廣西賀州市某鉛銅鉬礦多金屬礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征及防治措施

邢全力

（桂林理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，廣西 桂林 541006）

1 礦山基本概況及地質(zhì)環(huán)境條件

1.1 礦山基本概況

礦山位置位于廣西賀州市八步區(qū)大寧鎮(zhèn)馬塘至養(yǎng)牛坪一帶，目前，礦山正在進(jìn)行基建活動(dòng)，已建有選廠、沉砂池等設(shè)施。

1.2 礦山地質(zhì)環(huán)境條件

礦區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，境內(nèi)雨量充沛。對(duì)礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生有較大影響的氣象特征主要為大強(qiáng)度集中降水的暴雨天氣，可能會(huì)引起崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。礦區(qū)地下水類(lèi)型主要為基巖裂隙水，富水性弱～中等；補(bǔ)給條件好；礦體均位于地下水位以上，均可自然排水；礦區(qū)局部可能存在老窿水，老窿突水威脅等[1]。

礦區(qū)內(nèi)出露的地層主要有南華系正園嶺組和第四系，下伏巖體為晚志留世花崗巖和晚侏羅世花崗巖（圖1）。大地構(gòu)造位置上，礦區(qū)位于華南板塊桂中-桂東褶皺帶大瑤山隆起北東部。地層總體傾向?yàn)槲骰蚰衔鳎瑑A角30°～60°。礦區(qū)構(gòu)造較簡(jiǎn)單，北東東向斷層是礦區(qū)的主要導(dǎo)礦及容礦構(gòu)造。

圖1 礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

2 礦山現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征

通過(guò)野外調(diào)查，發(fā)現(xiàn)礦區(qū)存在多處不穩(wěn)定斜坡以及2處崩塌。

2.1 不穩(wěn)定斜坡

由于前期民采、盜采砂礦、修建平硐口、修建生活區(qū)以及修建礦山公路，形成多處不穩(wěn)定斜坡，其危害程度小，危險(xiǎn)性小～中等。

2.2 崩塌

由于民采活動(dòng)以及修建礦山公路形成挖方不穩(wěn)定斜坡，坡腳形成卸荷臨空面，不穩(wěn)定斜坡在降雨沖刷或巖土體自重的影響下均發(fā)生過(guò)小規(guī)模崩塌現(xiàn)象。其危害程度小，危險(xiǎn)性中等。

3 礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育預(yù)測(cè)

3.1 礦山建設(shè)中可能引發(fā)或加劇地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)評(píng)估

（1）不穩(wěn)定斜坡。未來(lái)礦山建設(shè)中見(jiàn)新建4個(gè)平硐、新建生活區(qū)、新建3個(gè)取土場(chǎng)以及新建連接平硐口的礦山公路，場(chǎng)地開(kāi)挖形成的不穩(wěn)定斜坡[2]。預(yù)測(cè)礦山建設(shè)中可能引發(fā)或加劇挖方不穩(wěn)定斜坡發(fā)生崩塌地質(zhì)災(zāi)害可能性小，危害程度小，危險(xiǎn)性小。

（2）地面沉陷和采空塌陷。根據(jù)開(kāi)采設(shè)計(jì)方案，地下開(kāi)采形成采空區(qū)后，采空區(qū)上部的巖層失去支撐，平衡條件被破壞，圍巖應(yīng)力場(chǎng)重新分布，致使巖體內(nèi)的原有應(yīng)力平衡狀態(tài)遭到破壞，采空區(qū)上覆巖層產(chǎn)生移動(dòng)和變形，引起地表發(fā)生下錯(cuò)、移動(dòng)，導(dǎo)致地面出現(xiàn)塌陷、地裂、地面沉陷等現(xiàn)象，最終引發(fā)地面沉陷地質(zhì)災(zāi)害[3]。本方案通過(guò)公式計(jì)算采空區(qū)的導(dǎo)水裂隙帶高度和垮落帶高度兩個(gè)指標(biāo)，確定該礦山地面沉陷的可能性。理論上，礦體埋深小于垮落帶高度的，采空區(qū)地表變形表現(xiàn)為采空塌陷；礦體埋深大于垮落帶高度而小于導(dǎo)水裂隙帶高度的，采空區(qū)地表變形表現(xiàn)為地裂縫；礦體埋深大于導(dǎo)水裂隙帶高度的，采空區(qū)地表變形表現(xiàn)為地面沉陷。由計(jì)算結(jié)果可知：①～④號(hào)礦脈礦體埋深大于導(dǎo)水裂隙帶高度，采空區(qū)地表變形表現(xiàn)為地面沉陷；⑤～⑦號(hào)礦脈礦體埋深大于垮落帶高度而小于導(dǎo)水裂隙帶高度的，采空區(qū)地表變形表現(xiàn)為地裂縫。礦體圍巖本身工程地質(zhì)條件總體較好，實(shí)際上垮落帶及導(dǎo)水裂隙帶高度應(yīng)小于理論計(jì)算值。因此，未來(lái)開(kāi)采地下采空區(qū)形成后，地表變形主要表現(xiàn)為變形量較小的地面沉陷及地裂縫。

