甘肅南部大水金礦集區(qū)地質災害發(fā)育特征研究

南鵬軍，劉國斌

（甘肅省地質礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質礦產(chǎn)勘查院，甘肅 天水 741020）

礦產(chǎn)資源為經(jīng)濟社會發(fā)展提供了物質基礎，人類對礦產(chǎn)資源的需求也日益增加。隨著對礦產(chǎn)資源的無限制開發(fā)，不僅引發(fā)礦山地質災害，還造成各種各樣的礦山環(huán)境問題，比如土地資源損毀；地下含水層破壞、引發(fā)崩塌、滑坡等地質災害；產(chǎn)生大量“三廢”污染礦區(qū)周邊的生態(tài)環(huán)境等。目前，礦山地質環(huán)境問題突出，國家及社會大眾要增強環(huán)境保護意識，為礦山地質環(huán)境的保護和管理提供了強有力的物質保障和技術支持。

大水金礦集中區(qū)位于西秦嶺隆起帶南緣，隸屬于甘肅省甘南州鹿曲縣和瑪曲縣。金礦主要集中在洪水區(qū)，洪水區(qū)金礦的礦體規(guī)模在新曲兩處，勘探程度高，區(qū)域地質條件和成礦背景為能源開采增加了難度，礦產(chǎn)資源開采過程中易發(fā)生地質災害，因此，有必要對大水金集區(qū)進行地質災害評價，保證礦產(chǎn)資源順利開采。

1 甘肅南部大水金礦集區(qū)地質災害類型

2018年起，在勘查院組織下，依照國土資源部DZ/T 0261-2014滑坡崩塌泥石流災害調查規(guī)范以及擬定的甘肅瑪曲縣貢北地區(qū)地質災害詳細調查技術要求，開展對該地區(qū)的地質災害調查。2021年7月完成大水金礦集區(qū)地質災害調查研究，摸清了金礦集區(qū)地質災害的基本情況。該地區(qū)主要包括三種類型的地質災害：滑坡、泥石流、塌陷。第一種是滑坡，滑坡周界一般呈簸箕形，也有些呈舌形、梨形、匙形等，其規(guī)模大小與地質構造有關。第二種是泥石流。泥石流具有突發(fā)性、流速快、破壞力強等特點。第三種是塌陷，與泥石流和滑坡不同，塌陷對于地理環(huán)境的要求并不高，一般發(fā)生在具有大量巖石分布的解離性地區(qū)。通過遙感技術可以進行勘查，塌陷主要發(fā)生在山區(qū)的陡峭以及巖石密布的地方，這在影像上直接表現(xiàn)陡坎陰影。此外通過影像技術可以發(fā)現(xiàn)，發(fā)生崩塌的地方塌方體大都表面粗糙，存在較多紋理和青苔。在塌方體中上部往往會出現(xiàn)較多巨型石塊，這些石塊的顏色與塌方體的整體顏色存在較大誤差，多為淺色或者淺褐色。塌方體上部也沒有多余的植被包圍，這導致當大型山體發(fā)生滑坡時會由于塌方體石塊的摩擦力度不夠而導致滑坡，堵塞河流迫使其改道。崩塌災害分布相對較少，主要在露天采場邊緣小規(guī)模發(fā)生，另外在部分礦區(qū)地下開采破壞礦體穩(wěn)定性也時有發(fā)生[1]。

在黃河流域地區(qū)，甘肅流域段是甘肅區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的中心，東翼地區(qū)包括平?jīng)觥c陽和天水在內，以及三區(qū)三地，包含了甘南、臨夏等地，都屬于政府重點深度扶貧地區(qū)。在甘肅地區(qū)內，社會經(jīng)濟發(fā)展的水平存在較大的差異，中部地區(qū)的銀城、蘭州，東部地區(qū)的天水、慶陽。在分別進入蘭州、西寧城市和關中城市開發(fā)區(qū)后，人口密度變高，經(jīng)濟社會發(fā)展的水平增高，工程建設進度逐漸加快，由此造成了人類工程活動對地質環(huán)境的影響，并且存在的影響非常強。比如蘭州平山工程，大量的人工邊坡和填土塌陷區(qū)造成了可怕的災害。蘭州、天水、平?jīng)龅群庸刃统鞘型恋乩脳l件比較差，溝壑和山嶺的土地被逐漸利用起來，其發(fā)展發(fā)現(xiàn)的趨勢明顯，所以隨處可見切坡泄洪道現(xiàn)象，災害隱患被逐漸隱藏。在黃土高原的廣闊土地上，城鎮(zhèn)和農(nóng)村由于開坡修路等原因，所造成的災害層出不窮、難以統(tǒng)計。該地區(qū)在2019年一共發(fā)生了15起災害事故，并造成了20人左右的死亡事件。甘肅南部貧困地區(qū)的社會經(jīng)濟發(fā)展水平有限，在防災減災上所花費的投入并沒有多么充足，地質災害的致窮效應給甘肅南部帶來了很大的制約。特別是災難之后的損失，一場災難的發(fā)生往往會破壞當?shù)鼐用翊蠹s25年左右的經(jīng)濟積累，這也就從某些方面制約了脫貧，并成為拉低經(jīng)濟發(fā)展的主要因素之一。

