桂林全州縣因礦山開采引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估

陳思奇

（桂林理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，廣西 桂林 541004）

評(píng)估區(qū)位于桂林市全州縣桂黃中路北東側(cè)。北西距322國(guó)道約50m，交通便利。由于前期采礦，區(qū)域所在位置形成一平臺(tái)，較平坦，標(biāo)高175.5m。現(xiàn)對(duì)該區(qū)域礦山開采可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估及預(yù)測(cè)。

1 地質(zhì)環(huán)境條件

1.1 自然環(huán)境

氣象水文。

評(píng)估區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，溫暖濕潤(rùn)，評(píng)估區(qū)平均氣溫約為19℃，年平均降雨量約為1800mm，降雨多集中于夏季，經(jīng)常會(huì)有大到暴雨；秋冬季為枯水期，降水少。暴雨尤其突遇的特大暴雨對(duì)評(píng)估區(qū)的地質(zhì)環(huán)境影響較大，導(dǎo)致崩塌泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。

萬(wàn)鄉(xiāng)河為評(píng)估區(qū)附近最大水體，該河自北西向南東流經(jīng)評(píng)估區(qū)南西側(cè)，最終流入湘江，屬于湘江水系。水深受季節(jié)影響較大，年變幅度較大。

1.2 地形地貌

評(píng)估區(qū)屬于侵蝕-溶蝕之峰叢洼地谷地亞區(qū)，地貌類型簡(jiǎn)單，總體地形東高西低，東部為石灰?guī)r山體，西部為山前平地。西邊平地為城鎮(zhèn)和采石場(chǎng)。由于前期采石場(chǎng)采礦活動(dòng)，區(qū)內(nèi)形成兩處采石場(chǎng)平臺(tái)和兩處巖質(zhì)挖方邊坡，地形地貌變化較大。

總體上看，評(píng)估區(qū)地貌類型簡(jiǎn)單，地形條件復(fù)雜。

1.3 地層巖性

評(píng)估區(qū)分布的地層有第四系和下石炭統(tǒng)大塘組石磴子段。

1.3.1 第四系

紅粘土：主要分布在評(píng)估區(qū)南西側(cè)山腳，山坡有少量分布，為殘坡積成因，呈紅褐色、黃褐色，含少量鐵錳質(zhì)結(jié)核顆粒及少量巖石碎塊，致密狀結(jié)構(gòu)，土體較均勻。該層厚度坡腳較厚，山坡較薄[2]。由于前期采礦，建設(shè)項(xiàng)目所在采石場(chǎng)平臺(tái)已挖至基巖，無(wú)紅粘土分布。

1.3.2 下石炭統(tǒng)大塘組石磴子段

該地層在評(píng)估區(qū)及附近廣泛分布，巖性為灰?guī)r夾泥質(zhì)灰?guī)r。其中主巖性為灰?guī)r出露明顯，呈灰色，中-厚層狀構(gòu)造，隱晶質(zhì)泥晶結(jié)構(gòu)；夾層泥質(zhì)灰?guī)r較少，呈灰色，泥晶結(jié)構(gòu)。該層巖石裂隙較發(fā)育，發(fā)育方解石脈，呈不規(guī)則狀分布。

1.4 地質(zhì)構(gòu)造與區(qū)域地殼穩(wěn)定性

1.4.1 地質(zhì)構(gòu)造

從區(qū)域上看，評(píng)估區(qū)所在區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造較發(fā)育，構(gòu)造線主要呈SW-NE 向。

（1）褶皺：評(píng)估區(qū)距離五排嶺向斜最近。該向斜位于評(píng)估區(qū)北西約2.0km，該向斜斜軸向NE。翼部地層由下石炭統(tǒng)大塘組石磴子段組成，核部地層由下石炭統(tǒng)巖關(guān)組上段組成，背斜兩翼巖層平緩。

（2）斷層：評(píng)估區(qū)附近發(fā)育的斷層主要為全州-大井頭斷層。該斷層主段位于評(píng)估區(qū)南東約100m 處，北東向延伸，傾向南東，表現(xiàn)為一逆斷層。該斷層規(guī)模較大，斷裂面較清楚，沿走向舒緩彎曲，北段呈北北東向，斷層分叉、復(fù)合現(xiàn)象明顯。

