甘肅肖家山銻礦礦山地質(zhì)災(zāi)害特征及防治措施

賀旭暉

(甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院(甘肅水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院有限責(zé)任公司)，甘肅蘭州 730020)

肖家山銻礦位于宕昌縣城以南10 km處，面積為16.99 km2。目前已實(shí)施探槽12條、平硐5個(gè)、穿脈33個(gè)和鉆孔14個(gè)，求得332+333類銻礦石量29.26萬t，銻金屬量7 607.90 t，平均品位2.60%，對(duì)地表植被的破壞和地形的局部改變給地質(zhì)環(huán)境造成了一定的破壞。

1 地質(zhì)背景

1.1 自然地理

區(qū)內(nèi)屬隴南西溫帶濕潤氣候，四季分明，年內(nèi)降雨多集中在4—9月，且多以冰雹夾暴雨的形式出現(xiàn)；水系較為發(fā)育，主要有岷江、拉界溝、川平溝和拾水溝等；植被發(fā)育，森林覆蓋率29.7%。

1.2 地形地貌

區(qū)內(nèi)地處青藏高原邊緣隴南山地，地勢(shì)由西北向東南傾斜，相對(duì)高差600～700 m；屬侵蝕構(gòu)造高中山區(qū)，地形地貌異常復(fù)雜，山梁狹窄，呈刀脊?fàn)?；溝谷深切，多呈“V”字形，谷坡陡峭，山體坡度35°～50°，局部近直立。

1.3 區(qū)域地質(zhì)

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，分為北西向、北東東向、北東向和北北東向四組，且以北西向和北東東向構(gòu)成區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造格架。主要出露三疊系大河壩組和下馬龍組，溝谷地帶出露第四系殘坡積層和沖洪積物。

1.4 水文地質(zhì)條件

地下水分為第四系松散巖類孔隙水和基巖裂隙水兩大類。肖家山銻礦主要受基巖裂隙水影響，表現(xiàn)為構(gòu)造裂隙水或淺部風(fēng)化裂隙水。礦體位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上，有利于自然排水。礦床充水含水層主要受斷裂控制，位于斷裂破碎帶及其影響帶內(nèi)，但富水性弱，涌水量較小，可自然排泄至礦硐外部。

1.5 工程地質(zhì)類型

區(qū)內(nèi)工程地質(zhì)類型主要為第四系殘坡積物類、砂礫卵石類、碎塊石類、堅(jiān)硬厚層狀砂巖-灰?guī)r巖組和半堅(jiān)硬層狀砂質(zhì)粉砂質(zhì)灰?guī)r-頁巖巖組。

(1)第四系殘坡積物：分布于溝谷及梁峁斜坡，巖性為粉土和碎石，結(jié)構(gòu)疏松，抗風(fēng)化、抗水侵蝕能力差，天然含水量12.5%～18.8%，內(nèi)聚力0.05～0.28 kPa。

(2)砂礫卵石類：分布于河(溝)谷底部，顆粒粗大，分選性差，呈次棱角狀—次圓狀，天然含水量1.62%～2.10%，內(nèi)聚力0.5～0.7 MPa。

(3)碎塊石類：主要為探槽和平硐施工產(chǎn)生的廢土和廢石，粒徑差異較大，分選和磨圓度差，泥砂質(zhì)充填，透水性差，抗侵蝕能力差，穩(wěn)定性差。遇突發(fā)性暴雨將成為溝谷泥石流的主要物質(zhì)來源。

(4)堅(jiān)硬厚層狀砂巖-灰?guī)r巖組：大面積分布，為三疊系大河壩組砂巖、砂質(zhì)灰?guī)r夾砂質(zhì)頁巖和頁巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，表層風(fēng)化強(qiáng)烈。干抗壓強(qiáng)度133.84～157.46 MPa，飽和抗壓強(qiáng)度87.93～142.75 MPa，天然抗壓強(qiáng)度119.17～133.38 MPa；干抗剪強(qiáng)度63.4～89.8 MPa，飽和抗剪強(qiáng)度40.5～83.4 MPa，天然抗剪強(qiáng)度52.9～73.3 MPa。

