甘肅省西部地區礦山地質災害發育規律及防治建議

張 喆

（甘肅省地質礦產勘查開發局第四地質礦產勘查院，甘肅 酒泉 735000）

甘肅省西部地區是三大成礦帶和四大含油氣盆地的重要組成地區，該地區的成礦地質條件優越，礦床規模大且礦產質量好。隨著開采力度不斷加強，甘肅省西部地區頻發地質災害，在外動力以及人為地質動力的作用下，能夠降低礦山地質災害發生的次數[1]。為此研究礦山地質災害發育規律以及防治措施是很有必要的。甘肅省西部地區山脈交錯，未利用土地資源較多，地質結構較為復雜，復雜的地勢環境造成集中性的高地應力，礦山就會形成強烈的地質災害。國外針對礦山地質災害發育規律研究起步較早，早在20世紀20年代就已開始研究地質災害，并在20世紀30年代，根據泥石流流量以及流速構建了災害發育的動力特征。國內最早在20世紀90年代初開始研究礦山地質災害發育規律，構造出應力場分布及變化規律分析礦山開采帶來的地殼形變程度，在高精度現代化測量儀器的幫助下，現已形成較為成熟的地質災害發育規律研究方法。綜合國內外的研究來看，針對甘肅省西部地區的研究還存在一定的空白。

1 甘肅省西部地區礦山地質災害發育規律及防治建議

1.1 礦山地質災害發育規律

1.1.1 發育特征

甘肅省西部地區與新疆省青海省相鄰，地質條件較為復雜，大型滑坡災害分布范圍廣。以氣象水文、地質環境條件以及人類活動為綜合影響因素，甘肅省西部地區地質災害點呈現出了多點、分布廣的特點，不同的區域有著不同的控制因素以及誘發因素，綜合西部地區降雨量來看，整體的年降雨量較少，降雨大多在夏季雨期，常常出現暴雨或是其他自然災害，在強降雨過程中，礦山極易發生泥石流災害，根據礦山泥石流地質災害發生的數量與降雨量的數值關系，如下圖所示。

圖1 泥石流與災害數量的關系

根據上圖所示的降雨量與災害數量的關系，在6月～9月之間，西部地區的降水量逐漸增多，地質災害頻發，隨著10月～12月份降雨量逐漸減少，泥石流災害逐漸減少。甘肅省西部地區的降雨量影響著礦山泥石流災害的發生，是誘發泥石流災害發生的主要因素。

除去泥石流災害外，礦山在實際開采過程中受到地殼運動的限制，常常會發生崩塌的現象。甘肅省西部地區多處的礦山與黃土溝谷邊坡地帶相鄰，一旦不穩定的斜坡發生坍塌，那么此時礦山也就發生坍塌災害。受到地理環境的影響，可將礦山坍塌劃分為黃土崩塌以及巖質崩塌。根據斜坡的運動形式將礦山崩塌分為傾倒式與滑移式[2]。西部地區因其特殊的自然環境以及巖土條件，大多數的礦山崩塌災害規模較小，周期性強且預測性強。

綜合上述發育特征可知，多數礦山地質災害發生的季節在降雨量多的時期，降雨量的變化與地質災害呈現正比例的數量關系。根據分析得到的發育特征，分析礦山地質災害的平面空間分布。

1.1.2 平面空間分布

甘肅省西部地區在地理位置上處于我國第一階梯向第二階梯過渡的位置，內部河流分布較少，地形地勢較高，山脈復雜多變。西部地區山脈海拔較高，地勢走勢受河流走向影響較為明顯，處于地脈發育處的位置較多，海拔數值差基本在1600m～2500m之間，占西部區域面積的40%，礦山開采時所處的海拔較高，礦山橫坡呈現上薄下厚的地形結構，礦山旁的斜坡地勢較為陡峭，坡積物沿著斜坡堆積。礦山地質構造在外部復雜的環境影響下，崩塌、滑坡以及不穩定斜坡內的巖體易出現斷裂以及褶皺，斷裂以及褶皺的出現會造成巖體內部形成一個物質空間，隨著時間的推移，巖體內部的土體會破壞原有巖石結構的穩定，褶皺端不斷發展成為斷裂巖石，礦山內部的整體結構失去平衡，為地質災害的發生提供條件。

