礦山地質(zhì)災(zāi)害形成原因及治理措施

何云峰

（1.甘肅省地下水工程與地?zé)豳Y源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州730000；2.甘肅省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院，甘肅 蘭州 730000）

陡峭的地形，充沛的水源及堆積在流域中的大量松散固體物質(zhì)，是地質(zhì)災(zāi)害形成的基本條件。研究區(qū)流域面積0.97km2，主溝長2.17km，流域相對(duì)高差320m，流域形狀呈“羽毛”形，較為利于匯水。流域山地以中山為主，山勢(shì)陡峭，溝床平均縱坡降147‰，谷底較為狹窄，寬3～8m，溝道內(nèi)堆積了大量的泥石流沖積物，存在溝道淤積現(xiàn)象，并形成多處跌水陡坎。谷底下游溝谷部分地段呈“U”字型，溝谷寬度多在15m以上。

堆積區(qū)呈扇狀，直對(duì)洮河，坡度3—7°之間。研究礦區(qū)周邊建有學(xué)校及居民房屋等。綜上所述，陡峭的地形條件為泥石流具備了較大的勢(shì)能，為礦山地質(zhì)災(zāi)害的形成提供了有利的地形條件。

1 地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生地分區(qū)特征

流通區(qū)位于下游，面積0.02km2，占流域總面積的2.1%，溝谷形態(tài)為“U”形谷。溝道順直，局部寬度大于20m，以過流為主。由于流通區(qū)短，因而地質(zhì)災(zāi)害常常來勢(shì)兇猛，暴發(fā)后成災(zāi)率較高。

堆積區(qū)位于溝口呈扇狀分布，由一早期堆積扇和現(xiàn)狀堆積扇所組成。早期堆積扇所處位置現(xiàn)為下岷縣寨子礦床處，礦床周邊各類房屋建筑物密布，地表形態(tài)不太明顯。該堆積扇長約200m，寬100m～150m，比降7%，面積0.03km2。堆積形態(tài)由主溝出山口向前緣及兩側(cè)緩狀，堆積扇表面的原始形態(tài)因?yàn)榈V區(qū)在建道路已被破壞。現(xiàn)狀堆積扇位于洮河一級(jí)階地上，長約180m，寬200m～300m，面積0.039km2。受后期水流切割、侵蝕形成，地形縱、橫向起伏不大，坡度2°～4°。堆積物主體由，塊石、角礫及砂土構(gòu)成，平均厚達(dá)0.2m～0.5m。

2 礦山地質(zhì)災(zāi)害的形成過程與流動(dòng)特征

易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域內(nèi)的固體松散物質(zhì)主要集中在主溝兩側(cè)溝道堆積物與溝岸的松散坡積體上，暴雨期間，雨水順陡峻的坡面而下，并沖刷攜帶坡面松散物質(zhì)沿程沖蝕主溝道物質(zhì)，特別是主溝中游、下游集中分布的崩塌等松散物質(zhì)的沖蝕匯入，流體內(nèi)的泥沙和石塊含量不斷增大，迅速加大了災(zāi)害的重度及流量，從而形成大規(guī)模地質(zhì)災(zāi)害。流量較大的地質(zhì)災(zāi)害通常具有流量大、匯流大的特征，從岷縣寨子礦床周邊居住居民得知，礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生前期，泥沙總體呈持續(xù)流動(dòng)特征，礦體邊坡經(jīng)沖刷沖刷聚積在一起，這一過程中未出現(xiàn)斷流現(xiàn)象，僅是連雨天時(shí)泥沙的流速、性質(zhì)及流量產(chǎn)生變化。礦區(qū)周圍開挖一些排洪溝，隨雨水所攜帶的泥沙會(huì)通過這些排洪溝排出，可加快其排洪速度。

3 地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生后的危害特征

礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的形成、徑流及堆積特征分析，結(jié)合其歷史災(zāi)害的特點(diǎn)，總結(jié)出岷縣寨子礦區(qū)大規(guī)模地質(zhì)災(zāi)害的危害特征。危害區(qū)主要是溝口堆積區(qū)，危害方式以沖毀、淤埋為主：

