礦山露天開采所引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀及預(yù)測分析

王君

摘 要：礦山露天開采所引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害日益嚴(yán)重，引發(fā)的主要地質(zhì)災(zāi)害類型為露天采場邊坡的崩（滑）塌、泥石流。以鳳城市福生化工有限公司（石灰石礦）礦山環(huán)境保護與土地復(fù)墾為例，論述礦山露天開采中可能引發(fā)、加劇的地質(zhì)災(zāi)害問題，并給出防治措施。

關(guān)鍵詞：露天采場、地質(zhì)災(zāi)害、邊坡崩（滑）塌、礦山環(huán)境保護、土地復(fù)墾；

一、礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境背景

（1）地形地貌：礦區(qū)位于遼東低山丘陵區(qū)，所處地貌單元為剝蝕丘陵及丘間谷地。礦區(qū)西部為剝蝕丘陵區(qū)，海拔345m- 503.5m，相對高差158.5m。地形切割淺，溝谷以“U”形為主，礦區(qū)位于北東走向山脊南東側(cè)，山體總體坡度15-30°。地形條件中等，地貌類型簡單。

（2）地層巖性：礦區(qū)地層比較簡單，僅有古生界寒武系、奧陶系和新生界第四系。

寒武系（∈）：出露于礦區(qū)的西部和北部，巖性為薄層灰?guī)r、竹葉狀灰?guī)r和紫色頁巖。

奧陶系（O1）：巖性為灰色、深灰色厚層灰?guī)r和薄層狀灰?guī)r組成，其中以厚層灰?guī)r為主，薄層灰?guī)r僅在西部堿性巖脈（E）的邊部有少量出露。石灰?guī)r礦體及賦存于該組地層內(nèi)。

第四系（Q4）：主要為沖積物、洪積物，由礫石、砂、黏土等組成，厚度0～2m。

（3）地質(zhì)構(gòu)造：礦區(qū)內(nèi)出露構(gòu)造形式有單斜構(gòu)造和斷裂構(gòu)造。斷裂構(gòu)造：區(qū)內(nèi)有兩條規(guī)模較大的斷裂，F(xiàn)1 斷層為實測斷層，在礦區(qū)內(nèi)的西北部，走向北東47°左右，傾向北西317°，傾角約80°，破碎帶寬度10～20m，局部被堿性巖脈充填，地層斷距623m。F2 斷層在礦區(qū)外的東部，斷層性質(zhì)及走向與F1 相同。

（4）水文地質(zhì)條件：礦區(qū)地下水可分為第四系松散巖類孔隙水和基巖裂隙水。第四系松散巖類孔隙水主要分布在礦區(qū)東部谷地及溝谷內(nèi)第四系殘坡積及沖洪積層，呈條帶式分布，由坡洪積砂、礫石、砂碎石層組成，寬約500m，厚0.5-2m，水量約3.4L/s。該層透水性好，含水性弱；基巖裂隙水分布在淺部風(fēng)化節(jié)理裂隙中，風(fēng)化裂隙發(fā)育深度8m，裂隙可見水蝕痕。兩條斷裂構(gòu)造均為阻水?dāng)鄬?，?gòu)造裂隙及巖溶裂隙不發(fā)育，鉆孔巖芯完整，地下水聯(lián)系性差，儲水空間小，鉆孔單位涌水量q小于0.1L/s.m，屬于水量貧乏區(qū)。

礦床及圍巖均屬于弱含水體，大氣降水為礦床直接充水因素，侵蝕基準(zhǔn)面230m，設(shè)計開采礦體位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面標(biāo)高以上，則礦床水文地質(zhì)條件屬于簡單類型。

（5）工程地質(zhì)條件：將礦區(qū)內(nèi)地層劃分為硬質(zhì)巖類和松散巖類2種類型：松散巖類：主要為基巖全風(fēng)化層、殘坡積物，砂、礫石層等組成，主要分布于區(qū)內(nèi)溝谷及坡地，厚度0.5-5m，其結(jié)構(gòu)松散，力學(xué)性質(zhì)差。硬質(zhì)巖類：該礦床為奧陶紀(jì)灰?guī)r，其硬度系數(shù)f=6-12，飽和單軸抗壓強度為52.4-78.2Mpa，結(jié)構(gòu)致密，為半硬質(zhì)巖：屬中等穩(wěn)固-穩(wěn)固巖石，淺部風(fēng)化層厚度5-8m，風(fēng)化裂隙較發(fā)育，使巖體力學(xué)性質(zhì)下降，穩(wěn)固性變差。礦區(qū)工程地質(zhì)條件屬中等類型。

綜上所述，礦山地質(zhì)環(huán)境條件為中等。

二、礦山開采現(xiàn)狀

經(jīng)長期開采現(xiàn)礦區(qū)內(nèi)現(xiàn)形成一處采場，采場底部標(biāo)高+360m，剝離臺階水平分別為+381m、+391m。在采場南部利用廢渣堆排形成礦石加工的工業(yè)場地，建設(shè)有廠房、配電室、燒窯等建筑及設(shè)施，但已多年不投入使用。

