云南省礦山地質(zhì)災(zāi)害基本特征與成因分析

劉 壯，萬(wàn) 磊

（成都理工大學(xué)環(huán)境與土木工程學(xué)院，四川 成都 610059）

云南省屬于我國(guó)地域廣闊且地形復(fù)雜區(qū)域，多種地質(zhì)災(zāi)害事件頻繁發(fā)生，礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害類型繁多，給礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)造成了一定的難度，而礦山地質(zhì)災(zāi)害作為人為性地質(zhì)災(zāi)害[1]，一些礦企在礦山開(kāi)采過(guò)程中會(huì)破壞地表生態(tài)環(huán)境及礦層結(jié)構(gòu)，而造成一些重大地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，為此我們必須重視礦山地質(zhì)災(zāi)害的防治工作，為礦產(chǎn)資源開(kāi)采工作提供安全保障。

1 礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境背景

1.1 地形地貌

云南省礦區(qū)地貌類型為侵蝕構(gòu)造中山地貌。區(qū)內(nèi)地勢(shì)總體東高西低，最高點(diǎn)位于東側(cè)山頂，標(biāo)高約為1626.0m，最低點(diǎn)位于工作區(qū)西側(cè)，標(biāo)高約為1510.0m，相對(duì)高差約為116m。地形上呈現(xiàn)東高西低的形態(tài)特點(diǎn)。

1.2 降雨

調(diào)查區(qū)屬亞熱帶低緯山季風(fēng)氣候區(qū)。根據(jù)昌寧縣1961年～2010年降水量資料統(tǒng)計(jì)，昌寧縣50年平均降水量為1241.2mm，年降水量最多年份為1966年（1616.2mm）；最少年份為2005年（800.4mm）。

1.3 地層結(jié)構(gòu)

調(diào)查區(qū)地層主要有第四系堆積層（Q4del）粉質(zhì)粘土、儲(chǔ)家山組上段（∈c2）絹云母及燕山晚期（γ53)似斑狀礦物。第四系堆積層（Q4del）粉質(zhì)粘土在整個(gè)災(zāi)害發(fā)生區(qū)均有分布；儲(chǔ)家山組上段（∈c2）絹云母板巖遭受強(qiáng)烈風(fēng)化作用，風(fēng)化不均勻，以強(qiáng)風(fēng)化、全風(fēng)化狀為主；燕山晚期（γ53)全風(fēng)化似斑狀礦物，礦物遭受強(qiáng)烈風(fēng)化作用，風(fēng)化不均勻，以全風(fēng)化狀為主。

調(diào)查區(qū)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造地處橫斷山脈南段，青、藏、滇、緬、印支巨型“歹”字構(gòu)造與經(jīng)向構(gòu)造之復(fù)合部位，上述兩類占主導(dǎo)地位的構(gòu)造體系，構(gòu)成了基本的構(gòu)造格架，斷裂及褶皺均較發(fā)育，構(gòu)造關(guān)系復(fù)雜。

2 地質(zhì)災(zāi)害的基本特征

2.1 地質(zhì)災(zāi)害外形特征

所研究礦區(qū)地勢(shì)南東高北西低，整體呈“圈椅狀”。山體左側(cè)邊界以沖溝發(fā)育為界，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生右側(cè)邊界以山梁為界，后緣邊界位于LF01和LF02之間；前緣出口以公路旁陡坎和農(nóng)耕地為界。礦山開(kāi)采區(qū)所處的山體部分已經(jīng)開(kāi)裂，坡體上共有有8條裂縫。山體開(kāi)裂平均厚度約7m，體積約8.33×104m3。

2.2 地質(zhì)變形特征

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，該礦體變形跡象非常明顯，由深部滑面確定的范圍較大山體上發(fā)育裂隙共有8條主要裂縫，在山體上呈環(huán)狀分布，與山體邊界形狀相似發(fā)育，其裂縫形狀特征統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 裂隙形狀統(tǒng)計(jì)表