隨著礦山開(kāi)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(chǎn)生移動(dòng)和變形，導(dǎo)致地表相應(yīng)下沉變形。本次工作通過(guò)公式計(jì)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(dòng)值εcm和最大水平變形值ucm等參數(shù)，其結(jié)果作為采空區(qū)地面沉陷的評(píng)價(jià)提供定量依據(jù)。計(jì)算結(jié)果表明，采空區(qū)采深越大，其地表影響區(qū)半徑越大，最大傾斜值、最大曲率值、最大水平移動(dòng)值和最大水平變形值則越小。

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，各礦體開(kāi)采后引發(fā)采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害的可能性小，主要表現(xiàn)為地面沉陷及地裂縫。預(yù)測(cè)礦山建設(shè)中可能引發(fā)或加劇地面沉陷、地裂縫地質(zhì)災(zāi)害的可能性中等，危害程度中等，危險(xiǎn)性中等；引發(fā)或加劇采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害的可能性小，危害程度中等，危險(xiǎn)性中等[4]。

（3）泥石流。①溝谷型泥石流：礦區(qū)位于構(gòu)造剝蝕地貌區(qū)之中低山地貌亞區(qū)，局部形成陡坎，溝谷多呈“V”字型，自然山體局部較陡，地形復(fù)雜。礦山基建及未來(lái)采礦活動(dòng)中，若形成的不穩(wěn)定斜坡崩塌將會(huì)產(chǎn)生松散土石，土體結(jié)構(gòu)松散，穩(wěn)定系數(shù)低，為泥石流地質(zhì)災(zāi)害提供了物源。預(yù)測(cè)礦山建設(shè)中可能引發(fā)或加劇泥石流地質(zhì)災(zāi)害可能性小，危害程度小，危險(xiǎn)性小。②坡面型泥石流：根據(jù)開(kāi)采設(shè)計(jì)方案，未來(lái)礦山建設(shè)中見(jiàn)新建的4個(gè)平硐、園山頂?shù)V段修建的4#生活區(qū)、后續(xù)將新建的3個(gè)取土場(chǎng)以及后續(xù)修建連接平硐口的礦山公路，修建時(shí)，場(chǎng)地開(kāi)挖均會(huì)形成的不穩(wěn)定斜坡。在強(qiáng)降雨影響下形成較大水流滲入表層土體內(nèi)，易形成飽和。邊坡的開(kāi)挖為坡面泥石流形成提供陡峭臨空面。預(yù)測(cè)礦山建設(shè)中引發(fā)或加劇坡面泥石流地質(zhì)災(zāi)害可能性小，危害程度小，危險(xiǎn)性小。

3.2 礦山建成后可能引發(fā)或加劇地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)評(píng)估

（1）不穩(wěn)定斜坡。礦山選廠、礦山平硐、生活區(qū)、礦山取土場(chǎng)、礦山公路修建過(guò)程中，場(chǎng)地開(kāi)挖形成的不穩(wěn)定斜坡高度一般為1m～5m，坡度為50°～80°，主要由第四系殘坡積層組成。預(yù)測(cè)礦山選廠建成后可能引發(fā)或加劇挖方不穩(wěn)定斜坡發(fā)生崩塌地質(zhì)災(zāi)害可能性小，危害程度小～中等，危險(xiǎn)性小～中等。

