礦山典型地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育分布規(guī)律研究

白耀丹

（甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局蘭州礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730046）

礦產(chǎn)資源的開采增加了礦山地質(zhì)災(zāi)害的隱患[1]。地質(zhì)災(zāi)害不僅會影響礦山開采，還會對礦區(qū)環(huán)境造成極大破壞[2]。因此，實(shí)施礦山地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治措施是十分必要的。為了確保防治措施的有效性，需要對地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育分布規(guī)律進(jìn)行客觀分析[3]。

基于此，本文提出礦山典型地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育分布規(guī)律研究。在分析地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征的基礎(chǔ)上，研究了地質(zhì)災(zāi)害在時間和空間上的分布規(guī)律。通過本文的研究，以期為災(zāi)害的防治工作提供幫助。

1 礦山典型地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征

現(xiàn)階段的礦山地質(zhì)災(zāi)害類型主要分為泥石流地質(zhì)災(zāi)害、崩塌地質(zhì)災(zāi)害以及滑坡地質(zhì)災(zāi)害三種[4]。三種災(zāi)害類型發(fā)生的主要成因都是原本的地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，外來沖擊造成地質(zhì)平衡關(guān)系遭到破壞。為了對地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育分布規(guī)律作出有效分析，本文首先研究了上述三種典型地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育特征。

1.1 泥石流地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征

泥石流地質(zhì)災(zāi)害由水文環(huán)境的劇烈變化引發(fā)，在地形崎嶇的礦山環(huán)境中較為常見。隨著開采活動的長期開展，由礦渣、廢渣等開采廢棄物堆積形成的溝谷或山坡越來越多，并在一定區(qū)域范圍內(nèi)密集存在。這種山坡的松散堆積結(jié)構(gòu)成為了泥石流災(zāi)害出現(xiàn)的物質(zhì)基礎(chǔ)。不僅如此，開采活動造成的大深度溝谷也為雨水的匯聚提供了便利條件。在此條件下，當(dāng)出現(xiàn)強(qiáng)降雨或山洪時，泥石流災(zāi)害發(fā)生的可能性就會大大增加。

除了人為開采活動帶來的影響，礦山長期受到風(fēng)、沙和雨的侵蝕作用，地質(zhì)表面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性也會降低，誘發(fā)泥石流災(zāi)害的發(fā)生。集中降雨會加大土壤之間的空隙，提高泥石流災(zāi)害發(fā)生的概率。與其他類型的地質(zhì)災(zāi)害相比，泥石流災(zāi)害具有范圍廣、流量大、流速快的特點(diǎn)。泥石流災(zāi)害的發(fā)育過程是在暴雨或者洪水的外力作用下，礦山斜坡位置相對松軟的土質(zhì)結(jié)構(gòu)被稀釋，以洪流的形式在礦山地表滾動，引發(fā)更多山體結(jié)構(gòu)的脫落。作為礦山地質(zhì)災(zāi)害中最常見的類型之一，泥石流地質(zhì)災(zāi)害的破壞性是最大的。

1.2 崩塌地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征

崩塌地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育成因主要是礦山巖體內(nèi)部之間的作用力失衡，這種失衡可以是由外力因素造成的，也可以是地質(zhì)運(yùn)動本身造成的。

在開采活動的影響下，礦山巖體會形成規(guī)律性的節(jié)理裂隙結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致原本的巖體應(yīng)力關(guān)系發(fā)生改變，而開采支護(hù)工程會在一定程度上抑制這種變化，因此開采初期礦山的地質(zhì)構(gòu)造仍可保持穩(wěn)定狀態(tài)。但當(dāng)某種外力持續(xù)作用于節(jié)理裂隙或支撐結(jié)構(gòu)上時，裂縫軟弱面與主體結(jié)構(gòu)的分離會加速，從而形成礦山崩塌地質(zhì)災(zāi)害。這種外力作用可以是持續(xù)的車輛通行、施工帶來的震動，也可以是爆破、地震、雨水沖刷等。但崩塌是一種非突發(fā)性的地質(zhì)災(zāi)害，具有一定的前兆，比如礦山結(jié)構(gòu)中的局部位置會出現(xiàn)明顯裂縫，坡面出現(xiàn)新的破裂變形或是部分小塊巖體脫落。當(dāng)直觀表現(xiàn)無明顯特征時，礦山巖體出現(xiàn)撕裂摩擦的聲音也是崩塌地質(zhì)災(zāi)害即將發(fā)生的重要標(biāo)志。

