廣東豐順縣某礦山地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分析及防治對(duì)策

李雙梅

(廣東省有色金屬地質(zhì)局九三一隊(duì)，汕頭 515041)

廣東豐順縣某礦山地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分析及防治對(duì)策

李雙梅

(廣東省有色金屬地質(zhì)局九三一隊(duì)，汕頭 515041)

由于大規(guī)模地開(kāi)發(fā)礦產(chǎn)資源，使礦產(chǎn)地成為地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)，引起的地質(zhì)災(zāi)害分布范圍廣，危害程度大。本文結(jié)合礦區(qū)實(shí)際，對(duì)礦山開(kāi)采可能引發(fā)、加劇及礦山建設(shè)中可能遭受的地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，并提出相應(yīng)的防治對(duì)策，為今后礦山的設(shè)計(jì)和地質(zhì)災(zāi)害防治工作提供一定科學(xué)依據(jù)。

豐順縣；礦山開(kāi)采；地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性；防治對(duì)策

近年來(lái)，隨著礦產(chǎn)資源的市場(chǎng)需求持續(xù)增長(zhǎng)，礦山建設(shè)速度和生產(chǎn)規(guī)模迅速擴(kuò)張，許多不合理的開(kāi)采現(xiàn)狀，存在較大的地質(zhì)災(zāi)害隱患，直接威脅礦山的建設(shè)和運(yùn)行。豐順縣地質(zhì)災(zāi)害以崩塌、滑坡為主，災(zāi)害點(diǎn)分布占全市29%，多為削坡建房、修建公路、采礦等人類工程活動(dòng)強(qiáng)烈的丘陵地帶。本文以該區(qū)某礦山為例，預(yù)測(cè)采礦活動(dòng)可能引發(fā)、加劇的地質(zhì)災(zāi)害種類，結(jié)合相關(guān)規(guī)范分析評(píng)價(jià)其危險(xiǎn)性，并提出相應(yīng)防治對(duì)策。

1 評(píng)估區(qū)概況

評(píng)估區(qū)位于豐順縣境內(nèi)，韓江西面，屬于低山丘陵地貌，地勢(shì)北高南低，最低標(biāo)高為+85 m，最高峰海拔+565 m，最大相對(duì)高差約386 m。礦區(qū)地處山嶺坡麓地帶，地形坡度相對(duì)較陡，一般為25°左右。評(píng)估區(qū)面積約0.125 5 km2，開(kāi)采標(biāo)高由+197 m～+92 m。

評(píng)估區(qū)位于華南褶皺系的東南部，二級(jí)構(gòu)造單元粵東隆起區(qū)的留隍火山巖盆地中。區(qū)內(nèi)出露地層為一套海陸交互相碎屑沉積巖組成與陸相噴發(fā)的流紋質(zhì)—英安質(zhì)建造的酸性及中酸性火山碎屑巖、熔巖等構(gòu)成，兩者呈不整合接觸。除山坡上第四系殘坡積層外，大面積出露上侏羅統(tǒng)高基坪群火山巖。評(píng)估區(qū)地下水類型主要為松散巖類孔隙水及塊狀巖類裂隙水兩種。

礦區(qū)位于亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候區(qū)，年均降水量1 776 mm。豐順縣河流分屬韓江及榕江兩大水系，河川徑流主要受降水補(bǔ)給，雨量充沛，相對(duì)濕度較大，蒸發(fā)量較少，形成地表水資源豐富，災(zāi)害性天氣為春季的低溫陰雨，夏秋時(shí)節(jié)的臺(tái)風(fēng)暴雨，晚秋的寒露風(fēng)。

2 評(píng)估區(qū)可能遭受的主要地質(zhì)災(zāi)害類型

根據(jù)《豐順縣地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃(2008—2020)》，評(píng)估區(qū)位于地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)，區(qū)內(nèi)主要地質(zhì)災(zāi)害為崩塌和滑坡。經(jīng)過(guò)多年露天臺(tái)階式開(kāi)采，形成三個(gè)不規(guī)則臺(tái)階，開(kāi)采最高標(biāo)高在+156.86 m，最低底板標(biāo)高+93.13 m，平面上形成了一個(gè)長(zhǎng)約130 m、寬約100 m的矩形采場(chǎng)，面積約10 999.7 m2。