（3）節(jié)理：評(píng)估區(qū)內(nèi)下石炭統(tǒng)大塘組石磴子段灰?guī)r夾泥質(zhì)灰?guī)r，因受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用，評(píng)估區(qū)內(nèi)下石炭統(tǒng)大塘組石磴子段灰?guī)r夾泥質(zhì)灰?guī)r，節(jié)理、裂隙較發(fā)育，節(jié)理面多平直，常被方解石充填，以剪節(jié)理為主。

總體看，評(píng)估區(qū)附近發(fā)育有斷層，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜。

1.4.2 區(qū)域地殼穩(wěn)定性

評(píng)估區(qū)位于桂東北低強(qiáng)震地震構(gòu)造區(qū)，根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》[1]、《活動(dòng)斷層與區(qū)域地殼穩(wěn)定性調(diào)查評(píng)價(jià)規(guī)范》[2]判定本區(qū)區(qū)域地殼穩(wěn)定性。

本區(qū)及其附近無(wú)活動(dòng)性斷層，無(wú)外動(dòng)力和內(nèi)動(dòng)力原因形成的地質(zhì)災(zāi)害，由于采礦人類工程活動(dòng)形成崩塌地質(zhì)災(zāi)害常有發(fā)生，區(qū)內(nèi)巖石為灰?guī)r，中厚層，較堅(jiān)硬，所處地貌為侵蝕-溶蝕地貌之峰叢洼地谷地亞區(qū)，由此判定本區(qū)地表穩(wěn)定性為次不穩(wěn)定。由構(gòu)造穩(wěn)定性和地表穩(wěn)定性等級(jí)判定本區(qū)區(qū)域地殼穩(wěn)定性為次穩(wěn)定。

1.5 地質(zhì)發(fā)育特征

評(píng)估區(qū)下石炭統(tǒng)大塘組石磴子段灰?guī)r夾泥質(zhì)灰?guī)r，中-厚層狀構(gòu)造，發(fā)育不規(guī)則裂隙，具可溶性。由于采礦活動(dòng)，在基巖中明顯發(fā)現(xiàn)有少量較深的溶槽及小溶洞。根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料，本區(qū)附近地表裂隙率為2.1%～4.6%，面巖溶率5.85%。

1.6 巖土體地質(zhì)類型及特征

巖土體地質(zhì)類型有兩個(gè)，分別為巖體和土體。

1.6.1 紅粘土單層結(jié)構(gòu)土體

根據(jù)野外調(diào)查評(píng)估區(qū)土體類型為紅粘土單層結(jié)構(gòu)土體。

該層為殘坡積成因，呈紅褐色、黃褐色，稍濕-干燥，屬中等壓縮性土。

1.6.2 中-厚層狀中等巖溶化較堅(jiān)硬碳酸鹽巖巖組

由下石炭統(tǒng)大塘組石磴子段灰?guī)r夾泥質(zhì)灰?guī)r構(gòu)成。主巖性灰?guī)r呈灰色，中-厚層狀構(gòu)造。

綜上所述，評(píng)估區(qū)巖基以中-厚層結(jié)構(gòu)為主，淺層巖石較破碎，巖溶中等發(fā)育。

1.7 水文地質(zhì)條件

碳酸鹽巖夾碎屑巖類裂隙溶洞水為評(píng)估區(qū)地下水的主要類型。

碳酸鹽巖夾碎屑巖類裂隙溶洞水：

碳酸鹽巖夾碎屑巖類裂隙溶洞水主要賦存于下石炭統(tǒng)大塘組石磴子段灰?guī)r夾泥質(zhì)灰?guī)r中，地下水受溶洞、溶隙及各種巖溶孔洞發(fā)育程度控制。

評(píng)估區(qū)地下水的埋深約為7m。區(qū)內(nèi)該層地下水主要接受大氣降水的補(bǔ)給，水量極少。本區(qū)碳酸鹽巖夾碎屑巖類裂隙溶洞水類型以HCO3-Ca 型水為主，pH 值6.8～7.4，對(duì)裸露鋼筋結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性。