甘肅南部地區(qū)地質災害在大降水、地震以及人類工程活動等因素的影響下，全年總計發(fā)生災害的月份有10個月，每年內地質災害的分布與降雨時間基本相同。汛期高發(fā)主要從6月開始，一般會在8月結束，災害發(fā)生率低的時期是主要從2月到5月之間，從10月到明年的1月相對較為安全一些。6月到8月之間，主要出現(xiàn)的災害有崩塌、滑坡、泥石流為主；2到5月以融化型滑坡，包括熱融型滑坡為主，從11月開始一直到1月以崩塌和滑坡為主。甘肅省暴雨關鍵集中在4月到10月，占全年暴雨發(fā)生的58.96%以上，因此泥石流的發(fā)生也具有一致的時間分布規(guī)律?？赡嗍鞑⒉皇敲看伪┯曛蠖紩l(fā)生的，而是在一定數(shù)量的松散物質積累之后，才會形成不可逆的災害。泥石流的發(fā)生頻率在地理分布上有明顯的差異，甘肅南部的干旱地區(qū)的泥石流發(fā)生頻次為大約0.11次/年，中部的蘭州為0.15次/年。隴南地區(qū)泥石流發(fā)生頻率較高，一般為1次/年。鹽漬土的鹽漬化和鹽漬化災害主要分布在流域平原區(qū)，流域和濕地保護區(qū)較多。這些區(qū)域大多位于三個內陸河流域或封閉流域的中心，沉積物細，地下水集中排放區(qū)，埋藏水位淺，蒸發(fā)強。地下水礦化度普遍較高，且分布有高礦化度水，尤其是在鹽漬化程度最高的河流流域。鹽漬土巖性主要為粉質土、粘質土和細砂，厚度約為2.85m。它主要是由地下水中的鹽分蒸發(fā)形成的，屬于原生鹽漬化土壤，主要為硫酸鹽型和氯化物型土壤。同時，粘性土層含鹽量比砂土層高47.56%左右，由于局部含水具有一定的脹縮和腐蝕性，飽和而處于流塑性狀態(tài)。風蝕災害主要分布在西段，西部是戈壁帶，有低矮的山脈和丘陵。地勢比較平坦，表面多為疏松的砂礫石，植被覆蓋少，干旱少雨易蒸發(fā)。每年3.55m/s以上的風量約為275次，8級以上風日一般在35d以上至80d，風沙和沙塵暴天氣一般在32.5d以上。此外大風季節(jié)與旱季同步，冬春季以西北風為主，存在一定的風蝕災害。該段典型的風蝕地貌為雅丹地貌，洪水侵蝕是管道沿線最常見的地質災害類型，在整個甘肅段普遍存在，河西走廊更是如此。洪水侵蝕災害按其成因可分為三類，即暴雨形成的暴雨型洪水、冰雪融水形成的融雪型洪水和冰雪型洪水，南部面主要為暴雨引起的暴雨洪水，溝壑大約有65個占總面積的55%，南部山區(qū)占25%。

2 大水金礦集區(qū)地質災害發(fā)育特征

2.1 崩塌

崩塌是指由于山上巖塊在重力作用下發(fā)生急速傾落的一種地質現(xiàn)象。在其下落的過程中隨著速度越來越快一旦山下有人或物出現(xiàn)極易造成人物的破壞。與此同時，隨著崩塌情況的出現(xiàn)，在其出現(xiàn)次數(shù)不定且出現(xiàn)時間不固定的情況下需要注意不要在容易發(fā)生崩塌的山區(qū)行走。在大水金礦集區(qū)進行地質勘測時發(fā)現(xiàn)，一般的礦集區(qū)大都呈現(xiàn)出山高溝深的地理特征。作為甘肅南部主要的礦集區(qū)之一，此地的溝谷形狀各異，不具有規(guī)律性。在溝谷兩側的地質層主要由較軟的碳質板巖構成，這就導致溝谷兩側在發(fā)生強降雨的情況下非常容易出現(xiàn)崩塌地質災害。此外由于該地區(qū)植被很少，對于溝谷兩側的沙土起不到任何的保護和鞏固的作用，因此其特殊的地理形態(tài)和自然環(huán)境就造成該礦集區(qū)發(fā)育斷裂，這也為崩塌地質災害的頻繁發(fā)生奠定了基礎。