3 評(píng)估區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分析

3.1 崩塌、滑坡

3.1.1 巖體邊坡崩塌、滑坡

礦山設(shè)計(jì)采用露天臺(tái)階式開(kāi)采，根據(jù)礦體賦存形態(tài)和地形條件，開(kāi)采最終形成的露天礦場(chǎng)邊坡有兩類：

一是剝離覆土形成的土質(zhì)邊坡，其穩(wěn)定性優(yōu)先采用坡率法進(jìn)行評(píng)價(jià)：評(píng)估區(qū)土質(zhì)邊坡坡率允許值為1∶1.00～1∶1.50，對(duì)應(yīng)安全坡角為34°～45°，開(kāi)采設(shè)計(jì)在覆土段采用的坡角為45°，處于安全坡角的臨界值，在超出設(shè)計(jì)坡角開(kāi)采或坡高>5 m時(shí)，覆土段邊坡將處于不穩(wěn)定狀態(tài)，易發(fā)生崩塌、滑坡。

二是由不同程度的風(fēng)化巖組成的巖質(zhì)邊坡，也是終采邊坡的主體。終采邊坡最大坡高可達(dá)105 m，最終幫坡角50°。各類結(jié)構(gòu)面對(duì)巖質(zhì)終采邊坡穩(wěn)定性的影響采用赤平極射投影法上半球作單因素定性分析如圖1。礦體圍巖節(jié)理裂隙較發(fā)育，常見(jiàn)4組節(jié)理，其產(chǎn)狀分別為：第一組走向10°，傾向NWW，傾角75°；第二組為走向310°，傾向NE，傾角68°；第三組走向350°，傾向NEE，傾角72°；第四組走向35°，傾向SE，傾角52°。本區(qū)巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析采取分段來(lái)預(yù)測(cè)其穩(wěn)定性，分為1～2段，2～3段，3～4段，4～5段，5～6段，6～1段，共分為6段；主要有3種特征：

Ⅰ：節(jié)理裂隙組合交點(diǎn)M位于主體邊坡及參考坡面投影弧的同一側(cè)，但在主體邊坡和參考坡面之間，說(shuō)明組合交線的傾向與邊坡傾向一致，但傾角小于開(kāi)挖坡角而大于天然坡角，結(jié)構(gòu)面交線在兩種坡面都沒(méi)有出露，屬于較不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

Ⅱ：節(jié)理裂隙組合交點(diǎn)M位于主體邊坡及參考坡面投影弧的對(duì)側(cè)，說(shuō)明組合交線的傾向與邊坡傾向相反，所以沒(méi)有發(fā)生順層滑動(dòng)的可能性，屬于最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

Ⅲ：節(jié)理裂隙組合交點(diǎn)M位于主體邊坡及參考坡面投影弧的同一側(cè)，但在參考邊坡的外側(cè)，說(shuō)明結(jié)構(gòu)面組合交線的傾向與坡面傾向一致，但傾角小于參考坡角，在坡頂無(wú)出露點(diǎn)，屬于較穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

3.1.2 棄土廢渣堆崩塌、滑坡

棄土堆的組成多為含少量碎石的松散土體，承載力低，抗侵蝕能力極低，對(duì)排土場(chǎng)邊坡同樣采用圓弧滑動(dòng)法計(jì)算邊坡滑動(dòng)系數(shù)，分析邊坡穩(wěn)定性[1]。計(jì)算參數(shù)采用填土物理力學(xué)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，容重G(取飽和值)18 kN/m3，粘聚力c取14 kPa，內(nèi)摩擦角φ取12°。在不考慮攔土壩或攔土壩失效的情況下，暴雨工況下，排土場(chǎng)邊坡滑動(dòng)安全系數(shù)為0.978，屬不穩(wěn)定邊坡。

3.1.3 運(yùn)輸?shù)缆繁浪?、滑?/p>

礦區(qū)拓采及運(yùn)輸?shù)缆返男拗幸欢ǔ潭鹊耐诜胶吞罘焦こ蹋瑫?huì)形成一些人工切坡和填土邊坡。對(duì)道路等土質(zhì)邊坡采用圓弧滑動(dòng)法對(duì)邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算，因地下水埋藏較深，坡頂無(wú)建筑，邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)按下式計(jì)算[2]：