綜上，評(píng)估區(qū)地下水水量貧乏，將近55 m 的采礦切割深度未發(fā)現(xiàn)該層地下水，地下水對(duì)評(píng)估區(qū)影響小，水文地質(zhì)條件良好。

1.8 區(qū)域開采活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響

評(píng)估區(qū)屬于侵蝕-溶蝕之峰叢洼地谷地亞區(qū)，地貌類型單一，地形復(fù)雜。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，區(qū)內(nèi)采石場(chǎng)采礦采規(guī)模較大，現(xiàn)狀破壞地質(zhì)環(huán)境的人類工程活動(dòng)強(qiáng)烈。人類工程活動(dòng)對(duì)原有地質(zhì)環(huán)境造成的影響小。總體看，評(píng)估區(qū)破壞地質(zhì)環(huán)境的人類工程活動(dòng)強(qiáng)烈。

2 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估

2.1 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性現(xiàn)狀評(píng)估

地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估項(xiàng)目是國(guó)家強(qiáng)制性執(zhí)行的建設(shè)前期準(zhǔn)備工作[3]。

經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在評(píng)估區(qū)北東側(cè)發(fā)現(xiàn)有2 處不穩(wěn)定邊坡（P1 和P2）和3 處危巖群（Wq1、Wq2、Wq3）地質(zhì)災(zāi)害。因此，確定不穩(wěn)定邊坡和危巖作為本項(xiàng)目地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀評(píng)估的主要類型。

2.1.1 不穩(wěn)定邊坡

P1、P2 巖質(zhì)挖方邊坡均為前期采礦形成，其基本特征和穩(wěn)定性分析見(jiàn)表1。上述邊坡均為不穩(wěn)定邊坡。

2.1.2 危巖

Wq1 危巖群位于現(xiàn)狀邊坡P1 上，系采石場(chǎng)形成的孤石。由4 塊大小不等的石塊組成，石塊底部坐于裸露的基巖斜坡上，坐落位置高約30m，三面臨空。該危巖群塊體本身及其母巖節(jié)理、裂隙較發(fā)育，主要發(fā)育兩組剪節(jié)理，危巖正是由這兩組節(jié)理切割形成，不穩(wěn)定。

表1 評(píng)估區(qū)各邊坡現(xiàn)狀穩(wěn)定性定性分析表

Wq2 危巖群位于現(xiàn)狀邊坡P2 上，系采石場(chǎng)形成的孤石。由3 塊大小不等的石塊組成，石塊底部坐于裸露的基巖斜坡上，坐落位置高約20m，三面臨空。該危巖群塊體本身及其母巖節(jié)理、裂隙較發(fā)育，主要發(fā)育兩組剪節(jié)理，危巖正是由這兩組節(jié)理切割形成，不穩(wěn)定。

表2 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合分區(qū)評(píng)估表

Wq3 危巖群位于現(xiàn)狀邊坡P2 上，系采石場(chǎng)形成的孤石。由4 塊大小不等的石塊組成，石塊底部坐于裸露的基巖斜坡上，坐落位置高約20m，三面臨空。該危巖群塊體本身及其母巖節(jié)理、裂隙較發(fā)育。

綜上所述，根據(jù)評(píng)估區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征、規(guī)模、分布，評(píng)估區(qū)為現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強(qiáng)烈發(fā)育區(qū)。現(xiàn)狀評(píng)估認(rèn)為，評(píng)估區(qū)地質(zhì)災(zāi)害強(qiáng)發(fā)育，危害程度小，危險(xiǎn)性中等。

2.2 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)評(píng)估

2.2.1 礦山開采引發(fā)或加劇地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的預(yù)測(cè)

根據(jù)評(píng)估區(qū)的地質(zhì)條件，結(jié)合野外現(xiàn)狀調(diào)查、地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育規(guī)律以及形成條件、該場(chǎng)地建設(shè)特點(diǎn)分析，預(yù)測(cè)可能引起以下地質(zhì)災(zāi)害：邊坡塌陷、巖溶地面塌陷。

