礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征初步研究

陳涵思，張小連，武成周

（河南省煤田地質(zhì)局三隊(duì)，河南 鄭州 450000）

濟(jì)源市地處豫西北，北部和西部為太行山和中條山，南部和東南部為黃土丘陵。濟(jì)源市是我省最常見的多發(fā)礦山地質(zhì)災(zāi)害地區(qū)之一。近年來，隨著濟(jì)源市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，礦山工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的破壞程度不斷增加，部分礦山地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生率和發(fā)生率顯著增加。也提高地質(zhì)災(zāi)害的危害和危險(xiǎn),目前,地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)的縣市不能滿足防災(zāi)減災(zāi)的需要,為此，提出了明顯的滯后和不足,可以加強(qiáng)這類問題的研究工作,具有十分重要的意義。

1 礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育現(xiàn)狀

濟(jì)源市地處我國(guó)地形第二階梯與第三階梯的交界處，北部和西部為太行山和中條山，南部和東南部為黃土丘陵。現(xiàn)狀條件下，境內(nèi)主要發(fā)育有崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害類型。

截止2015年，該區(qū)已發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害172處，包括①崩塌77處，占已發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的44.8%，險(xiǎn)情：小型77處；②滑坡73處，占已發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的44.2%，險(xiǎn)情：中型4處，小型69處；③泥石流3處，占已發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的1.74%，險(xiǎn)情：中型2處，小型1處；④地面塌陷11處，占已發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的6.40%，險(xiǎn)情：特大型1處，大型3處，中型5處，小型2處；⑤地裂縫8處，占已發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的4.65%，險(xiǎn)情：小型8處。

2 礦山地質(zhì)災(zāi)害類型、特征及其危害

2.1 崩塌

斜坡崩塌災(zāi)害共77處，規(guī)模大部分為小型。按物質(zhì)構(gòu)成可分為土質(zhì)崩塌和巖質(zhì)崩塌兩類，主要分布西部山區(qū)和南部丘陵區(qū)，即承留鎮(zhèn)、王屋鎮(zhèn)、下冶鎮(zhèn)、邵原鎮(zhèn)、大峪鎮(zhèn)、軹城鎮(zhèn)等一帶。區(qū)內(nèi)崩塌多位于道路沿線或緊鄰人口聚居區(qū)，雖然規(guī)模較小，但突發(fā)性強(qiáng)，破壞性較大，易造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

2.1.1 土質(zhì)崩塌

礦山地質(zhì)斜崩塌率大于60°人工邊坡表面高,自然因素如降雨引起,特征是突然強(qiáng),更具有破壞性。通常在連續(xù)降雨后，其發(fā)展過程是隱蔽和緩慢的。一般故障類型的破壞模式，在重力荷載作用下，沿弱滲透層界面向下塌陷，這種塌陷發(fā)生勢(shì)大，碰撞、破壞較大，影響廣泛。

2.1.2 巖質(zhì)崩塌

礦山地質(zhì)斜坡斜率大于70°人工邊坡表面,自然因素如降雨誘發(fā)。一種邊坡礦體節(jié)理一般較發(fā)育，塊狀和楔狀體發(fā)育，隨著人工開挖爆破方法的早期實(shí)施，使邊坡礦體破碎程度嚴(yán)重，水容易從裂縫中產(chǎn)生較大的動(dòng)水壓和靜水壓;二是巖體風(fēng)化程度高，風(fēng)化形成的風(fēng)化礦體在礦山邊坡切割后暴露出來。

礦石的較軟地基容易被雨水沖刷和侵蝕。這種崩潰是非常突然的，難以預(yù)防和有害的。上層通常發(fā)生在分析的高度下降較大,重力勢(shì)能越大,距離遠(yuǎn),因此,小石頭的大小也可能造成更大的傷害,并在這一過程中巖石落在約束條件下的斜坡,容易反彈,移動(dòng)路徑是很難預(yù)測(cè)的。

2.2 礦山滑坡

礦山滑坡災(zāi)害共73處，分為土質(zhì)滑坡和巖質(zhì)滑坡兩種，規(guī)模以小型為主，主要分布于邵原鎮(zhèn)、王屋鎮(zhèn)、大峪鎮(zhèn)、下冶鎮(zhèn)、承留鎮(zhèn)、軹城鎮(zhèn)一帶。

