小秦嶺金礦區地質災害分析及治理

摘要：隨著小秦嶺金礦區坑口逐漸關閉，開展礦山地質災害調查和治理工作勢在必行。基于礦區地質環境，分析了區域內的地質災害類型，并采取廢渣清運，修筑防護堤、攔渣壩、擋渣墻，溝道整治與道路修復、植被恢復等針對性措施進行治理。小秦嶺金礦區修建擋渣墻2.88萬m3，固定礦渣2 002萬t，清運礦渣584萬t，平整渣坡143.5萬m2，修建渣坡排水渠21.2 km，清理疏通河道15.5 km，栽植各類苗木80.7萬株，撒播草種14.6 t，環境效益顯著，可為類似地質災害治理提供借鑒和參考。

關鍵詞：小秦嶺金礦區；地質災害；生態修復；防護堤；攔渣壩；擋渣墻

中圖分類號：TD167 文章編號：1001-1277（2024）09-0092-04

文獻標志碼：Adoi：10.11792/hj20240917

引 言

河南省靈寶市轄區內的小秦嶺金礦區是中國主要的黃金生產地。目前，在小秦嶺金礦區已探明7個大型、20個中型和28個小型共計55個脈狀金礦床，金總儲量超過800 t，是中國第二大金礦聚集區和產金地區。該金礦區于1976年開始開發，期間經歷過濫挖濫采，在取得顯著經濟效益的同時，對當地地質及生態環境造成嚴重破壞［1-4］，尤其是泥石流災害極其嚴重［5］。目前，該金礦區資源已消耗殆盡，開展礦山地質災害調查和治理工作勢在必行。本文分析了小秦嶺金礦區地質災害類型，并采取針對性治理措施，取得了良好效果，可為類似礦區地質災害工程治理提供借鑒。

1 礦區地質環境

小秦嶺金礦區位于陜西省與河南省交界處，主體位于漁關—靈寶一帶，大部分位于靈寶市境內。該金礦區呈東西走向，長40 km，屬暖溫帶大陸性半濕潤季風氣候，年平均氣溫13.8 ℃，極值高溫42.7 ℃，極值低溫-17 ℃，日平均氣溫大于10 ℃的天數為182～210 d，無霜期199～215 d。年平均降雨量為641.8 mm，且時空分布不均，由南向北呈遞減趨勢，6—9月降雨量占全年的60 %左右。

礦區所在范圍的水系隸屬于黃河流域，該流域的支流、干流都屬于季節性河流，雨季時，徑流增大；旱季時，河流幾近干涸。在礦區礦渣逐漸增多的情況下，由于雨季徑流增大，使得河床逐漸增高［6］。

礦區地層具有典型華北型地質結構，由早前寒武紀結晶基底和中元古代以后的蓋層組成，這種上下兩層結構是小秦嶺地區的典型特征。小秦嶺金礦區復背斜發展特點是整體向東明顯傾斜，向西則呈緩慢傾斜狀態。大量褶皺充斥在背斜、向斜之間。北部側翼走勢較緩慢，呈30°～60°；南部側翼走勢陡峭，呈50°～70°［7-8］。

2 地質災害

2.1 泥石流

小秦嶺金礦區由于多年的開采挖掘，期間還伴隨著濫挖濫采活動，導致山體結構破壞，山體表層極不穩定，且普遍含有大量礦渣、碎石塊、泥沙等［9］。此外，各種礦渣、碎石、碎屑隨意堆積在溝谷、坡面、道邊，造成地表植被銳減，河道河床逐漸被侵占，發生泥石流災害的危險性加劇；同時，地表植被的銳減，導致小秦嶺地區自然生態受到破壞，水土流失嚴重［10］。因此，泥石流是小秦嶺金礦區重要的地質災害之一。

對該金礦區廢石堆礦渣塊度調查發現，廢石堆以＜8 cm碎石為主，占70.12 %，8～15 cm碎石占13.09 %，15～30 cm碎石占10.07 %，＞30 cm碎石占5.72 %。廢石堆礦渣松散系數為1.66，內聚力一般為3～5 MPa。這種廢石堆通常處于穩定狀態，但遇暴雨、大雨等極端天氣，易引發泥石流。1994年、1996年、1998年、2000年相繼發生泥石流災害，給人民生命和財產安全帶來巨大損害，尤其是1994年大西峪溝泥石流，造成人員傷亡。

2.2 地面塌陷及滑坡

在采礦歷史較長的背景下，礦區內形成了數量多且規模較大的采空區，尤其在盜采濫采嚴重區域。由于采空區的存在，導致地表塌陷的隱患增大或者部分區域已經發生了塌陷，且塌陷會伴隨著地表裂縫、巖體開裂、山體滑坡、水土流失等一系列不良影響［11-15］。該礦區內有1 000多個坑口，大部分存在地表塌陷情況，塌陷面積約70萬m2。