（1）邊坡塌陷：礦山開采可能引發(fā)巖質(zhì)邊坡崩塌的區(qū)段主要在建設(shè)項(xiàng)目北東側(cè)的P1、P2 不穩(wěn)定邊坡上。P1 邊坡距離評(píng)估區(qū)約45m，P2 邊坡距離評(píng)估區(qū)約15 m。根據(jù)邊坡上的節(jié)理、巖層及邊坡產(chǎn)狀，對(duì)各邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析，得知礦山開采過(guò)程中的機(jī)械振（震）動(dòng)可能會(huì)引發(fā)P1、P2 巖質(zhì)邊坡發(fā)生崩塌。

（2）巖溶地面塌陷（土層塌陷）：評(píng)估區(qū)巖溶中等發(fā)育，地下水水位變動(dòng)位置主要位于基巖中，根據(jù)發(fā)生巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害可能性分級(jí)參照表，巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性中等。引發(fā)巖溶地面塌陷（土層塌陷）的區(qū)域主要為評(píng)估區(qū)西部居民房。因此，礦山開采所產(chǎn)生的震（振）動(dòng)作用可能破壞地下可能存在的溶洞、溶隙或土洞的支撐平衡，形成巖溶地面塌陷。

（3）巖溶頂板塌陷：評(píng)估區(qū)巖溶中等發(fā)育，不排除地下深部灰?guī)r發(fā)育溶洞的可能性。近地表的淺部可能有巖溶發(fā)育，基巖中可能存在巖溶空腔。因此，礦山開采施工機(jī)械和車輛運(yùn)輸過(guò)程，所產(chǎn)生的震（振）動(dòng)、荷載等作用引發(fā)巖溶頂板塌陷。

2.2.2 礦山開采本身可能遭受災(zāi)害危險(xiǎn)性的預(yù)測(cè)

根據(jù)礦山開采的布局和地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果，預(yù)測(cè)該礦山開采項(xiàng)目本身可能遭受的地質(zhì)災(zāi)害主要為邊坡塌陷、危巖塌陷和巖溶地面塌陷

3 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合評(píng)估

地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合評(píng)估原則：根據(jù)以上地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀評(píng)估和預(yù)測(cè)評(píng)估結(jié)果，依照相關(guān)規(guī)定[4，5]，在充分考慮了評(píng)估區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件差異和潛在的地質(zhì)災(zāi)害隱患、危險(xiǎn)程度以后，將評(píng)估區(qū)確定為將評(píng)估區(qū)確定為地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性大區(qū)一個(gè)區(qū)（I），即評(píng)估區(qū)內(nèi)危巖崩塌、巖質(zhì)邊坡崩塌危險(xiǎn)性大，巖溶地面塌陷危險(xiǎn)性中等（表2）。

評(píng)估區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度復(fù)雜，現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害強(qiáng)發(fā)育，綜合評(píng)估為地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性大區(qū)（I 區(qū)），項(xiàng)目建設(shè)用地紅線范圍內(nèi)適宜性為適宜性差。

4 結(jié)論與建議

評(píng)估區(qū)地質(zhì)災(zāi)害強(qiáng)發(fā)育，危害程度小，危險(xiǎn)性中等。評(píng)估區(qū)內(nèi)危巖崩塌、巖質(zhì)邊坡崩塌危險(xiǎn)性大，巖溶地面塌陷危險(xiǎn)性中等。

評(píng)估區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度較強(qiáng)，根據(jù)評(píng)估區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度和礦山開采的特征，將評(píng)估區(qū)確定為一個(gè)重點(diǎn)防治區(qū)，其中危巖崩塌、巖質(zhì)邊坡崩塌為重點(diǎn)防治災(zāi)種，巖溶地面塌陷為次重點(diǎn)防治災(zāi)種。擬采用工程、生物、監(jiān)測(cè)措施進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害防治。在充分做好相應(yīng)的地質(zhì)災(zāi)害防治措施的情況下，相關(guān)地質(zhì)災(zāi)害是可以防治和減輕的。