眾所周知形成崩塌情況，至少需要滿足三個條件，即該地區(qū)存在高且陡的邊坡，坡度不能低于45°；礦集區(qū)的地質必須發(fā)生不同程度的斷裂或裂隙現(xiàn)象；此外如果該地出植被覆蓋率高，會形成較為穩(wěn)固的地形，不易發(fā)生崩塌地質災害，因此需要礦山周圍多種植防風固沙的植被。經(jīng)過研究表明，一般情況下不滿足上述三個基本條件的礦集區(qū)都比較容易發(fā)生崩塌事故。但對于甘肅南部的大水金礦集區(qū)來說，此地的崩塌現(xiàn)象主要發(fā)生在縫隙較大接坡面陡度大于60°的不平整坡面地區(qū)。集中分布在斷裂地帶較多的礦洞附近，這也為其他類型地質災害的發(fā)生提供了物質條件。

2.2 滑坡

滑坡的威力也是巨大的，當滑坡發(fā)生時，礦集區(qū)的主要道路基本上都會發(fā)生堵塞現(xiàn)象，這不僅會導致采礦工人無法及時出去尋求幫助，也會導致正在運行的開采設備停用，嚴重危害了周圍居民和工人的生命安全[2]。在大水金礦集區(qū)多發(fā)生堆積層滑坡，主要原因是此種滑坡的發(fā)生條件非常低，只要礦山開采區(qū)周圍土質較為松軟即可發(fā)生嚴重的滑坡地質災害。堆積層滑坡主要是由一些裸露在外的巖石經(jīng)過風化作用以后形成的殘留物的堆積和在進行人工開采的過程中出現(xiàn)垃圾場填埋物的組合。這些物質大都分布在礦集區(qū)的坡面和坡腳。在降雨過后，由于受到雨水的沖擊會帶走一部分較為漂浮的土壤，剩下相對牢固的巖石塊堆積在坡腳。在該礦區(qū)內極易形成對基層的部分主要由兩處，分別是在區(qū)內的中下游路邊位置和底層位置的坡腳。在這兩處的土壤組成結構相似因而極易發(fā)生滑坡。在這兩個部分，堆積物的組成成為較為復雜，分別包括碳質板巖和砂質板巖經(jīng)過風化作用留下的殘余物和附近工廠排放出的礦渣。這就導致礦體的不穩(wěn)定性，遇水易化等特點。在進行礦集區(qū)道路修建時，當開挖深度超過1m時，如果發(fā)生暴雨，這些堆積體就會開始沿坡滑落造成礦集區(qū)土質層失穩(wěn)，這就容易造成礦區(qū)道路堵塞，威脅到周邊活動的安全。

2.3 泥石流

泥石流是一種暫時性的快速流動的水流，含有大量的泥沙和石塊。一般流動過程只有幾個小時，而隨著山區(qū)的建設，資源的開發(fā)和人類社會的發(fā)展，越來越多。按物質組成，通常分為泥石流、泥石流和巖流。根據(jù)盆地的形態(tài)，可將碎屑流劃分為具有明顯形成區(qū)、環(huán)流區(qū)和堆積區(qū)特征的標準碎屑流。狹長溝壑形成的溝壑泥石流不能與環(huán)流區(qū)和堆積區(qū)區(qū)分開來。以及鏟斗狀、面積小、流通面積不明顯的坡面型泥石流。要形成泥石流需要滿足三個基本條件即地形陡峭、沉積物豐富和水源豐富。溝谷發(fā)育，縱坡降較大，水流易于聚集，三條大溝的溝谷坡降都在500m～600m左右。每條溝渠的上游基本上是半圓形區(qū)域，三面環(huán)山，一面出口。周邊斜坡陡峭，多為35°～60°的陡坡，