在采礦過程中形成的陡峭坡體及采空區等易造成山體滑坡，尤其生產活動中采用崩落采礦法，在遇到極端天氣或礦渣碎石亂堆等排水不良的情況下極易發生山體滑動，甚至山體崩塌等災害［16-17］。小秦嶺北麓大湖峪1987年發生了嚴重滑坡事故，滑塌體積達40萬m3；棗鄉峪亂石溝金礦區2008年發生滑坡事故，滑坡體積達到5萬m3。滑坡災害，對礦區職工宿舍、工棚廠房造成損壞，經濟損失慘重。目前，這些區域的滑坡體仍處于不穩定狀態。

2.3 景觀及土地破壞

未進行金礦開采作業前，小秦嶺地區的森林植被覆蓋率較高。隨著開采強度的加大，森林覆蓋面積急劇減少，尤其高大植被。目前，礦區主要植被為灌木，約占80 %。無論是北坡的閔峪、大湖峪、荊山峪，還是南坡的南寨峪、王家峪、滿漫峪，“峪”兩側山坡都被灰白色的礦渣覆蓋。該金礦區礦渣固廢存量超2 500萬t，分散覆蓋在開采區的山體上，面積約664 km2，高差數百米，這對當地的景觀及灌木植被帶來了較大影響，土地破壞面積約153 hm2。

3 地質災害治理

3.1 總體思路

實施擋渣墻與攔渣壩工程，控制泥石流的固體物質補給量，降低泥石流規模，減輕危害；在坑口集中分布區以穩攔與調控溝道比降工程相結合、整修河道為主的工程體系進行治理，考慮水路合一，且調控溝道比降工程必須實施到位、可靠；在坑口斷續或無坑口分布區采用導流槽與擋渣墻結合、水路分離為主的工程體系進行治理。在以上工程的基礎上，各個坑口輔以完善的坑口渣堆排水系統、邊坡整形、清理及綠化工程。

3.2 治理措施

3.2.1 廢渣清運

由于小秦嶺金礦區有1 000多個坑口，歷史殘留礦渣量無法估算，對這些礦渣的清運是對地質災害防治最有效的措施。礦渣清運工作不僅工程量大，且在環境惡劣區域存在不可行因素。自2016年，靈寶市累計投入2.1億元資金、發動77萬人次處理礦渣2 586萬t、覆土70.9萬m2，將礦區內部分能夠清運的礦渣進行清理，取得了一定的成果，但還有大部分車輛無法到達區域，存在清運困難的情形。

3.2.2 防護堤修筑

為了防止洪流沖刷道路影響交通，在道路過彎處靠河流方向修建C30毛石混凝土防護堤。該防護堤能有效阻止汛期洪水沖刷，提高路床穩定性，保障小秦嶺金礦區發生地質災害時的道路暢通。

修建防護堤21段，堤體底寬2.1～2.5 m、頂寬0.5～1.0 m、高3～6 m，埋深1.5～2.0 m。基礎利用現場大塊礦渣、碎石與強度等級30的水泥砌筑，墻體則使用現場小塊礦渣、碎石、石屑與強度等級30的水泥砌筑。基礎部分與路面平齊，墻體設置2排泄水孔，泄水孔由PVC管組成（直徑100 mm），前后間隔2 m，上下間隔2 m，PVC管向道路一側傾斜。每隔10 m設置豎直方向的伸縮縫，寬度為3 cm；清理渣坡時放坡角度不大于30°，并做好相應的防護措施。為確保防護堤整體的穩定性，在基礎開挖施工過程中，地基必須壓實，以保證地基承載力。防護堤施工圖見圖1。

3.2.3 攔渣壩修筑

為保證河道內礦渣不因暴雨洪水沖刷到下游，導致嚴重自然災害的發生，在河道內設置數處攔渣壩。從上游到下游，每處攔渣壩的安全等級逐漸提高。攔渣壩寬度為每處河道寬度兩側各外延10 m，攔渣壩高度根據汛期徑流量和礦渣量進行計算，小秦嶺金礦區攔渣壩普遍設置為20～40 m。攔渣壩工程主要包括堆石壩、過壩體排水涵洞和矩形消力池。壩頂寬5～10 m，上游邊坡為1∶15，下游邊坡為1∶1.75，上游邊坡自下而上鋪設砂卵礫石保護層300 mm，壩面鋪設500 g/m2土工布、600 mm干砌塊石護坡，下游邊坡鋪設600 mm干砌塊石護坡。過壩體排水涵洞20～50 m，為箱涵，凈斷面2 m×2 m（寬×高），主體采用C25鋼筋，厚400 mm。所有攔渣壩壩肩均采用臺階式，并嵌入完整基巖內［14］。基礎以上的第一排泄水孔設于基礎頂面以上20 cm處，用直徑100 mm的PVC管按泄水孔排水坡度砌于墻中，且每隔2 m交錯設置。在最后一排泄水孔下部，設黏土隔水層，人工進行夯實、整平。

