礦山地質災害危險性評估及防治措施

鄧宏武

摘要：煤礦開采誘發地質災害問題突出，本著對人民極端負責的態度切實加強礦山地質災害防治工作，確保人民生命財產安全，降低或避免煤礦開采引發或加劇地質災害以及礦山本身遭受地質災害的危害。本文介紹了煤礦礦山地質災害形成機理、穩定性分析及危害程度，并提出了相應的防治措施。

關鍵詞：礦山地質災害;危險性防治措施

評估區地形地貌類型復雜;地層巖性和巖土工程地質性質中等;水文地質條件中等;地質構造中等;破壞地質環境的人類工程活動較強烈;現狀地質災害較發育，地質環境條件復雜程度為復雜類型。

一、地質災害現狀

1、評估區內已形成了一定面積的老采空區，在上寨北部山坡、陳家寨北部山坡、工業場地北西面耕地區域山坡地段已產生現狀地質災害，主要表現為：

（1）在上寨北部山坡老采空區上方形成了崩塌（BT1）地質災害，該災害不威脅村寨安全，但崩塌體總方量較大，破壞區內耕地威脅耕作人員安全。總體而言崩塌（BT1）危害程度較大，地質災害危險性中等。目前崩塌（BT1）處于基本穩定狀態。

（2）在陳家寨北部山坡老采空區上方形成了崩塌（BT2）地質災害，崩塌點距離陳家寨較遠（距離陳家寨最北部住戶距離超過160m），且崩塌方量較小，對陳家寨影響較輕。總體而言崩塌（BT2）危害程度小，地質災害危險性小。目前崩塌（BT2）處于基本穩定狀態。

（3）在工業場地北西面耕地區域山坡地段形成了不穩定斜坡（BWXP1），發生原因為自然災害，滑動點距離下方工業場地大約80m，滑體方量小，對工業場地影響較輕。總體而言不穩定斜坡（BWXP1）危害程度小，地質災害危險性小。目前不穩定斜坡（BWXP1）處于欠穩定狀態。

2、煤礦工業場地分布于礦區東部略偏南礦界邊線附近梓木戛西面，地勢相對較為平坦，現狀地質災害不發育，且距煤礦采空區較遠，不在老采空區移動角及邊界角影響范圍之內，工業場地遭受現狀地質災害危害程度小，危險性小。

3、評估區內老采空區及其影響范圍內無村寨分布。

二、地質災害形成機制及穩定性評述

（一）地質環境條件因素分析

1、地形地貌因素：

評估區屬高原低中山剝蝕、侵蝕為主的地貌類型，地形起伏較大。總體地勢北西高，南東低，煤系地層分布地段易風化剝蝕，形成緩坡洼地。但飛仙關組地層分布地段地形較陡，地形坡度在0～70°，一般15-45°，局部達60-70°。巖土體在張性應力作用下易發生崩塌、滑坡、地裂縫等地質災害。

2、地層巖性因素：

崩塌災害發生處出露地層主要為三疊系下統飛仙關組粉砂巖、粉砂質泥巖、砂質泥巖、泥質粉砂巖、泥質灰巖等及第四系殘坡積粘土、碎石土等，地表巖石風化強烈，巖石節理裂隙發育，巖體工程地質性質較差，在雨季雨水沿節理裂隙滲入、自身重量及工程活動影響等的作用下，容易產生崩塌、滑坡、地裂縫、地面塌陷等地質災害。

3、降雨因素：

降著雨季雨水的浸潤、沖刷及動靜水壓力促進了巖體結構面改變，降低了巖體完整性和力學強度，較大強度的降雨尤其是暴雨促進了地質災害的發生。

（二）礦山開采活動因素分析

評估區內現狀地質災害較發育，表現為在上寨北部山坡上、陳家寨北部山坡上分別產生了崩塌地質災害、工業場地北西面耕地區域山坡地段產生了一處不穩定斜坡。這些災害均分布于煤礦老采空區上部及附近，根據對煤礦采空區地表移動變形影響范圍的圈定結果，這兩處崩塌及不穩定斜坡均處于于煤礦采空區的地表移動變形范圍內，崩塌、不穩定斜坡等地質災害發生時間與煤礦采空區形成時間相吻合，為煤礦采煤活動引發或加劇。