①?zèng)_毀危害：區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害具有強(qiáng)大的沖毀能力，泥沙沖出溝口后，受狹窄的溝道限制，迅速漫過溝道，沖毀所研究礦區(qū)兩側(cè)的居民房屋、道路及耕地。②淤埋危害：淤埋危害是最常見的危害方式，也是破壞力巨大的危害，據(jù)調(diào)查，礦區(qū)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害往往來不及排泄越過溝道后，大量的泥沙石塊停留下來，淤埋溝口開采井口及礦山建筑。

4 地質(zhì)災(zāi)害形成原因及發(fā)展趨勢(shì)分析

地質(zhì)災(zāi)害發(fā)展具有一定的波動(dòng)性，其所處的階段性受諸多因素的影響，在礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害形成的三個(gè)基本條件中，地形條件的變化比較緩慢。地質(zhì)災(zāi)害發(fā)展處于逐步增強(qiáng)的趨勢(shì)主要基于以下三個(gè)方面：

（1）區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)不斷隆升，溝谷下切侵蝕及溯源侵蝕強(qiáng)烈，溝岸不斷擴(kuò)展，溝谷本身處在發(fā)展期，這為泥石流的不斷發(fā)育提供了基礎(chǔ)條件。

（2）隨著溝谷的不斷下切侵蝕及側(cè)向侵蝕，礦區(qū)邊坡體的穩(wěn)定性被破壞，造成礦體的滑塌，潛在儲(chǔ)量巨大。

（3）隨著岷縣寨子礦區(qū)的持續(xù)開采及建設(shè)，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的危害程度將不斷提高。

總之，受以上各種因素的影響，岷縣寨子礦區(qū)的發(fā)生頻率將增高，大規(guī)模的地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的可能性增大，其危害程度也在不斷增大。

5 治理工程措施建議

通過綜合分析岷縣寨子礦區(qū)的形成條件、發(fā)育特征，危害方式等因素基礎(chǔ)上，根據(jù)治理的目的、任務(wù)及原則，綜合分析區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的形成條件，運(yùn)移、堆積、危害特征，并考慮實(shí)際的治理工程費(fèi)用，本次岷縣寨子礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害治理工程措施包括：攔擋工程、排導(dǎo)工程。

5.1 攔擋工程

通過攔擋壩攔蓄泥沙，抬高壩前的溝床侵蝕面，增加兩岸溝坡穩(wěn)定性，以較好地穩(wěn)固滑坡、崩塌、坡面松散堆積體，這是地質(zhì)災(zāi)害治理中常采用的措施，其工法成熟，經(jīng)驗(yàn)豐富。同時(shí)，它還能拓寬溝床寬度，調(diào)緩溝床比降，減輕水流對(duì)溝岸的沖刷，從而可大大降低水流沖蝕搬運(yùn)能力，最終減少礦體邊坡沖刷下來的泥沙含量和流量。

綜合考慮主溝地形、溝道兩側(cè)松散物質(zhì)、攔沙庫容、攔擋作用、壩間距及壩基、壩肩巖土性能，尤其是壩肩穩(wěn)定性等因素的基礎(chǔ)上，對(duì)壩址進(jìn)行了認(rèn)真選擇。建立成攔擋防護(hù)體系，減少地質(zhì)災(zāi)害所帶來固體物質(zhì)來源及流量，減輕下游排導(dǎo)溝壓力的目的。

5.2 排導(dǎo)工程

排導(dǎo)措施也是礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治工程中經(jīng)常采用的方法之一，其優(yōu)點(diǎn)主要是施工簡單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，安全可靠，排泄效果良好。

針對(duì)本次治理對(duì)象岷縣寨子礦區(qū)，根據(jù)現(xiàn)有礦體堆積現(xiàn)狀、溝槽寬度、地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時(shí)可能翻越位置等，在堆積區(qū)根據(jù)現(xiàn)有溝道布置雙側(cè)排導(dǎo)溝護(hù)堤工程。約束流動(dòng)方向，防治漫流、淹埋災(zāi)害，保護(hù)礦區(qū)周邊人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，達(dá)到將攔蓄后的洪水安全、順暢地排泄至洮河的目的，并能防止地質(zhì)災(zāi)害對(duì)道路的直接沖擊破壞。