3.2.4 擋渣墻修筑

在小秦嶺金礦區設置多處重力式漿砌石擋渣墻。該擋渣墻的設置是為了避免溝道兩側堆疊的礦渣在暴雨作用下向溝道中排泄，防止礦渣成為泥石流的物質源。該漿砌石擋渣墻可以就地取材，充分利用礦渣、碎石等材料。

主溝道及各支溝共修筑擋渣墻25段，墻體底寬2.1～2.65 m、頂寬1.1～1.7 m、高4～6 m，背坡垂直，面坡坡率1：0.25，埋深1～2.5 m。擋渣墻采用M10漿片石砌筑，泄水孔采用直徑100 mm的PVC管，泄水孔間距2.5 m。基底為巖層根底，先將基底外表面清洗、濕潤，再灌漿砌筑；基底為土質，可直接灌漿砌筑。砌筑工作中斷后再進行砌筑時，將砌層外表面加以清掃和濕潤。施工時，必須灌漿再鋪石頭，禁止先擺石頭后灌漿的現象出現。片塊石石料符合設計規定的類別和規格，強度不小于30 MPa，石質均勻、不易風化、無裂紋。砌石分層錯縫，漿砌時灌漿擠緊，嵌填飽滿密實，不可有空洞。

擋渣墻的沉降縫間距為10～15 m，寬2～3 cm（施工時縫內夾2 cm厚的木板，施工后去除）。從墻頂到基底沿墻的內、外、頂三側填塞瀝青麻絲，深15 cm。擋渣墻高出地面時，局部設置泄水孔，泄水孔從內到外設成排水坡，每隔2.5 m設置1個，且上下交織，分層設置，孔內預埋直徑100 mm的PVC管并伸出墻背10～20 cm，其端頭用土工布包裹。泄水孔的出口應高出地面。擋渣墻施工圖見圖2。

3.2.5 溝道整治與道路修復

在保證交通運輸正常運營的情況下，對礦區內的溝道與道路進行統一規劃，統一管理，對溝道的深度進行測算，重新設計溝底標高，對高于標高的礦渣進行清渣處置，多余礦渣用于道路鋪設、防護堤及擋渣墻修筑等工程；對礦區內道路進行路基加固及路面白改黑處理，同時將溝渠和道路進行分離。小秦嶺金礦區內主要溝渠挖出的礦渣、碎石經篩分、晾曬后，回填至道路兩側或者作為擋渣墻的基礎及砌石。礦區道路與相鄰鄉村的道路相連通，礦區道路進行基礎加固拓寬，并將原有的水泥路作為基層，加鋪瀝青混凝土面層，未來作為自然保護區旅游公路的一部分，既能保證耐久性，又具有一定的抗滑性能。

3.2.6 植被恢復

由于大部分地表被礦渣侵占，在恢復植被前，需要進行覆土。覆土厚度達到20 cm以上，為不破壞山上既有植被，土源在就近的山下獲取，以優質土壤為主。在恢復地表植被過程中，因地制宜，在坡度較大的坡面種植草或低灌木；在較平緩和平整的山體上，植樹和種草在一定距離內交叉進行。草主要選用高羊茅、狗牙根、紫穗槐、黑麥草等；樹主要選用側柏、刺槐、油松、華山松等鄉土樹。為符合當地生態環境要求，盡量不選取外來植被物種及有害植被，以選用當地的苗木為主。在提高成活率方面，定期對種植的樹、草進行灌溉，并配備專人進行養護。

3.3 治理效果

截至2021年11月，小秦嶺金礦區修建擋渣墻2.88萬m3，固定礦渣2 002萬t，清運礦渣584萬t，平整渣坡143.5萬m2，修建渣坡排水渠21.2 km，清理疏通河道15.5 km，栽植各類苗木80.7萬株，撒播草種14.6 t。這些措施在一定程度上消除了小秦嶺金礦區地質災害和生態環境破壞問題，取得了顯著效果（見圖3）。

4 結 論

1）小秦嶺金礦區大量的采空區及堆積礦渣，導致易發生泥石流、地面塌陷及滑坡、景觀及土地破壞等地質災害。

2）結合區域地質條件，采取廢渣清運，修筑攔渣壩、擋渣墻、防護堤等工程，輔以排水系統、邊坡整形、清理及綠化工程進行小秦嶺金礦區地質災害綜合治理。

3）小秦嶺金礦區修建擋渣墻2.88萬m3，固定礦渣2 002萬t，清運礦渣584萬t，平整渣坡143.5萬m2，修建渣坡排水渠21.2 km，清理疏通河道15.5 km，栽植各類苗木80.7萬株，撒播草種14.6 t，取得了很好的治理效果。

［參 考 文 獻］

［1］ 徐友寧.礦山地質環境調查研究現狀及展望［J］.地質通報，2008，27（8）：1 235-1 244.