三、礦山地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀分析

根據(jù)現(xiàn)場實際調(diào)查，礦區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害不發(fā)育，未發(fā)生滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害，露天采場邊坡曾發(fā)生過小規(guī)模的崩滑塌，采場邊坡多凌空直立，邊坡坡腳多處崩塌堆積物，崩塌物呈錐形堆積，堆積物多為碎石、塊石，零星巨石，堆積體松散。采場邊坡坡角70°-90°，巖層傾向190°～210°，傾角11°-18°左右，屬小角度斜交順向坡，風(fēng)化殘坡積厚度約1.5m左右，在未超前剝離部分尚有零星坍滑痕跡，未見有其他重大變形跡象。經(jīng)調(diào)查，自開采以來發(fā)生的崩塌均未造成人員傷亡及財產(chǎn)損失，其地質(zhì)災(zāi)害危險性小。

四、礦山地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測分析

根據(jù)采礦工程活動特點和礦山地質(zhì)環(huán)境條件，預(yù)測本區(qū)內(nèi)可能引發(fā)和遭受的地質(zhì)災(zāi)害類型為露天采場邊坡崩塌、滑塌泥石流。

（1）露天采場邊坡崩塌

根據(jù)開發(fā)利用方案和礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查結(jié)果，該礦山下一步仍采用露天開采，設(shè)計采場采用臺階式的采礦方法，自上而下開采順序。隨著采礦范圍的擴大及開采深度的增加，對露天采場邊坡的穩(wěn)定性破壞也隨之加大，在風(fēng)化作用下，將使得邊坡表層巖體破碎加重，同時受采礦震動及雨水沖刷影響，可能會在局部邊坡發(fā)生崩滑塌地質(zhì)災(zāi)害。威脅開采作業(yè)人員和設(shè)備安全，造成人員傷亡。發(fā)生可能性較大，危害性中等。

（2）滑塌泥石流

礦區(qū)內(nèi)歷史上未有泥石流發(fā)生，根據(jù)開發(fā)利用方案，礦山下一步開采將產(chǎn)生剝離的表土，表土場或為泥石流的產(chǎn)生提供了大量的物質(zhì)來源，加之原地表溝谷及山坡的第四系的松散體，在暴雨、融雪和震動作用仍可作為上覆堆積體的軟弱結(jié)構(gòu)滑動面。表土透水性較弱。當(dāng)堆積體的規(guī)模不斷擴大，且出現(xiàn)排水不暢，在強降雨、山洪暴發(fā)和凍脹等因素作用下，堆積體有引發(fā)泥石流地質(zhì)災(zāi)害的可能性，對礦山及溝谷的農(nóng)田樹木、道路及溝口居民及礦山工作人員構(gòu)成威脅，其發(fā)生可能性中等，地質(zhì)災(zāi)害危險性中等。

五、地質(zhì)災(zāi)害治理措施

（1）露天采場邊坡崩滑塌

在露天采場邊坡設(shè)置監(jiān)測點，及時清理邊坡危巖體，隨時監(jiān)控礦山地質(zhì)環(huán)境問題，防止崩滑塌地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。在露天采場的邊坡外緣設(shè)置水泥柱鐵絲網(wǎng)攔擋，防止人畜誤入，發(fā)生傷亡。共需設(shè)置鐵絲網(wǎng)1700米，每隔50m設(shè)一個警示牌，共需警示牌34個。

（2）滑塌泥石流

表土場邊坡不穩(wěn)定，并且有引發(fā)泥石流地質(zhì)災(zāi)害的可能性，對礦山及溝谷的農(nóng)田樹木、道路及溝口居民及礦山工作人員構(gòu)成威脅。為了防止水土流失和發(fā)生滑塌泥石流，因此需在表土場的坡腳修建擋土墻進行圍擋。外擋土墻修建長度為400m。擋土墻設(shè)計規(guī)格：地面以上高l.5m，埋深1.0m，上寬0.3m，下寬0.8m。擋土墻設(shè)排水管采用直徑為5cm的PVC排水管，間距2.5m，需160m。擋土墻斷面圖如圖1-1。

七、結(jié)論

現(xiàn)狀條件下，礦山地質(zhì)災(zāi)害對礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度為“較輕”，預(yù)測礦山露天開采可能引發(fā)、加劇和遭受的地質(zhì)災(zāi)害為露天采場邊坡滑塌及泥石流等，地質(zhì)災(zāi)害危險性中等，對礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度“較嚴(yán)重”。露天開采過程中會產(chǎn)生大量的表土剝離，土地的挖損，邊坡失穩(wěn)以及泥石流。建議礦山法人及全體職工要對地質(zhì)災(zāi)害的危險性和危害性有足夠的、清醒的認識，不能有絲毫的麻痹大意，避免或減少其對礦山采礦活動的影響和危害，最大限度地減少礦山采礦活動引發(fā)、加劇地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生，減少人類工程活動對地質(zhì)環(huán)境的破壞。