在不斷深入的礦山開采工程下，介質密度參數不同的填充物會在地殼的正常運動下，形成含有孔隙填充空間，在強降雨的影響下，內部礦洞與外部泥水將礦山填充物沖刷出來，形成非自然的泥石流災害。此時在平面空間分布上，礦洞為外部雨水提供了流通空間，以礦洞填充物為分界點，雨水為填充物提供了勢能，在該勢能的作用下，礦山內部物質產生流動，形成地質災害。除了環境因素引發地質災害，人為活動也是地質災害形成的主要原因之一，采礦活動改變了坡體的應力狀態，山體出現開裂變形，誘發滑坡災害，加之人工爆破，嚴重松動了巖土體，改變巖土體結構，也會誘發崩塌災害。

1.2 礦山地質災害防治建議

1.2.1 劃分礦山地質災害區域

結合上述分析得到的甘肅省西部地區礦山地質發育規律，將西部地區地形地貌以及地質構造為控制因素，設定一個地質災害劃分原則。首先根據地質災害發育規律來講，根據不同地區環境條件的差異性，分析不同礦山的災害發展趨勢，并根據災害的易發性，劃分為不同的易發區域。結合不同礦山災害的特征，形成一個以災害主導因素的空間分布圖，根據該分布圖的結果，按照災害發生嚴重程度，劃分為不同的危險等級。在該等級的控制下，結合西部地區人口密度以及人類正常生產活動為礦山防治帶來的阻礙，調整實際的防治力度。結合甘肅省西部地區政府經濟建設的方向，考慮防治工程對經濟建設產生的影響，調整防治工程的重點。根據地質災害發育規律、礦山的分布以及當地經濟的發展趨勢，評定不同區域地質環境產生災害可能性。

構建一個評價因子體系，以地質災害控制因素、引發因素以及發育程度為評定因子體系類型，根據導致地質災害可能性參數的大小，劃定控制因素以及引發因素為兩個評價因子等級，對不同等級的評價因子進行賦值，參考甘肅省西部地區的地理面積，劃分為不同的網格單元，以網格單元內數值最大的兩個評價因子為區域劃分的依據。采用圖斑合并的方式整合未形成網格的剩余地區面積，以甘肅省西部地區整體的面積為基礎，將網格上數值相同的權值因子相連接，形成不同的礦山地質災害區域。在實際實行防治措施時，按照不同的區域實施不同的措施。

1.2.2 具體防治措施

以上述劃分得到的區域為防治措施對象，將幅值數值大區域作為重點防治區域，將數值適中的區域作為次等防治區，將數值最小的區域作為一般防治區。針對重點防治區域，在礦山地區密集區域修建線路通透的引水渠道，在降雨量多的夏季，定時的排除礦山區域內的水流，控制雨水對礦山的沖刷[3]。當處于雨量較少的季節時，關閉礦山區域內的排水設施，保證礦山內水循環的平衡。在引水渠道連貫處，設置儲存量不同的排導設置，處理雨水夾帶的土體或是巖石，規范礦山泥石流流經的方向，在總的泥水控制口處，防止圓形尺寸最大規格的通過口，通過口處設置一個溝口堆積扇區，保持礦區內的水泥平衡。

在巨大勢力作用下，礦山內部固體物質會被泥石流夾帶，對排水裝置產生破壞，使排水設施不起作用，所以在排水設施上，設置采用格柵壩、攔砂壩攔截排水渠中夾帶著的固體物質，降低固體物質對排水渠產生的沖刷效應。礦山滑坡地帶防治也可參考松散堆積層滑坡的治理方法。可進行削坡減載、坡腳壓載、修建支檔系統，另外也可對礦山坡體植被進行改良。結合不同季節下甘肅省西部地區礦山的自然環境，及時調整礦山地質災害防治措施，基于上述處理，最終完成對甘肅省西部地區礦山地質災害發育規律以及防治建議的研究。

2 結語

作為我國礦產主要開發區，甘肅省西部地區常常發生各種類型的地質災害，研究該地礦山地質災害發育規律，能夠更加科學的掌握災害發生的形式以及原因，在地質災害發展規律的控制下，提出相應的防治建議，能夠為災害防治工作人員提供科學依據，保證礦山結構穩定，保護防治人員的人身安全。