湖南省常德市礦山地質(zhì)災(zāi)害形成條件及危害研究

冷 飛，陳 斌，曾文輝

（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四一三隊，湖南 常德 415000）

1 礦區(qū)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害所造成的危害

薛家沖村面積16km2，總?cè)丝?251人，基本都是常住人口，流動人口很少。大部分牧民的收入來源于政策性補助，該地區(qū)的經(jīng)濟不發(fā)達。

近年來由于勘測出存在礦產(chǎn)資源，受地理環(huán)境的限制，礦區(qū)易發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，威脅溝口110戶居民481人、75畝田及3.5km道路的安全，潛在經(jīng)濟損失約3025萬元，危險性較大。

2 勘查區(qū)自然地理條件

2.1 位置與交通

勘查區(qū)位于桃源縣西南部，西靠沅陵，南臨安化，行政區(qū)劃屬西安鎮(zhèn)薛家沖村，勘查礦區(qū)位置地理坐標(biāo)：東經(jīng)110°51′53″，北緯28°25′10″，直角坐標(biāo)為X=3144970，Y=19486636。地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)點距S308省道約22公里，距桃源縣城約156公里（直線距離），距西安鎮(zhèn)約25公里（直線距離），且有已硬化的鄉(xiāng)道X333直達溝口，交通較便利。

2.2 水文地質(zhì)概況

桃源縣地處中亞熱帶過渡的季風(fēng)型濕潤氣候區(qū)，春暖多雨、夏季干熱、秋高氣爽、冬季寒冷，四季分明。據(jù)1978年～2018年（41年）桃源縣氣象資料統(tǒng)計：多年平均溫度16.8℃；極端最高氣溫40.7℃（2010.7.23）；極端最低氣溫-5.7℃（1989.1.12）；主要風(fēng)向，夏半年偏南風(fēng)，冬半年偏北風(fēng)；無霜期283天，年均降雪14.9天；日最大降水量155.9mm（1988.6.28）；月最大降水量437.3mm（1993.7）；月最小降水量1.2mm（1987.12）；年最大降水量2837mm（1969年）；年最小降水量999.8mm（1968年）；多年平均降雨量1447.9mm；多年年均降水日151.3天，最長連續(xù)降雨日數(shù)17天（2002.5.9）；春夏兩季（3月～8月）降雨量占年總降雨量的68.2%；年均蒸發(fā)量1122.2mm，年最高蒸發(fā)量1291.4mm（1988）、年最低蒸發(fā)量974.1mm（1996）；年均濕度80.3%，最高濕度82.7%（10月），最低濕度77.6%（12月）。

地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)內(nèi)有一條山洞溪穿過，在薛家沖村段，溪流寬約8m～10m，深約0.2m～2.0m，自南西向北東流，整體流向為北東60°左右，平面形態(tài)整體流沿軸向呈上下擺動的波浪形，溪流擺幅不大，最大擺幅約12m。溪流縱向坡降平均為156‰。

礦體發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害具有如下特征：一是流量季節(jié)性變化大，對大氣降水反應(yīng)迅速，雨季流量劇增，雨后流量劇減，漲消時間短；二是溪流縱坡降大，洪水的沖刷能力強，大部分卵石、礫石、砂及黏粒被洪水帶走。

3 地質(zhì)環(huán)境條件

3.1 地形地貌

3.1.1 侵蝕構(gòu)造中低山地貌

廣泛分布勘查區(qū)，地形切割程度為中等。圖幅最高點海拔高程1122.79m，位于勘查礦區(qū)的西北部，最低點高程340.67m，位于勘查礦區(qū)東部，最大相對高差達782.12m；礦體斜坡自然坡度25°～45°，局部大于50°；地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)域整體地勢為北西高，溪溝兩側(cè)的山坡上有數(shù)條小溝谷，洪積扇上多為薛家沖村村民集中居住區(qū)。礦體下部坡度稍緩，植被不發(fā)育，上部地形較陡，未經(jīng)開墾，有大量植被覆蓋。

3.1.2 山前沖洪積平原區(qū)

位于勘查區(qū)山前地帶，是該泥石流的堆積區(qū)及主要承災(zāi)區(qū)，沿山洞溪分布，均由沖積、沖洪積物構(gòu)成。地形較平坦，局部微有起伏，自西向東傾斜，坡度一般2°～5°。

3.2 地層特性

區(qū)內(nèi)出露的地層有第四系、板溪群上亞群五強溪組、板溪群上亞群馬底驛組，現(xiàn)由新至老分述如下。

3.2.1 第四系（Q4）

（1）第四系全新統(tǒng)人工堆積層（Q4ml）

雜填土（Q4ml）：主要分布于泥石流中下游，山洞溪兩側(cè)，為人工填土，系河道改道或修建道路所填。雜色，松散，稍濕-潮濕，成分主要為礫石、砂土等，層厚1.5m～5.0m。

（2）第四系全新統(tǒng)沖洪積層（Q4al+pl）

礫石：主要分布于山洞溪溝底及其附近，母巖以砂巖、砂質(zhì)板巖等為主。礫石含量一般50%～85%，磨圓度一般，呈次棱角狀，分選性差為主，粒徑一般1.0cm～15.0cm，泥砂充填，層厚2.5m～13m。