礦山坡度、滑坡尾緣裂縫一般不發(fā)育，主要發(fā)生在斷層或塌陷的情況下，大部分滑移體滑移至坡腳，沿滑坡墻后緣滑，礦床形態(tài)呈直線形和圓弧狀。礦山滑坡災(zāi)害規(guī)模一般較小，破壞程度一般較大。通過對(duì)滑坡礦物組成結(jié)構(gòu)的分析，滑坡主要為土體，一般土體厚度較薄，大多小于5m，一般上半部分較厚，下半部分較薄?；瑒?dòng)結(jié)構(gòu)面一般比較簡(jiǎn)單，多為組合接觸面，如強(qiáng)風(fēng)化與弱風(fēng)化接觸帶、松散覆蓋層與下伏基巖接觸面等，滑動(dòng)面普遍與坡面一致。

2.3 泥石流

泥石流災(zāi)害共3處，均為小型規(guī)模，分布在王屋鎮(zhèn)。泥石流具有突發(fā)性強(qiáng)、破壞性大之特點(diǎn)，常造成較大人員傷亡和巨大的經(jīng)濟(jì)損失，危害程度一般為重大級(jí)。

2.4 地面塌陷

地面塌陷災(zāi)害共11處，主要為采空塌陷，分布在大峪鎮(zhèn)、下冶鎮(zhèn)、克井鎮(zhèn)、王屋鎮(zhèn)。當(dāng)?shù)叵碌V層開采后，采空區(qū)及圍巖體呈現(xiàn)空框架結(jié)構(gòu)，破壞了原有的平衡。采空區(qū)頂板在重力和上覆巖層作用下發(fā)生向下運(yùn)動(dòng)和彎曲變形。當(dāng)內(nèi)部拉應(yīng)力超過巖石抗拉強(qiáng)度極限,直接礦層將首先變形,粉碎,然后下降,和舊的屋頂?shù)男问筋愃频那涸趯永砻娣ň€的方向和彎曲變形,因此,分層斷裂和破碎。當(dāng)?shù)V區(qū)面積足夠大時(shí)，地層向地表移動(dòng)，形成一個(gè)比采空區(qū)大得多的凹陷盆地?？臻g中的這種運(yùn)動(dòng)、變形和破壞是一個(gè)從相對(duì)靜止——顯然是劇烈運(yùn)動(dòng)——到形成新的平衡時(shí)完全停止的過程。活動(dòng)范圍內(nèi)的各類建筑物和地下水體都會(huì)受到影響，會(huì)發(fā)生不同程度的變形和破壞，導(dǎo)致地面沉降、地面裂縫等地質(zhì)災(zāi)害。

2.5 礦山地質(zhì)裂縫

礦山地質(zhì)裂縫災(zāi)害共8條，其中下冶鎮(zhèn)3條、大峪鎮(zhèn)5條，規(guī)模均為小型，主要是由于地下礦產(chǎn)開采和水庫(kù)蓄水兩種因素共同作用引起。在地形起伏較大的部位還易引發(fā)崩塌、滑坡等災(zāi)害。

礦山地質(zhì)裂縫是一種特殊形式的地面變形,這是地殼表面裂縫介質(zhì),由內(nèi)部壓力,壓力和人類活動(dòng)等外部因素或以上因素疊加造成的表面完整性的破壞,表現(xiàn)為一定的表面裂縫的長(zhǎng)度和寬度。濟(jì)源市礦山地質(zhì)裂縫主要是由于地下礦產(chǎn)開采引起的整個(gè)礦區(qū)礦石應(yīng)力分布的變化，礦石結(jié)構(gòu)類型的變化和礦石抗變形能力的降低。

3 礦山地質(zhì)災(zāi)害主要影響因素分析

研究區(qū)礦山地質(zhì)災(zāi)害主要分布在邵原鎮(zhèn)南部、王屋鎮(zhèn)南部、下冶鎮(zhèn)北部、大峪鎮(zhèn)南部、承留鎮(zhèn)南部、軹城鎮(zhèn)西南部及克井鎮(zhèn)地區(qū)。礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜，褶皺及斷裂均很發(fā)育，主要活動(dòng)可分為四期：中條期、王屋期、燕山期、喜山期。且東部和西部顯示出明顯的差異，西部多緊閉甚至倒轉(zhuǎn)的褶皺，多期活動(dòng)的正斷層及少量的逆斷層，構(gòu)成了北西向斷裂褶皺帶，東部則以高角度正斷層及平緩開闊褶皺為主要特征。總體上該區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育分布主要受地形地貌、巖體結(jié)構(gòu)、河流侵蝕、地層巖性、活動(dòng)斷裂、氣候條件和人類工程活動(dòng)等方面控制。