另外，這些地區(qū)一般都有大量居民居住，人們的生產(chǎn)生活會對礦集區(qū)造成一定程度的水土流失，在水土流失和礦山開采后遺留的廢渣，經(jīng)過雨水沖刷，泥石流的產(chǎn)生也變成必然。通過研究發(fā)現(xiàn)，泥石流也包括兩種類型，其中坡面型泥石流占大部分，其平面勘測圖如圖1所示。

圖1 礦區(qū)坡面泥石流

據(jù)圖1可以看出，此地的泥石流主要發(fā)生在坡度較長較陡的邊坡上。由于邊坡一般巖石的滲透性比較差，這就導致邊坡的巖石極易被帶走。這些泥石流一旦發(fā)生，大部分無法預測發(fā)生時間和地點，具有極強的隨機性。當發(fā)生泥石流時，如果當?shù)厝罕娂安傻V作業(yè)人員，存在較高的危險系數(shù)。此外，如果地質災害發(fā)生在草原或者植被較多的坡地，則會對這些植被造成不可回復的破壞，如果單純依靠自然的自愈可能極小。小型泥石流大部分都分布在峽谷溝內，一般不會造成人員傷亡。但是小型泥石流往往會為大型泥石流的發(fā)生提供條件，一旦形成大型泥石流，危險極為嚴重。

3 甘肅南部大水金礦集區(qū)地質災害治理措施

為了改變礦集區(qū)現(xiàn)存問題，首先需要加大對環(huán)境保護的力度，制定相關管理制度。具體操作為加大礦山地質環(huán)境治理和地質災害預防的動態(tài)巡查，根據(jù)指定的相關管理制度進行實地勘測，對于勘測到的礦山環(huán)境重點問題進行集中分析，確定執(zhí)行方案。在進行方案的執(zhí)行過程中，還可以根據(jù)具體工作情況進行人數(shù)的增加或者減少，全程監(jiān)督[3]。

應盡可能深埋通過泥石流溝和溢流溝的管道，并采取工程措施加以控制，以避免洪水侵蝕和對管道造成破壞。對于工程通過泥石流溝或溢流溝高度超過2.8m的溝道，不僅要在溝道上下游8m左右的河床管道施工泥漿混凝土砌塊固溝蘭塘工程，還要在溝渠兩側設置埋管泥水塊混凝土護坡工程，以防止泥石流或洪水對管道工程切割的側向侵蝕或腐蝕破壞;當穿越溝岸高度小于2.5m的溝渠時，應在溝床管道上下游僅8m左右處施工，將漿塊混凝土用作擋溝工程，以防止泥石流或洪水對管道工程切割及侵蝕破壞。固定沙丘和半固定沙丘是風沙的來源，應盡量避免擾動，主要通過夯土或建立防風固沙林網(wǎng)來防止風蝕。埋沙災害是在管道兩側寬約25m的范圍內設置草紋沙障，并固定所有迎風坡、高沙丘和移動沙丘。草紋沙障埋在沙土中15.5cm，露出地表25cm。此外，當?shù)卣畢f(xié)調植樹種草，實施立體防控。除了以上具體措施,考慮到災害的誘發(fā)因素，如地區(qū)內的洪水侵蝕、泥石流和風蝕沙埋，應該避免造成災害,注意生態(tài)環(huán)境的保護。對于通過管道的低洼低電位地區(qū)，應采取排水措施，確保管道不積水。在管道運行過程中，應加強對地質災害的監(jiān)測和預警。

政府部門需要制定健全礦山開采準則，明確規(guī)定開采時間和地點以及每次開采的總量，確保資源的可持續(xù)發(fā)展。政府與相關部門也應合作進一步完善和實施礦山環(huán)境調查評價體系，對礦山地質環(huán)境現(xiàn)狀進行深入了解，并根據(jù)現(xiàn)存問題采取地質災害治理措施，為礦山的保護和管理提供建議。最后當?shù)氐V山管理局必須制定對于礦山資源的保護和管理規(guī)劃，針對礦山的地質環(huán)境和具體保護措施做出詳細方案，如地質災害的預防和控制和土地復墾,應使用作為恢復的基礎和恢復礦山地質環(huán)境的批準后的規(guī)劃演示[4-7]。也需要對采礦企業(yè)進行情況監(jiān)察，礦山開采和改建實行責任制，確保礦山開采行為安全、環(huán)保。

4 結語

基于大量的閱讀和分析相關領域的研究成果，本次研究雖然充分進行了實地考察和對勘測情況進行重點分析，但還缺少對相關勘測數(shù)據(jù)的二次檢驗和核實，希望相關人員在進一步對礦集區(qū)進行地質災害評估的過程中充分考慮這一問題。