礦山地質(zhì)災(zāi)害的形成機理與危險性評估

顏國偉

（甘肅省地礦局第二地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730020）

我國地貌種類繁多、地形起伏變化大、構(gòu)造活動復(fù)雜，具備地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的條件。部分地區(qū)有地震活躍、極端降雨幾率高、人類活動頻繁的情況。這些情況使得地質(zhì)災(zāi)害活動頻繁發(fā)生。根據(jù)《地質(zhì)災(zāi)害防治條例》，礦山地質(zhì)災(zāi)害主要包括崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等四類，前三種大多出現(xiàn)在山區(qū)，而地面塌陷大多分布在平原[1]。地質(zhì)災(zāi)害破壞大、種類多、影響范圍廣，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展和安定有序的生產(chǎn)生活。近年來，社會主義事業(yè)不斷深入發(fā)展，出于國家安全的考量，“一路一帶”戰(zhàn)略應(yīng)運而生。該戰(zhàn)略明確指出了加大煤炭、金屬礦產(chǎn)等傳統(tǒng)能源資源勘探開發(fā)、合作。資源大規(guī)模的開發(fā)使得各類地質(zhì)災(zāi)害頻繁發(fā)生，既影響了地質(zhì)安全，也威脅著礦山開發(fā)安全。開挖、爆破、棄渣堆放等人為活動破壞了坡體的平衡，從而引發(fā)滑坡。泥石流多發(fā)生在金屬礦區(qū)附近，近十年的采礦、堆浸，使得棄石堆以及尾礦大量堆積在溝內(nèi)，從而為泥石流等災(zāi)害的形成提供了條件。礦區(qū)范圍一旦出現(xiàn)強降雨，就會形成山洪，進而引發(fā)泥石流，致使堆浸場的生產(chǎn)、生活設(shè)施和含金貴液被沖毀，造成大量直接經(jīng)濟損失。

1 礦山地質(zhì)災(zāi)害的形成機理

崩塌主要發(fā)育在巖漿巖、變質(zhì)巖地層中。主要發(fā)育于泥巖、變質(zhì)巖、砂巖中。影響崩塌發(fā)生的主要因素有地形、巖體裂隙、降雨發(fā)育[2]。地面塌陷是地表巖體和土體向下陷落，并且有塌陷坑在地表形成。其以巖溶塌陷和采空塌陷為主。暴雨、洪水、重力、地震是巖溶塌陷的主要引發(fā)條件?？拥琅潘凰?、抽取巖溶地下水是人為巖溶塌陷形成的主要原因。礦區(qū)開采中的不合理行為，比如濫采，導(dǎo)致了采空塌陷。如果再受到外界因素的影響，較薄的頂板地區(qū)就會更加不穩(wěn)定，此時就容易發(fā)生地面塌陷。由于采空塌陷與采礦量成正相關(guān)，所以煤礦區(qū)附近極易發(fā)生采空塌陷。

滑坡是一種較為常見的地質(zhì)災(zāi)害。處在斜坡上的巖體、土體，受到外界的影響，穩(wěn)定性降低，而后順斜坡向下滑行。形成滑坡的主要因素包括地質(zhì)構(gòu)造因素、地形因素、降水因素、蒸發(fā)因素、巖土體特性因素、地震因素和人類工程活動因素。很多大規(guī)模的滑坡都是因為巖體風(fēng)化、破碎導(dǎo)致的。區(qū)域性侵蝕和地面構(gòu)造快速抬升導(dǎo)致基準(zhǔn)面下降，岸坡高差增加，為滑坡創(chuàng)造了條件。岸坡坡體側(cè)蝕加速，導(dǎo)致支撐力下降，引發(fā)滑坡災(zāi)害。上巖土和地層的特點，易形成高且陡峭的邊坡，引發(fā)滑坡。七級以上地震發(fā)生區(qū)屬于特大型高速滑坡，與強烈地震的關(guān)系極為密切。人為活動會破壞坡體的平衡狀態(tài)，進而誘發(fā)滑坡災(zāi)害。