（三）崩塌威脅范圍的確定

1、危巖崩落后的運動形式

原生巖體內部結構面的發育是危巖形成的先決條件，巖體內部結構面將巖體切割形成形態多樣的危巖體，其變形失穩主要有兩種方式：（1）在構造裂隙切割和巖體的自重作用下，卸荷裂隙也隨之而加寬加深至貫穿;（2）由于下部破碎巖體崩塌脫離母體，從而引起上不巖體失去下部巖體的支撐破壞。

2、崩塌范圍擴散角的確定

崩塌發生后，崩塌體除沿主崩方向滾落外，同時可能向兩側一定角度范圍崩落。崩塌體位于陡峭山脊，山谷上部窄下部稍寬。崩塌范圍擴散角度大致按山谷前緣向外以35-40°角考慮。

3、危巖崩落后運動計算

（1）計算理論

危巖體發生破壞，其運動方式受下部斜坡的物質組成、邊坡角等的影響，運動距離及速度各不相同。根據R·M·Spang（1978）的研究成果，崩落體只有坡度角小于一定臨界值（約27°）時，才停積于崖腳，隨坡度角增大，可分別表現為滑動、滾動、跳躍和自由崩落等方式，大部分或全部堆積于坡腳。調查區內危巖崩落、運動的斜坡坡度區間值為0～70°，因此巖體在產生變形破壞后，其運動方式表現為滾動、跳躍或自由崩落的方式向坡腳運動，最后堆積于坡腳緩坡地帶。

（2）落距計算

石塊在斜坡上的運動形式是比較復雜的，既有滑動、滾動還有跳躍運動，甚至在整個運動過程中三者兼而有之。根據能量守恒定律，在物體下落過程中動能的增加等于勢能的減少，機械能的總量保持不變。

4、崩塌體現狀影響范圍的確定

根據崩塌體所處地形條件和崩落擴散角及最利條件崩塌墜落后，崩落方向滾石最大落距計算結果分別為144.69m、39.26m，下方樊家寨、石橋、陳家寨等村寨與崩塌距離分別為350-500m、120-200m，因此崩塌將不會威脅下方村寨安全。

三、地質災害防治措施

根據煤礦引發地質災害的可能性、災種及類型、遭受地質災害危害對象的重要性及分布密度，建議采用“搬遷+治理+監測”的方式進行綜合防治。

1、搬遷避讓措施建議

（1）在地質災害危險性大區內尚未計劃搬遷的陳家寨北部16戶居民住戶及地質災害危險性中等區內尚未計劃搬遷的陳家寨中部14戶居民住戶，要結合煤礦建設進度和開采計劃，并根據房屋變形、開裂情況以及地質災害危害情況，擬定搬遷避讓方案和具體實施措施，視輕重緩急采取逐步搬遷避讓，確保村民的生命財產安全。

（2）加強對地質災害危險區內的村寨進行地質災害排查，建議對礦區采煤活動影響范圍內的其它受損民房，根據輕重緩急進行搬遷避讓處理。

2、治理措施建議

現有崩塌（BT1）地質災害方量較大，威脅下方耕作人員安全，現有不穩定斜坡（BWXP1）目前處于欠穩定狀態，威脅下方耕作人員安全，建議對現有崩塌（BT1）及不穩定斜坡（BWXP1）考慮工程治理，徹底消除地質災害隱患。

3、監測措施建議

（1）地質災害危險性大區（Ⅰ-1）內加強對不穩定斜坡（BWXP1）地質災害的監測工作，在不穩定斜坡（BWXP1）后緣裂縫（LF1）處設置監測點，安裝自動化監測儀器，將不穩定斜坡（BWXP1）影響范圍劃定為直接威脅區，在直接威脅區范圍設置警戒線及警示牌，加強人工巡查，完善群防群測措施，發現異常，及時采取搬遷避讓措施。

（2）地質災害危險性大區（Ⅰ-2）內加強對崩塌地質災害的監測工作，并設置警戒標志與圍欄，禁止附近人、畜進入，區內采用“人機結合”的方式，完善群防群策措施，發現異常，及時采取避讓措施。

（3）針對地質災害危險性大區及中等區影響范圍內的陳家寨布設地質災害監測點，監測居民房屋損壞情況、地面變形等情況，長期觀察，發現險情及時上報，及時采取有效防治措施，必要時搬遷。

4、加強地質災害監測預報工作，尤其在雨季時期應安排人員定期進行地質災害巡察，發現地質災害隱患時應及時疏散和撤離人員并采取可靠有效的措施減少地質災害造成的損失。

5、加強礦區采掘工程安全管理，確保礦區采掘工程、施工人員、公路及設備安全。