廣西桂林臨桂縣某礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征及防治措施

藍(lán)健寧

（桂林理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，廣西 桂林 541006）

礦山地質(zhì)災(zāi)害是因人為采礦導(dǎo)致原本平衡的應(yīng)力系統(tǒng)發(fā)生破壞，引發(fā)的泥石流、滑坡、地面沉降等問(wèn)題。本文以廣西桂林臨桂縣一個(gè)礦山為例，以《地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估規(guī)程》做指導(dǎo)，詳細(xì)描述其地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征，同時(shí)預(yù)測(cè)未來(lái)礦山活動(dòng)中可能出現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害，提出了切實(shí)可行的防治措施。希望以此例分享治理經(jīng)驗(yàn)，提高行業(yè)對(duì)礦山地質(zhì)災(zāi)害的重視程度和防范意識(shí)[1]。

1 礦山基本概況及地質(zhì)環(huán)境條件

1.1 礦山基本概況

礦山位于廣西桂林臨桂縣，礦區(qū)面積0.2145km2，設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模為3.00萬(wàn)t/a，為小型礦山。礦山主要包括有I、II、III號(hào)礦體，開采深度為+900m～+705m。

1.2 礦山地質(zhì)環(huán)境條件

評(píng)估區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，多年來(lái)平均氣溫19.1℃，極端最高氣溫39.6℃，極端最低氣溫-4.0℃。本區(qū)雨量較為豐富，年均降雨量1891mm；年最大降雨量達(dá)2788.3 mm，年最少降雨量為1265.1 mm；

礦區(qū)屬于低山地貌區(qū)。礦區(qū)標(biāo)高約為+715 m～+970m，相對(duì)高差為255 m。自然山體總體坡度30°～45°，局部較陡，坡度達(dá)到60°。

礦區(qū)內(nèi)地表水主要為大氣降水造成的臨時(shí)性地表徑流。地表徑流水深一般0.3m～1.0m，區(qū)內(nèi)礦區(qū)各場(chǎng)地和平硐口等均位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上。

區(qū)內(nèi)出露的地層巖性主要有寒武系（?q2）細(xì)砂巖夾頁(yè)巖、下泥盆統(tǒng)（D1l）底礫巖以及第四系（Q4dl+el）粉質(zhì)粘土。其中，寒武系清溪組地層為本區(qū)主要賦礦層位。根據(jù)區(qū)域經(jīng)驗(yàn)值和開發(fā)利用方案，其飽和單軸抗壓強(qiáng)度（Rc）范圍一般為100.0MPa～125.0MPa，平均值約110.0MPa。

大地構(gòu)造位置上，礦區(qū)位于華南板塊龍勝褶皺帶的南東部，東部約6.0km有一區(qū)域性大斷裂通過(guò)，為龍勝-永福斷裂。

礦區(qū)地下水類型主要為碎屑巖裂隙水，富水性弱～中等，為裂隙充水礦山，充水方式為直接充水。預(yù)測(cè)礦坑正常涌水量為27.60m3/d～68.51m3/d，最大涌水量為82.80m3/d～205.54m3/d。總體來(lái)看，礦區(qū)水文地質(zhì)條件較復(fù)雜。

2 礦山現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征

經(jīng)實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，礦區(qū)存在1處礦山公路不穩(wěn)定斜坡（編號(hào)P1），且邊坡下方存在崩塌體。

P1不穩(wěn)定斜坡是由于修建礦山公路形成的1處挖方斜坡，高度為3m～6m，坡度約為60°，主要由砂巖組成。斜坡下方存在崩塌體，故確定斜坡為不穩(wěn)定斜坡。根據(jù)《地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估規(guī)程》，礦山公路挖方不穩(wěn)定斜坡崩塌地質(zhì)災(zāi)害中等發(fā)育。危害程度小，危險(xiǎn)性小。

P1不穩(wěn)定斜坡發(fā)生過(guò)小規(guī)模崩塌現(xiàn)象，崩塌體長(zhǎng)約15m，寬約2m～5m，厚約0.5m～1.5m，方量約60m3，為小型崩塌。該處崩塌地質(zhì)災(zāi)害未造成人員傷亡和直接經(jīng)濟(jì)損失。危害程度小，危險(xiǎn)性小。