［2］ 魏彥菓.礦山地質環境恢復與綜合治理探析［J］.黃金，2022，43（9）：85-87.

［3］ 熊偉.基于地質勘查技術的礦山環境地質災害預防探析［J］.黃金，2022，43（4）：1-3，13.

［4］ 李福艷.內蒙古八岔溝礦露天采場邊坡滑坡災害治理［J］.黃金，2023，44（7）：121-124，128.

［5］ 楊生強，張蘇坤，王鵬飛，等.河南靈寶市小秦嶺金礦田流體包裹體特征及地質意義［J］.礦產與地質，2022，36（1）：111-119.

［6］ 付廣磊，孫瑋.河南靈寶市靈金一礦礦山地質環境問題及恢復治理研究［J］.資源信息與工程，2021，36（5）：78-80.

［7］ 劉泉鋒.靈寶加快推進小秦嶺金礦田深部找礦步伐［J］.資源導刊，2018（10）：43.

［8］ 朱麗剛.尋烏縣稀土礦地質災害特征及防治措施研究［J］.世界有色金屬，2020（15）：112-113.

［9］ 史立群，王浩，李東波.探析危巖崩塌地質災害調查評價與防治要點［J］.中國錳業，2020，38（2）：82-85.

［10］ 王永，王海棠，樓頌平.浙江地區小型土質滑坡地質災害特征及防治方法研究——以長興縣泗安鎮山門口滑坡為典型［J］.科技通報，2012，28（7）：182-186.

［11］ 劉瑩.礦山地質災害主要類型及防治對策研究［J］.世界有色金屬，2020（14）：205-206.

［12］ 王讓，尚佳楠，崔朋濤，等.西和縣興隆牟山采石場礦山地質環境現狀及生態修復研究［J］.中國錳業，2022，40（4）：73-77.

［13］ 鄭凱凱.文縣陽山金礦帶及周邊地質災害特征分析［J］.世界有色金屬，2021（8）：135-137.

［14］ 郭付三，袁巧紅，殷坤龍，等.礦山小流域地質環境災害鏈及系統治理技術研究——以豫西小秦嶺地區金礦開采為例［J］.金屬礦山，2010（4）：146-152.

［15］ 李超.襄汾縣恒鑫鐵礦礦山地質環境問題及防治對策［J］.中國錳業，2022，40（4）：78-84.

［16］ 于亮，李彬，劉鈺，等.地質災害治理工程施工中邊坡穩定問題及滑坡治理方法［J］.中國錳業，2020，38（2）：90-93.

［17］ 蒲應舉，楊萍.甘肅定西地區金屬礦地質災害防治與生態保護［J］.世界有色金屬，2023（7）：214-216.

Geological hazard analysis and remediation in Xiaoqinling Gold District

Li Ruipeng，Yang Zhiqiang，Wang Meng

（Fourth Geological Exploration Institute of Henan Province Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development）

Abstract：As the shafts in Xiaoqinling Gold District gradually close，it has become imperative to conduct geological hazard investigations and implement remediation measures.Based on the geological environment of the mining area，this study analyzes the types of geological hazards in the reFGWQf9FGmjygjkyn10khSzccJvNiRV338a2FodZ6V2E=gion and implements targeted remediation measures，such as waste residue cleaning and transportation，construction of protective dikes，debris retention dams，debris retention walls，trench rehabilitation，road repairs，and vegetation restoration.In Xiaoqinling Gold District，28 800 m3 of debris retention walls were constructed，stabilizing 20.02 million t of ore residue，cleaning and transporting 5.84 million t of residue，leveling 1.435 million m2 of residue slopes，constructing 21.2 km of drainage channels along residue slopes，clearing and dredging 15.5 km of river channels，planting 807 000 saplings，and sowing 14.6 t of grass seeds.The environmental benefits have been significant，providing valuable insights and references for similar geological hazard remediation efforts.

Keywords：Xiaoqinling Gold District;geological hazards;ecological restoration;protective dike;debris retention dam;debris retention wall