式中,Ks為邊坡穩(wěn)定性系數(shù)；Cli為第i計(jì)算條塊的滑動(dòng)面長(zhǎng)度(m);Gi為第i計(jì)算條塊單位寬度土體自重(kN/m);θi為第i計(jì)算條塊底面傾角(°);C,φ為土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)(取經(jīng)驗(yàn)值)。

計(jì)算結(jié)果表明，在最大坡高10 m、坡角65°的情況下，邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)Ks值僅為0.97，按平均坡高和平均坡角計(jì)算的典型邊坡段穩(wěn)定性系數(shù)可達(dá)1.40，在陡坡地段的穩(wěn)定性系數(shù)只有1.0。計(jì)算表明一般情況下的道路邊坡是較穩(wěn)定的，但在坡高較大、坡角較陡的地段穩(wěn)定安全系數(shù)均低于1.0，無(wú)法滿足二級(jí)邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)1.25的要求。因此，局部道路邊坡的穩(wěn)定性差，在未加防護(hù)的情況下，存在滑塌失穩(wěn)的可能。

3.2 泥石流

根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，結(jié)合泥石流易發(fā)程度數(shù)量化評(píng)分表[3](表2)，對(duì)崩滑嚴(yán)重程度、泥沙沿程補(bǔ)給程度、河溝縱坡坡降等15個(gè)要素打分，評(píng)估區(qū)泥石流單溝易發(fā)程度綜合得54分，屬輕度易發(fā)泥石流溝谷。評(píng)價(jià)泥石流隱患溝危險(xiǎn)性的大小，采用指標(biāo)加權(quán)法計(jì)算[4]，公式如下：

式中,F為泥石流溝危險(xiǎn)性；n為評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)；wi為指標(biāo)權(quán)重；xi為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

采用24 h最大降雨量、植被覆蓋度、匯水面積等9個(gè)評(píng)價(jià)因子綜合計(jì)算，評(píng)估區(qū)泥石流單溝危險(xiǎn)度屬中度。其溝內(nèi)松散物貯量約2.25×104m3，在短時(shí)強(qiáng)降雨或持續(xù)降雨作用下有可能發(fā)生中型泥石流。

綜上所述，評(píng)估區(qū)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的可能性較大，潛在的危害中等，危險(xiǎn)性中等。

4 地質(zhì)災(zāi)害防治措施

4.1 崩塌、滑坡防治對(duì)策

4.1.1 預(yù)防保護(hù)措施

崩塌、滑坡的產(chǎn)生主要是沒(méi)有嚴(yán)格遵照開(kāi)采設(shè)計(jì)進(jìn)行開(kāi)采，通常情況下的開(kāi)采設(shè)計(jì)已經(jīng)充分考慮了各類邊坡的安全性，制訂了合理的開(kāi)采方式和終采參數(shù)，防止地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。在切實(shí)執(zhí)行開(kāi)采設(shè)計(jì)方案的情況下，一般不必采取特別的工程治理措施。因此，對(duì)新開(kāi)挖的人工邊坡應(yīng)做好采場(chǎng)外圍高處截洪排水工作，防止雨水沖刷坡頂和坡面造成崩塌。對(duì)節(jié)理發(fā)育、巖石破碎的邊坡，應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)放坡和清坡。終采邊坡應(yīng)嚴(yán)格按照開(kāi)采設(shè)計(jì)進(jìn)行放坡，同時(shí)應(yīng)進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)。

4.1.2 恢復(fù)治理措施

開(kāi)采過(guò)程中應(yīng)及時(shí)清理破碎危巖，對(duì)不夠穩(wěn)定坡面可采取局部壘石防護(hù)、柔性防護(hù)和格構(gòu)噴砼植草等工程措施。對(duì)監(jiān)測(cè)判斷為不安全的邊坡，其加固措施可選擇采用重力式擋墻、漿砌塊石護(hù)坡、格構(gòu)錨桿、噴錨、地梁加錨索等。對(duì)本礦山終采邊坡的防護(hù)將主要以生態(tài)修復(fù)為主，良好的生態(tài)修復(fù)工程對(duì)邊坡的穩(wěn)定也有加強(qiáng)作用，同時(shí)對(duì)所處地貌景觀也有所修復(fù)。