結(jié)合調(diào)查區(qū)地層條件及鉆探成果，確定礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害頻繁發(fā)生地帶位于上部土層與基巖的接觸面上，由于侵入巖中作用，礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害頻繁發(fā)生地帶上礦物特性由兩部分構(gòu)成：一部分是全風(fēng)化狀絹云母礦物，另外一部分是全風(fēng)化似斑狀礦物。

根據(jù)部署在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生山體左側(cè)的鉆孔所揭露的情況看，有滑帶土出露，災(zāi)害導(dǎo)致的山體裂縫深度為2.10m，厚度0.3m，呈軟塑狀粉質(zhì)粘土，手捏易變形。從坡底到坡頂?shù)奈恢迷谥饾u變淺的全風(fēng)化絹云母礦物逐漸尖滅處，災(zāi)害發(fā)生地帶為第四系堆積層(Q4del）粉質(zhì)粘土與全風(fēng)化礦物質(zhì)分界處。

3 地質(zhì)災(zāi)害成因分析

3.1 地形地貌

地形地貌是影響地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的決定因素之一，適宜的坡度和一定的高差是地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的基本地形條件。整個(gè)山體災(zāi)害發(fā)生狀呈“圈椅”狀，山體后緣高程約1614m，前緣高程約1544m，相對(duì)高差約70m，坡體平均坡度約21°。

3.2 地層特性

根據(jù)鉆孔揭露情況看，滑體物質(zhì)為第四系堆積層粉質(zhì)粘土和寒武系儲(chǔ)家山組全風(fēng)化絹云母，遇水后易軟化。其下部為強(qiáng)風(fēng)化絹云母和全風(fēng)化燕山晚期似斑狀礦物（γ53)，其中強(qiáng)風(fēng)化絹云母礦物手捏呈松散碎屑狀，粘性較??；而全風(fēng)化的燕山晚期似斑狀礦物（γ53)呈松散狀。以上兩種地層的抗剪強(qiáng)度均較低，為地質(zhì)災(zāi)害的形成提供有利條件。

3.3 降雨

降雨是區(qū)內(nèi)地下水的主要補(bǔ)給來(lái)源，礦區(qū)內(nèi)多年平均降雨量1265mm。降雨通過(guò)礦物層節(jié)理裂隙、地裂縫等滲入坡體，軟化了礦體，同時(shí)降低了礦體的力學(xué)強(qiáng)度指標(biāo)，加劇山體變形。該坡體上拉裂縫的產(chǎn)生促使地表水的入滲加強(qiáng)，在長(zhǎng)時(shí)間或強(qiáng)降雨條件下，地表水直接沿階坎及附近張裂縫滲入堆積體中，導(dǎo)致礦層軟化，抗剪強(qiáng)度迅速降低，坡體自重增加。因此降雨的催化作用[2]為地質(zhì)災(zāi)害的形成和發(fā)展提供了有利條件。

3.4 礦震

該地區(qū)礦山震動(dòng)峰值加速度為0.15g，地質(zhì)災(zāi)害反應(yīng)譜特征周期0.45s，對(duì)應(yīng)的礦震基本烈度為Ⅶ度，昌寧“10.30”5.1級(jí)地震直接造成了大田壩鄉(xiāng)礦山出現(xiàn)了嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害，同時(shí)后緣出現(xiàn)裂縫，礦震期間地面上下顛簸震動(dòng)和水平晃動(dòng)，使原本松散的殘坡積層斜坡土體變得更加松散，固結(jié)程度差，并在斜坡后緣出現(xiàn)明顯不均勻拉張裂縫，出現(xiàn)松而未動(dòng)的斜坡松動(dòng)現(xiàn)象。

4 結(jié)論

（1）云南省礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生整體呈圈椅狀，山體軸長(zhǎng)約180m，寬約78m，平均厚度為11m，體積約15.4×104m3。

（2）結(jié)合地形地貌、物質(zhì)組成及地質(zhì)結(jié)構(gòu)判斷，山體變形仍在持續(xù)，根據(jù)常見(jiàn)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生特征，建議對(duì)礦山地質(zhì)災(zāi)害采取抗滑樁治理措施，完善礦山工程系統(tǒng)。