根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育現(xiàn)狀，礦區(qū)及附近地質(zhì)災(zāi)害中等發(fā)育，危害程度小，危險(xiǎn)性小，現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害對(duì)本區(qū)的影響程度小。

3 礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育預(yù)測(cè)

3.1 采礦活動(dòng)可能引發(fā)或加劇的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)

3.1.1 不穩(wěn)定斜坡

根據(jù)開發(fā)利用方案，后續(xù)需繼續(xù)擴(kuò)建礦山公路，現(xiàn)有不穩(wěn)定邊坡P1范圍擴(kuò)大。預(yù)計(jì)修成后P1高3m～6m，坡角約為60°，主要由砂巖、粉質(zhì)粘土構(gòu)成。礦山建設(shè)及開采過(guò)程中，不穩(wěn)定斜坡易失穩(wěn)形成崩塌地質(zhì)災(zāi)害。預(yù)測(cè)礦山建設(shè)及開采過(guò)程中可能引發(fā)或加劇礦山公路不穩(wěn)定斜坡崩塌地質(zhì)災(zāi)害的可能性中等，預(yù)計(jì)崩塌規(guī)模約為100m3～200m3，危害人數(shù)10～15人，可能造成的直接經(jīng)濟(jì)損失50～80萬(wàn)元，危害程度中等，危險(xiǎn)性中等[2]。

3.1.2 采空區(qū)地面塌陷和沉陷

礦山采用地下開采方式，地下礦體被采空后，采空區(qū)上部的巖層失去支撐，平衡條件被破壞，隨之可能產(chǎn)生彎曲、塌落，形成地面塌陷。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算和礦體圍巖性質(zhì)，根據(jù)開采設(shè)計(jì)方案選用如下移動(dòng)角：上盤為65°，下盤和兩翼為60°，表土45°，預(yù)測(cè)地面沉陷范圍。

通過(guò)計(jì)算采空區(qū)的導(dǎo)水裂隙帶高度Hli和垮落帶高度Hm兩個(gè)指標(biāo)，確定該礦山采空區(qū)地面塌陷的可能性。經(jīng)計(jì)算，I、II、III號(hào)礦體導(dǎo)水裂隙帶分別為16.62m、14.60m、13.91m，垮落帶值高度分別為11.03m～11.96m、10.22m～10.95m、9.94m～10.60m。

由此可知，礦體埋深大于導(dǎo)水裂隙帶高度，采空區(qū)地表變形表現(xiàn)為地面沉陷。由于礦山采用淺孔留礦法開采，采空區(qū)留有保安礦柱，井下開采屬于非充分采動(dòng)，礦體圍巖本身工程地質(zhì)條件總體較好，實(shí)際上垮落帶及導(dǎo)水裂隙帶高度應(yīng)小于理論計(jì)算值[3]。

隨著礦山開采，礦體大面積采空后，礦體頂板巖層失去支撐，上覆巖土體原有平衡條件被破壞，在重力作用下易產(chǎn)生移動(dòng)和變形，導(dǎo)致地表相應(yīng)下沉變形。

通過(guò)計(jì)算最大下沉值Wcm、最大傾斜值icm、最大曲率值Kcm、最大水平移動(dòng)值εcm和最大水平變形值ucm等參數(shù)，為采空區(qū)地面沉陷的評(píng)價(jià)提供定量依據(jù)。

經(jīng)驗(yàn)算，各礦體充分采動(dòng)程度均為非充分采動(dòng)。單層采動(dòng)下沉系數(shù)取0.45，水平移動(dòng)系數(shù)取0.3。

各礦體采空區(qū)地表移動(dòng)與變形預(yù)測(cè)值見表1。

表1 各礦體采空區(qū)地表移動(dòng)與變形預(yù)測(cè)值計(jì)算表

計(jì)算結(jié)果表明，采空區(qū)采深越大，其地表影響區(qū)半徑r越大，最大傾斜值、最大曲率值、最大水平移動(dòng)值和最大水平變形值則越小。采空區(qū)主要為林地，預(yù)計(jì)受威脅人數(shù)10～15人，可能造成的直接經(jīng)濟(jì)損失100～150萬(wàn)元。預(yù)測(cè)礦山建設(shè)中可能引發(fā)或加劇地面沉陷地質(zhì)災(zāi)害的可能性小，危害程度小，危險(xiǎn)性??；引發(fā)或加劇采空塌陷地質(zhì)災(zāi)害的可能性小，危害程度中等，危險(xiǎn)性中等。