（2）泥石流。預(yù)測(cè)礦山建成后可能引發(fā)或加劇泥石流地質(zhì)災(zāi)害主要為坡面型泥石流。礦山平硐、生活區(qū)、礦山取土場(chǎng)、礦山公路修建過(guò)程中，場(chǎng)地開(kāi)挖形成的不穩(wěn)定斜坡，不穩(wěn)定斜坡上方山體主要由第四系殘坡積粉質(zhì)粘土和全-強(qiáng)風(fēng)化花崗巖組成；而下伏中等風(fēng)化花崗巖，透水性較弱，往往形成相對(duì)隔水層。在強(qiáng)降雨影響下形成較大水流滲入表層土體內(nèi)，易形成飽和。邊坡的開(kāi)挖為坡面泥石流形成提供陡峭臨空面。綜上所述，預(yù)測(cè)平硐口建成后引發(fā)或加劇坡面泥石流地質(zhì)災(zāi)害可能性小，危害程度小，危險(xiǎn)性小。

3.3 礦山自身可能遭受已存在的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)評(píng)估

（1）不穩(wěn)定斜坡。前期探礦和開(kāi)采前前期工作，礦山目前已形成平硐口、1#～3#生活區(qū)、礦山公路，修建時(shí)場(chǎng)地開(kāi)挖均形成的不穩(wěn)定斜坡，綜合評(píng)估，礦山自身可能遭受已存在不穩(wěn)定斜坡地質(zhì)災(zāi)害的可能性大，危害程度小～中等，危險(xiǎn)性中等～大。

（2）崩塌。礦山路的修建形成挖方不穩(wěn)定斜，坡腳形成卸荷臨空面。不穩(wěn)定斜坡在降雨沖刷或巖土體自重的影響下曾經(jīng)發(fā)生過(guò)小規(guī)模崩塌現(xiàn)象。因此，礦山公路自身可能遭受已存在崩塌地質(zhì)災(zāi)害的可能性大，危害程度小，危險(xiǎn)性中等。

4 礦山地質(zhì)災(zāi)害防治工程措施

4.1 不穩(wěn)定斜坡滑坡崩塌的預(yù)防措施

在存在崩塌隱患的區(qū)域進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)，要消除隱患或采取避讓措施；后續(xù)采礦過(guò)程中產(chǎn)生的廢渣，直接用于修繕道路或回填采礦形成的采空區(qū)；各場(chǎng)地所形成的邊坡，必須嚴(yán)格按要求控制邊坡角，同時(shí)做好對(duì)邊坡的監(jiān)測(cè)預(yù)警工作。

4.2 泥石流的預(yù)防措施

合理的堆放廢渣或礦石，并做好護(hù)坡，消除或固化泥石流物源；合理控制堆渣坡度和高度，避免堆渣邊坡發(fā)生崩塌、滑坡為泥石流提供物源條件；在廢渣場(chǎng)下坡向修建擋渣墻，并修建排水溝。長(zhǎng)期對(duì)現(xiàn)有截排水溝、擋渣墻穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測(cè)，定期清理截排水溝，保證排水通暢。

4.3 地面沉陷、地裂縫、采空塌陷的預(yù)防措施

在礦山開(kāi)采階段，采空區(qū)尚未穩(wěn)定，對(duì)采空區(qū)的范圍、規(guī)模、地下形態(tài)、深度等加強(qiáng)監(jiān)測(cè)；部分圍巖破碎或裂隙發(fā)育帶巷道及時(shí)襯砌；嚴(yán)格按照礦山開(kāi)采設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)的進(jìn)行開(kāi)采，保證采空區(qū)有礦柱支撐；開(kāi)采過(guò)程及閉礦后采取監(jiān)測(cè)措施，對(duì)采空區(qū)地表移動(dòng)范圍進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。閉坑后設(shè)立必要的地面警示標(biāo)志。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，礦區(qū)內(nèi)發(fā)育多種類(lèi)型地質(zhì)災(zāi)害，這些地質(zhì)災(zāi)害會(huì)嚴(yán)重危害到礦山的安全開(kāi)采問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)對(duì)這些地質(zhì)災(zāi)害給予足夠的重視，本文針對(duì)性的提出一些關(guān)于這些類(lèi)型地質(zhì)災(zāi)害的防治措施，以求穩(wěn)步推進(jìn)礦山的安全、可持續(xù)發(fā)展。