3.1 地形地貌、巖體結(jié)構(gòu)、河流侵蝕對(duì)崩塌、滑坡、泥石流災(zāi)害發(fā)育分布的影響

濟(jì)源市北部為太行山，西部為中條山，南部為黃土丘陵，東部為平原區(qū)，地形高差大，一般在幾百米到上千米，巖土侵蝕強(qiáng)烈，地表水系發(fā)育，以黃河、沁河、濟(jì)水、蟒河、溴河、大店河、逢石河等為干流，支流支溝密布，地形破碎，為滑坡、崩塌、泥石流的形成提供了條件。其中中低山區(qū)分布有大量斜坡，具有產(chǎn)生崩塌、滑坡變形活動(dòng)的臨空條件；低山丘陵區(qū)由于受河流侵蝕、切割影響，坡度陡峭，且多由次軟-半堅(jiān)硬礦石組成，在河水沖刷、掏蝕下，形成各類地質(zhì)災(zāi)害。

3.2 氣候條件對(duì)崩塌、滑坡、泥石流災(zāi)害發(fā)育分布的影響

濟(jì)源市屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，氣候溫和。春季氣溫回升快，多風(fēng)少雨、干旱頻發(fā)；夏季炎熱，熱量充足，降雨集中，局部易澇易旱；秋季秋高氣爽，氣溫降幅較大，雨量減少；冬季寒冷，雨雪稀少。6～9月份為主汛期，氣候異常，雨季提前或退后，降水量集中的雨季為濟(jì)源西部中低山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)時(shí)段；另外，非汛期日降水量50mm或連續(xù)大雨3天以上、過程降水量大于100mm持續(xù)降雪、冰雪融化時(shí)段，西部中低山區(qū)也很有可能爆發(fā)滑坡崩塌泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。

3.3 礦山工程對(duì)崩塌、滑坡、泥石流災(zāi)害發(fā)育分布的影響

研究區(qū)由于礦山工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)（包括切坡修路、水庫(kù)蓄水位變化、礦山開采等人類工程活動(dòng)）引起的崩塌和滑坡占崩塌、滑坡總數(shù)的97%；人類開礦對(duì)環(huán)境的破壞是引發(fā)地面塌陷、地裂縫的主要因素；修建水渠、切坡和修路是引發(fā)滑坡和崩塌的主要因素。濟(jì)源市地災(zāi)隱患數(shù)量多、分布廣，伴隨著礦山工程活動(dòng)的加劇，遇到極端惡劣天氣，礦山地質(zhì)災(zāi)害有進(jìn)一步加重的趨勢(shì)，地災(zāi)防治形勢(shì)依然很嚴(yán)峻。

4 結(jié)論及建議

4.1 結(jié)論

（1）該市的礦山地質(zhì)災(zāi)害類型以崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫為主，調(diào)查發(fā)現(xiàn)崩塌有77處，滑坡73處，泥石流3處，地面塌陷11處，地裂縫8處。

（2）區(qū)內(nèi)礦山地質(zhì)災(zāi)害規(guī)模一般小型到中等，突發(fā)性明顯，危害性較大。

4.2 建議

（1）完善并落實(shí)地質(zhì)災(zāi)害防治“三查”制度。

（2）以群測(cè)群防為基礎(chǔ)，覆蓋濟(jì)源市新、老地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)；以地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警預(yù)報(bào)為空間監(jiān)控手段，對(duì)濟(jì)源市地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)尤其是重點(diǎn)防治區(qū)實(shí)施監(jiān)控。

（3）健全和完善礦山地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急管理機(jī)構(gòu)和專業(yè)技術(shù)指導(dǎo)機(jī)構(gòu)，充分發(fā)揮專業(yè)機(jī)構(gòu)的技術(shù)支撐作用，推進(jìn)市級(jí)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急工作隊(duì)伍及基層地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急處置和救援隊(duì)伍建設(shè)，提升各防治區(qū)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急處置能力。