3.1.3 泥石流

礦山泥石流是一種不同于自然條件下的泥石流類型，在本已具備泥石流發(fā)生條件的山區(qū)，礦山活動(dòng)形成的廢石和土渣會(huì)為泥石流提供物源，同時(shí)改變地形，極大地加強(qiáng)泥石流發(fā)生的隱患。區(qū)內(nèi)地質(zhì)情況充分滿足形成泥石流地質(zhì)災(zāi)害的條件，可能形成泥石流地質(zhì)災(zāi)害。預(yù)測(cè)礦山建設(shè)及開采過(guò)程中引發(fā)或加劇泥石流地質(zhì)災(zāi)害的可能性中等。規(guī)模以小型為主（小于2000m3），危害認(rèn)識(shí)10～20人，造成的直接經(jīng)濟(jì)損失＜100萬(wàn)元。預(yù)測(cè)礦山建設(shè)中可能引發(fā)或加劇泥石流地質(zhì)災(zāi)害可能性中等，危害程度中等，危險(xiǎn)性中等。

3.2 礦山開采完成 （閉坑）后可能引發(fā)或加劇的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)

礦山開采完成（閉坑）后現(xiàn)狀不穩(wěn)定斜坡P1仍然存在，在降水、溫差變化等自然因素的影響下，不穩(wěn)定斜坡易失穩(wěn)形成崩塌地質(zhì)災(zāi)害[4]。預(yù)計(jì)崩塌規(guī)模約為100m3～200m3，危害人員5～8人，可能造成的直接經(jīng)濟(jì)損失50～80萬(wàn)元，危害程度中等，危險(xiǎn)性中等。

3.3 礦山本身可能遭受的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)

礦山公路位于不穩(wěn)定斜坡P1影響范圍內(nèi)，在采礦活動(dòng)影響下易失穩(wěn)形成崩塌地質(zhì)災(zāi)害。預(yù)測(cè)礦山建設(shè)和生產(chǎn)自身可能遭受礦山公路不穩(wěn)定斜坡崩塌地質(zhì)災(zāi)害的可能性大，預(yù)計(jì)崩塌規(guī)模約為100m3～200m3，危害人數(shù)約5～8人，可能造成的直接經(jīng)濟(jì)損失50～80萬(wàn)元，危害程度小，危險(xiǎn)性中等。

4 礦山地質(zhì)災(zāi)害防治工程措施

對(duì)于評(píng)估區(qū)的邊坡，可對(duì)邊坡裂隙采用砂漿進(jìn)行注漿加固；對(duì)于小型崩塌地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題，鑒于其規(guī)模較小，清除局部不穩(wěn)定地段崩塌、滑坡體即可。

礦山泥石流的防治，重點(diǎn)在于及時(shí)控制泥石流的物源。合理的堆放廢渣或礦石，及時(shí)將生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的松散碎石堆放至安全位置。

采空區(qū)地表變形量小，應(yīng)嚴(yán)格按照礦山開發(fā)利用方案設(shè)計(jì)的進(jìn)行開采，保證采空區(qū)有礦柱支撐，開采過(guò)程對(duì)采空區(qū)及時(shí)用廢渣充填。若地表出現(xiàn)裂縫或局部塌陷應(yīng)及時(shí)填埋處理，地表深陷可能導(dǎo)致地表移動(dòng)區(qū)邊緣下錯(cuò)或開裂，應(yīng)及時(shí)修整填埋。

5 結(jié)語(yǔ)

近幾年礦山危害呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)，逐漸受到社會(huì)各方面的重視，嚴(yán)重的礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題已經(jīng)成為政府、公眾關(guān)注的重要環(huán)境問(wèn)題。

礦山開采本就屬于危險(xiǎn)性較高的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，而正因如此，可防可控的地質(zhì)災(zāi)害更要受到企業(yè)的重視，為采礦工作的進(jìn)行和工作人員的生命保駕護(hù)航。本文以臨桂某礦山為例，分析了可能形成的地質(zhì)災(zāi)害，并提出了切實(shí)可行的地質(zhì)災(zāi)害防范方法，以供其它礦山作為參考。