值εcm和最大水平變形值ucm等參數，為采空區地面沉陷的評價提供定量依據。

經驗算，各礦體充分采動程度均為非充分采動。單層采動下沉系數取0.45，水平移動系數取0.3。

各礦體采空區地表移動與變形預測值見表1。

表1 各礦體采空區地表移動與變形預測值計算表

計算結果表明，采空區采深越大，其地表影響區半徑r越大，最大傾斜值、最大曲率值、最大水平移動值和最大水平變形值則越小。采空區主要為林地，預計受威脅人數10～15人，可能造成的直接經濟損失100～150萬元。預測礦山建設中可能引發或加劇地面沉陷地質災害的可能性小，危害程度小，危險性小；引發或加劇采空塌陷地質災害的可能性小，危害程度中等，危險性中等。

3.1.3 泥石流

礦山泥石流是一種不同于自然條件下的泥石流類型，在本已具備泥石流發生條件的山區，礦山活動形成的廢石和土渣會為泥石流提供物源，同時改變地形，極大地加強泥石流發生的隱患。區內地質情況充分滿足形成泥石流地質災害的條件，可能形成泥石流地質災害。預測礦山建設及開采過程中引發或加劇泥石流地質災害的可能性中等。規模以小型為主（小于2000m3），危害認識10～20人，造成的直接經濟損失＜100萬元。預測礦山建設中可能引發或加劇泥石流地質災害可能性中等，危害程度中等，危險性中等。

3.2 礦山開采完成 （閉坑）后可能引發或加劇的地質災害預測

礦山開采完成（閉坑）后現狀不穩定斜坡P1仍然存在，在降水、溫差變化等自然因素的影響下，不穩定斜坡易失穩形成崩塌地質災害[4]。預計崩塌規模約為100m3～200m3，危害人員5～8人，可能造成的直接經濟損失50～80萬元，危害程度中等，危險性中等。

3.3 礦山本身可能遭受的地質災害預測

礦山公路位于不穩定斜坡P1影響范圍內，在采礦活動影響下易失穩形成崩塌地質災害。預測礦山建設和生產自身可能遭受礦山公路不穩定斜坡崩塌地質災害的可能性大，預計崩塌規模約為100m3～200m3，危害人數約5～8人，可能造成的直接經濟損失50～80萬元，危害程度小，危險性中等。

4 礦山地質災害防治工程措施

對于評估區的邊坡，可對邊坡裂隙采用砂漿進行注漿加固；對于小型崩塌地質環境問題，鑒于其規模較小，清除局部不穩定地段崩塌、滑坡體即可。

礦山泥石流的防治，重點在于及時控制泥石流的物源。合理的堆放廢渣或礦石，及時將生產過程中產生的松散碎石堆放至安全位置。

采空區地表變形量小，應嚴格按照礦山開發利用方案設計的進行開采，保證采空區有礦柱支撐，開采過程對采空區及時用廢渣充填。若地表出現裂縫或局部塌陷應及時填埋處理，地表深陷可能導致地表移動區邊緣下錯或開裂，應及時修整填埋。

5 結語

近幾年礦山危害呈現出上升的趨勢，逐漸受到社會各方面的重視，嚴重的礦山環境地質問題已經成為政府、公眾關注的重要環境問題。

礦山開采本就屬于危險性較高的經濟活動，而正因如此，可防可控的地質災害更要受到企業的重視，為采礦工作的進行和工作人員的生命保駕護航。本文以臨桂某礦山為例，分析了可能形成的地質災害，并提出了切實可行的地質災害防范方法，以供其它礦山作為參考。