4.2 泥石流防治對(duì)策

4.2.1 預(yù)防措施

針對(duì)排土場(chǎng)泥石流的預(yù)防措施一般有：

(1) 分階堆棧：廢土場(chǎng)分階堆棧，每階以推土機(jī)壓實(shí)，將平臺(tái)做成3%內(nèi)傾式平臺(tái)，以利于將地表水匯集在平臺(tái)內(nèi)側(cè)。平臺(tái)外側(cè)做成土堤狀，將水限制于平臺(tái)內(nèi)，于適當(dāng)位置導(dǎo)向坡面的縱向排水溝，地表水經(jīng)臺(tái)階內(nèi)的橫向排水溝導(dǎo)向坡面的縱向排水溝，逐階而下，在最下階匯入沉砂池，經(jīng)過(guò)沉淀澄清后排出。

(2) 清整堆場(chǎng)基底：對(duì)于傾斜的土質(zhì)基底，可清除表面的腐殖土及軟弱層，并挖成臺(tái)階；對(duì)完整光滑且傾斜較大的巖性基底，可采用棋盤式布點(diǎn)爆破，使之形成凹凸不平的抗滑面，以防止土石堆崩塌。

(3) 修筑擋墻：可在堆場(chǎng)下方，修筑較穩(wěn)固的永久性擋土墻(攔泥壩)，避免廢渣下滑。壩后和壩下均應(yīng)埋設(shè)疏導(dǎo)地表徑流的管渠，避免地表徑流和直接沖刷。

(4) 攔截洪水：在堆場(chǎng)周邊修筑截排水溝等設(shè)施，將上游及周邊來(lái)水引離廢渣場(chǎng)，減少注入堆場(chǎng)的水量。

(5) 在排土場(chǎng)兩邊設(shè)置截排水工程，在下游設(shè)置沉淀池，經(jīng)沉淀池過(guò)濾后排出礦區(qū)，這樣排出地表水對(duì)下游影響較小。

4.2.2 恢復(fù)治理措施

根據(jù)排土場(chǎng)的地形地貌條件及其物質(zhì)組成，適合選用生態(tài)修復(fù)的措施，通過(guò)復(fù)墾復(fù)綠不但固化了泥石流產(chǎn)生的物源，還使壓占的土地資源和地貌景觀得到了修復(fù)。

5 結(jié)語(yǔ)

礦山開(kāi)采中要注意地質(zhì)災(zāi)害的防治，開(kāi)采規(guī)程嚴(yán)格遵守相關(guān)技術(shù)要求，礦山閉坑后對(duì)廢石場(chǎng)地和尾礦庫(kù)進(jìn)行適當(dāng)整治和土地復(fù)墾，以減輕對(duì)環(huán)境的破壞和影響。礦山地質(zhì)災(zāi)害防治工作，要有針對(duì)性地制定適應(yīng)該區(qū)域的地質(zhì)災(zāi)害防治、減災(zāi)措施。

[1] 劉傳正.論滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題[J].中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，1996，7(2)：55-99.

[2] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部、國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范(GB 50330-2013)[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2013.

[3] 中華人民共和國(guó)國(guó)土資源部.泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范(DZ/T0220-2006)[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

[4] 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局.礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查評(píng)價(jià)規(guī)范(DD 2014-05)[S].北京：中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局，2014.

HAZARD ANALYSIS AND PREVENTION COUNTERMEASURES OF GEOLOGICAL DISASTERS IN A MINE OF FENGSHUN COUNTY，GUANGDONG，CHINA

LI Shuang-mei

(Nonferrous Metals Geological Bureau Of Guangdong Province 931 Battalion，Guangdong Shantou 515041，China)

Because of the large-scale development of mineral resources, the mineral resources become the geological disaster prone areas, the distribution of geological disasters is wide, and the degree of harm is great. In this paper, combined with the actual mine, the mine mining may cause, aggravate and mine construction may suffer from the risk of geological hazard analysis and evaluation, and puts forward the corresponding prevention measures, for the future design and geological disaster prevention and control work to provide a scientific basis.

Fengshun county ；mine exploitation；geological hazard risk ；control strategy

1006-4362(2015)04-0037-04

2015-08-20改回日期：2015-10-17

X43;TD167

A

李雙梅(1987- )，女，云南石林人，大學(xué)本科，助理工程師，主要從事水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查工作。E-mail: yihuaxin2006@163.com