1.3 滑坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征

與泥石流和崩塌地質(zhì)災(zāi)害相比，滑坡災(zāi)害的發(fā)育原因更加復(fù)雜。出現(xiàn)滑坡的前提是坡體的穩(wěn)定性出現(xiàn)異常。不穩(wěn)定斜坡受到地形條件、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、降雨沖擊、開采活動等因素的影響，導(dǎo)致山體結(jié)構(gòu)發(fā)生位移，部分斜坡山體出現(xiàn)整體性脫落。除此之外，礦產(chǎn)資源開采過程中的不當(dāng)施工對地下水資源的走勢造成影響，也會造成滑坡地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。根據(jù)成因，滑坡可以分為天然滑坡和技術(shù)滑坡兩種類型。天然滑坡是由于礦山本身的地質(zhì)條件具有滑坡的特質(zhì)，如地質(zhì)構(gòu)成沙質(zhì)化，礦山底部構(gòu)造缺乏連通性、地質(zhì)構(gòu)造中有地下水經(jīng)過等。技術(shù)滑坡主要是因?yàn)殚_采施工的支護(hù)工程不到位，或工程破壞了原有的地質(zhì)構(gòu)造?；略诘V山公路的兩側(cè)、礦山廢渣堆積區(qū)域出現(xiàn)的概率相對較高?；率钦w山型結(jié)構(gòu)的變形，因此一般規(guī)模較小，大多為中小型?；聻?zāi)害的發(fā)生也是一個相對長期的過程，在短時間內(nèi)出現(xiàn)滑坡的原因主要是山體受到強(qiáng)降雨、爆破震動或地震等強(qiáng)烈沖擊。

2 礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育分布規(guī)律

通過上文的分析不難看出，礦山地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育都是地質(zhì)結(jié)構(gòu)在穩(wěn)定性出現(xiàn)異常的條件下受到外力作用出現(xiàn)劇烈變化。為此，本文分別從時間和空間兩個角度對其分布規(guī)律進(jìn)行研究。

2.1 時間分布規(guī)律

受地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育條件的影響，不同類型地質(zhì)災(zāi)害在時間上的分布規(guī)律是不同的。從上文的分析可以看出，地質(zhì)構(gòu)造和雨水沖擊是災(zāi)害發(fā)展的主要作用因素，因此，在更新世與全新世出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害的可能性更高。在該時期，礦山內(nèi)河流被改造，水土流失問題更加明顯，這會在一定程度上為地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生提供基礎(chǔ)。其次，人類開采活動也是礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主要原因，礦山內(nèi)部道路的修建時段也是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主要時間。除了以上分布規(guī)律，自然降雨對礦山地質(zhì)造成的侵蝕和沖擊作用也是誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的重要因素。圖1為礦山地質(zhì)災(zāi)害整體時間分布圖。

圖1 礦山地質(zhì)災(zāi)害時間分布圖

綜上所述，礦山地質(zhì)災(zāi)害在時間上主要分布在更新世與全新世、人類工程活動時間段以及每年降雨集中期。

2.2 空間分布規(guī)律

礦山地質(zhì)災(zāi)害在空間上也存在一定分布規(guī)律。不穩(wěn)定的地質(zhì)構(gòu)造是災(zāi)害發(fā)生的基礎(chǔ)，因此構(gòu)造交接部位的褶皺和斷裂地段是地質(zhì)災(zāi)害的集中位置。當(dāng)開采活動逐漸掏空礦床內(nèi)部空間時，褶皺和斷裂構(gòu)造會發(fā)生變形，誘發(fā)滑坡和崩塌地質(zhì)災(zāi)害。除此之外，地形、地貌也與地質(zhì)災(zāi)害的分布相關(guān)，表1為地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)的地貌特征參數(shù)。

表1 地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)地貌特征參數(shù)

上述地貌在長年雨水沖刷和風(fēng)力侵蝕等影響下，土質(zhì)結(jié)構(gòu)逐漸松散，導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害更容易發(fā)生。除此之外，橫向斜坡和順向斜坡地段由于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，也是地質(zhì)災(zāi)害的高發(fā)區(qū)。礦山地質(zhì)災(zāi)害在空間上的分布規(guī)律為：構(gòu)造交接地段、侵蝕構(gòu)造中低山區(qū)、橫向斜坡和順向斜坡地段。

3 結(jié)語

礦山地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生不僅會對環(huán)境造成破壞，同時也會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。為了能夠有效防治災(zāi)害，對其發(fā)育分布規(guī)律進(jìn)行研究是十分必要的。

本文提出的礦山典型地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育分布規(guī)律研究對泥石流、崩塌以及滑坡災(zāi)害的發(fā)育特點(diǎn)進(jìn)行了全面分析，并探討了其在時間和空間上的分布規(guī)律，以期為礦山地質(zhì)災(zāi)害的防治工作提供參考。