（3）第四系全新統(tǒng)殘坡積層（Q4dl+el）

主要分布于勘查礦區(qū)侵蝕構(gòu)造中低山表層。

粉質(zhì)粘土：黃褐色、灰褐色，稍濕，可塑狀，成分以粘粒為主，粉粒次之，無搖振反應(yīng)，稍具光澤反應(yīng)，干強度中等，韌性中等，根據(jù)勘查資料，該層層厚0.5m～2.9m。

碎石土：黃褐色，稍濕，中密，碎石含量為56.6%～57.9%，砂質(zhì)板巖次之，碎屑顆粒呈棱角狀—次棱角狀，磨圓度差，分選差，一般粒徑2cm～8cm，最大可見粒徑15cm，該層厚度1m～3m。

3.2.2 板溪群上亞群五強溪組（Pt3w)

上部為雜色、灰黑色條帶狀變質(zhì)凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)板巖、變質(zhì)凝灰質(zhì)砂巖，夾條帶狀含砂質(zhì)板巖、變質(zhì)凝灰質(zhì)長石砂巖和凝灰質(zhì)硅質(zhì)巖；中部為紫紅色厚層中至細(xì)粒變質(zhì)砂巖，夾變質(zhì)長石石英砂巖和少量砂質(zhì)板巖、見變質(zhì)凝灰?guī)r夾層；下部為灰、灰白色厚層粗至中粒變質(zhì)砂巖、長石石英砂巖、礫狀砂巖、砂礫巖。巖石產(chǎn)狀342°∠74°，厚度250m～1400m。

4 礦山地質(zhì)災(zāi)害形成條件分析

溝道條件。主溝長約625m，溝谷縱坡降315‰，主溝溝道橫斷面多呈“U”型，局部呈“V”型，兩岸山坡坡度20°～40°，溝口高程543m，溝腦高程為740m，流域相對高差197m。

根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害的形成條件和運動機制及散落固體物源的分布，將溝域劃分為二個區(qū)域：

①形成流通區(qū)地形地貌條件。溝谷920m—主溝中心740m—右岸分水嶺820m以上溝段源頭部位，物源較發(fā)育，溝道縱坡降大，為該礦區(qū)因地質(zhì)災(zāi)害引發(fā)的松散固體物源的主要分布和流通區(qū)域，劃為地質(zhì)災(zāi)害的形成流通區(qū)，面積為0.60km2，區(qū)內(nèi)植被覆蓋80%左右，坡度20°～40°，該段溝道長485m，相對高差164m，平均縱坡降為338.‰。同時，由于溝道下切較嚴(yán)重，為滑坡等不良礦山地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育提供了有利條件，為地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育提供了松散固體物源。溝域內(nèi)山高坡陡，溝谷縱坡較大，有利于降雨的匯集，根據(jù)不同地段坡度、植被情況、斜坡結(jié)構(gòu)特征等的差異，為水源的匯流集中提供了基礎(chǔ)。溝域中上游形成流通區(qū)坡面物源豐富，中下游溝道松散物源較豐富，溝道狹窄縱坡大，為地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生提供了豐富的物源條件和有利的地形條件。②堆積區(qū)地形地貌條件。溝口洪積扇位置為松散物質(zhì)的堆積區(qū)域。堆積區(qū)呈扇形，扇長198m，扇寬307，扇面輻角113°，堆積體平均厚度約2.5m。由于該段以下地形開闊平坦，溝谷縱坡較緩，平均21‰，地質(zhì)災(zāi)害于該段勢能突然釋放，并有利于松散物質(zhì)淤積下來。

5 礦山地質(zhì)災(zāi)害形成機制及引發(fā)因素

薛家沖泥石流為暴雨溝谷型粘性（水石型）泥石流。

首先，薛家沖泥石流主要為暴雨作用下，大量匯集于溝道，匯流過程中將坡面松散殘破積層及各類松散堆積物源攜帶進入溝道，并順溝而下，通過溝道揭底沖刷卷動溝道內(nèi)的松散堆積物源，并將兩側(cè)溝岸松散固體物質(zhì)帶走，以滾雪球的方式下向游運動，從而暴發(fā)引發(fā)泥石流災(zāi)害。

其次，在礦山地質(zhì)災(zāi)害形成過程中，由于溝域內(nèi)地形陡峻，溝谷縱坡大為水源和泥沙的匯聚提供了有利的地形地貌條件，坡面松散殘破積層與溝道內(nèi)大量的溝道堆積物為地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生提供了豐富的松散固體物源，因此暴雨也是地質(zhì)災(zāi)害形成的主要引發(fā)因素。

地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生規(guī)模主要與溝域內(nèi)松散固體物源的累計和動態(tài)變化情況，及與引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的水文情況相關(guān)，當(dāng)溝域內(nèi)松散固體物源累積較多，且遇到集中暴雨時，往往就會發(fā)生較大規(guī)模的地質(zhì)災(zāi)害。目前溝域內(nèi)松散物源依然相當(dāng)豐富，當(dāng)遭遇可激發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的暴雨時，勢必再次引發(fā)更大規(guī)模的礦山地質(zhì)災(zāi)害。

6 結(jié)論

本次勘查在查明礦山地質(zhì)災(zāi)害的形成條件、成災(zāi)方式和促發(fā)因素的基礎(chǔ)上，提出了地質(zhì)災(zāi)害綜合治理方案，即排導(dǎo)槽、攔渣壩、物源區(qū)生態(tài)恢復(fù)和監(jiān)測措施，具有技術(shù)可行、投資少、綜合效益高的特點。