(5)半堅(jiān)硬層狀砂質(zhì)粉砂質(zhì)灰?guī)r-頁巖巖組：主要分布于礦區(qū)西南部，由三疊系大河壩組粉砂質(zhì)灰?guī)r和頁巖組成，較為破碎，表層風(fēng)化強(qiáng)烈。干抗壓強(qiáng)度62.56～83.51 MPa，飽和抗壓強(qiáng)度19.85～80.46 MPa，天然抗壓強(qiáng)度31.11～119.17 MPa；干抗剪強(qiáng)度22.4～48.6 MPa，飽和抗剪強(qiáng)度12.8～43.5 MPa，天然抗剪強(qiáng)度18.5～26.4 MPa。

2 地質(zhì)災(zāi)害類型

區(qū)內(nèi)共發(fā)育不穩(wěn)定斜坡1處、滑坡6處、泥石流溝2條。

2.1 不穩(wěn)定斜坡

不穩(wěn)定斜坡災(zāi)害位于拉界溝西側(cè)，距離生活區(qū)不足百米，為侵蝕構(gòu)造高中山地貌，坡高約40 m，坡長50 m，坡寬30 m，坡度70°～90°，近乎直立，基巖裸露，出露地層為三疊系大河壩組粉砂質(zhì)灰?guī)r和砂質(zhì)灰?guī)r。

不穩(wěn)定斜坡形成原因?yàn)殚_挖修建礦山道路和不合理的切削坡腳造成邊坡失穩(wěn)，巖體破碎，發(fā)育有多組節(jié)理將巖石切割為10 cm×8 cm×7 cm的碎塊，斜坡體上有巖石順層面剝、墜落現(xiàn)象，呈倒石錐狀堆積于坡腳，呈不穩(wěn)定狀態(tài)。此外，斜坡上植被分布稀疏，覆蓋率約35%。在強(qiáng)降雨的4—9月份，可能使土層含水量增加，引起地下水活動(dòng)狀態(tài)的變化，使巖土體抗滑力降低，引起斜坡滑動(dòng)[1-2]。

2.2 滑坡

區(qū)內(nèi)共發(fā)育滑坡6處(表1)，主要分布于拉界溝東側(cè)和川平溝西側(cè)，屬侵蝕構(gòu)造高中山區(qū)地貌?；w形態(tài)規(guī)則，滑體厚度3～8 m，滑距較小，結(jié)構(gòu)疏松?；w主要由平硐施工產(chǎn)生的廢渣及原附近村民洞采產(chǎn)生的碎石和坡腳坡積物組成，為淺層小型堆積層滑坡，發(fā)生災(zāi)害的可能性較大，損失程度小，危險(xiǎn)性小，主要威脅施工車輛及人員。

滑坡的形成主要以人類工程活動(dòng)為主，自然影響次之，受地形地貌、巖土體類型、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、地震、降雨及人類活動(dòng)的共同影響。區(qū)內(nèi)溝谷發(fā)育，山勢(shì)陡峭，相對(duì)高差大，地形切割較強(qiáng)烈，山坡坡度多在30°以上，部分地段坡度超過75°，成為懸崖峭壁?；滤槭亮酱笮沂猓^大部分骨架顆粒排列混亂，大部分不接觸，且殘坡積碎石土分布廣泛，厚度約 0.5 m，結(jié)構(gòu)稍密，呈散體狀，巖塊之間為泥砂質(zhì)充填，植物根系不發(fā)育，抗水侵蝕能力較差。雨季降雨通過巖土體節(jié)理裂隙面及地裂縫滲入斜坡體，加大坡體自重并軟化巖土體，降低巖土體的力學(xué)強(qiáng)度指標(biāo)，使斜坡失穩(wěn)，導(dǎo)致滑坡產(chǎn)生[3]。降雨形成的洪水沖刷、淘蝕斜坡坡腳，削弱斜坡體的支撐部分，促發(fā)滑坡產(chǎn)生。人類不合理的切削坡腳造成邊坡失穩(wěn)，引起中小型滑坡。此外，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和地震作用使斜坡體坡角瞬時(shí)增加，從而導(dǎo)致斜坡失穩(wěn)，易形成順層或切層滑坡。