泥石流是一種特殊洪流現(xiàn)象。其中含有大量石塊、泥沙等固體[3]。其特點是流速快、流量大、物質(zhì)容量大、破壞力強等。地形地貌、地質(zhì)、水文都可以是導(dǎo)致泥石流發(fā)生的原因。泥石流可以分為坡面型、溝谷型和過渡型。溝谷型的成災(zāi)可能極大，已經(jīng)受到了相當(dāng)?shù)闹匾暋?/p>

地面塌陷分為采空塌陷和巖溶塌陷兩種，有巖溶塌陷災(zāi)史的地區(qū)成為地面塌陷高發(fā)區(qū)，地面塌陷中易發(fā)區(qū)則是無巖溶塌陷災(zāi)害史的裸露型碳酸鹽巖區(qū)。采空塌陷易發(fā)地段，要根據(jù)野外調(diào)查的采空區(qū)空間分布特征進行確定。

對采空塌陷進行綜合分析，確定采空塌陷的可能性；然后根據(jù)采空區(qū)分布地段發(fā)生采空塌陷的可能性、可能發(fā)生的規(guī)模來確定采空塌陷的易發(fā)程度，地下開采礦山主要以煤礦為主，且集中分布，發(fā)生采空塌陷點少、規(guī)模為小型，將有可能形成采空塌陷災(zāi)害中易發(fā)區(qū)。

2 危險性評估

2.1 山區(qū)災(zāi)害的評估

我國山區(qū)面積廣大，崩滑流等傳統(tǒng)地質(zhì)災(zāi)害在山區(qū)十分常見。地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價是在傳統(tǒng)災(zāi)害危險性評價的基礎(chǔ)上進行的。

地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價主要考慮較穩(wěn)定的地質(zhì)環(huán)境因素。降雨、地震、人類工程活動等有時空不確定性的影響是評價體系考慮的主要方面[4]。

我國大部分地區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害都是以崩滑流災(zāi)害為主的。地震誘發(fā)、降雨誘發(fā)和人工活動誘發(fā)等三方面是這類地質(zhì)災(zāi)害的主要誘因，且這類地質(zhì)災(zāi)害的危險性評價體系已經(jīng)相當(dāng)成熟。對災(zāi)區(qū)進行地質(zhì)災(zāi)害危險性評價時，要從潛在形成條件、歷史活動程度、影響范圍、誘發(fā)因素四個方面來建立評價體系。

2.2 平原災(zāi)害的評估

在我國，華北平原和汾渭盆地等是比較典型的平原區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育區(qū)。地面塌陷是平原地質(zhì)災(zāi)害的主要類型。地面塌陷因變形緩慢、變形過程不易察覺、發(fā)育面積廣，加上造成的損失小于崩滑流地質(zhì)災(zāi)害，早期并未受到的過高的重視，所以這方面相關(guān)研究較少。平原危險性評價采用的體系和山區(qū)的評價體系側(cè)重點不同[5]。平原的評價體系更側(cè)重地下可壓縮性的分析，而不考慮有關(guān)地形地貌。因為平原災(zāi)害的主要表現(xiàn)形式事地面塌陷，而大部分地面塌陷是因為地表地層沉降不均勻。而活動構(gòu)造、過量抽取地下水導(dǎo)致的地層不均勻壓縮是導(dǎo)致地表地情不均勻沉降的原因。

3 結(jié)語

本文通過巖性特征、地層結(jié)構(gòu)、均勻性等地質(zhì)條件，為地質(zhì)災(zāi)害防治、分析提供了地質(zhì)依據(jù)。研究了主要地質(zhì)災(zāi)害的形成、特征、規(guī)模、類型、危害程度、形成條件等問題，對地質(zhì)災(zāi)害基本特征進行了分析計算。對地質(zhì)災(zāi)害地形條件，水源條件，松散固體物質(zhì)條件進行了分析，對影響巖土穩(wěn)定性的因素進行了分析評價。對礦山主要地質(zhì)災(zāi)害的防治對策進行了可行性分析。提出防治對策后，從防治對策標(biāo)準(zhǔn)、荷載及工況設(shè)置、巖土工程參數(shù)、擋碴墻、攔碴壩、防護堤穩(wěn)定性驗算方面為防治對策有關(guān)參數(shù)的選取提供了依據(jù)。