表1 滑坡基本特征

2.3 泥石流

區(qū)內(nèi)共發(fā)育泥石流2條，分布于拉界溝(N1)和川平溝(N2)，為稀性溝谷型泥石流。泥石流溝谷形態(tài)以“V”形為主，溝谷普遍較窄，寬度小于20 m；溝口呈小型堆積扇，堆積物以礦渣為主。暴雨主要集中于4—9月份，且降水量集中，地質(zhì)災(zāi)害也多發(fā)生在這段時(shí)間。區(qū)內(nèi)泥石流為中易發(fā)泥石流，損失程度中等，危險(xiǎn)性中等。

泥石流形成原因?yàn)閰^(qū)內(nèi)溝谷發(fā)育，山勢(shì)陡峭，相對(duì)高差大，地形切割較強(qiáng)烈，山坡坡度多在30°以上，部分地段坡度超過75°，成為懸崖峭壁；溝床比降大，一般為200‰～300‰，溝谷多為“V”字形，流域面積一般1～10 km2；地層堅(jiān)硬、半堅(jiān)硬相間，巖土體較為破碎，風(fēng)化剝蝕及侵蝕作用強(qiáng)烈；溝岸兩側(cè)滑坡、崩塌較發(fā)育，加之平硐施工產(chǎn)生的廢渣形成了一定數(shù)量的松散物質(zhì)，有利于水流侵蝕搬運(yùn)[1]。在遇到暴雨高發(fā)期(4—9月)，水流侵蝕強(qiáng)烈，為泥石流的形成提供了水能資源。

3 防治措施

按照“以防為主、防治結(jié)合”的原則，避免和減少地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，保護(hù)地質(zhì)環(huán)境，提出以下防治措施。

(1)不穩(wěn)定斜坡。不穩(wěn)定斜坡為修建礦山道路及開挖平硐形成，對(duì)洞口進(jìn)行支護(hù)，襯砌邊坡；加強(qiáng)對(duì)坡面監(jiān)測的預(yù)警措施，一旦發(fā)現(xiàn)危害到工程、人員和設(shè)備的安全時(shí)，應(yīng)及時(shí)預(yù)警，防止不必要的傷亡和危害。

(2)滑坡。現(xiàn)狀滑坡因規(guī)模小，危險(xiǎn)性中等，周圍植被茂密，主要影響工程設(shè)施和人類活動(dòng)，建議采用避讓及工程防護(hù)措施，如修建擋土墻和錨固；如無法繞避時(shí)，需進(jìn)行專門的穩(wěn)定性勘查；加強(qiáng)雨量監(jiān)測和坡面巡視預(yù)警；盡量避免在滑坡影響區(qū)域內(nèi)取土；組織專人定期對(duì)區(qū)內(nèi)滑坡坡面裂縫、巖土體位移變化進(jìn)行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情及時(shí)預(yù)報(bào)。

(3)泥石流。采礦工程過程中對(duì)廢石合理堆放，逐級(jí)壓實(shí)，逐級(jí)復(fù)植；盡快落實(shí)截水溝、排水溝等水保措施，減少采礦期間造成的水土流失；進(jìn)行雨量監(jiān)測預(yù)警，發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí)及時(shí)發(fā)出報(bào)警信息，立刻組織施工人員和施工機(jī)械撤離，確保安全；保護(hù)植被，種樹造林，防治水土流失；及時(shí)充填地面塌陷區(qū)，并對(duì)可能產(chǎn)生的塌陷區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測；定期對(duì)廢石場堆渣進(jìn)行監(jiān)測。

4 結(jié)論

(1)肖家山銻礦礦區(qū)發(fā)育不穩(wěn)定斜坡1條，滑坡災(zāi)害6處，泥石流溝2條。不穩(wěn)定斜坡發(fā)生災(zāi)害的可能性較大，損失程度小，危險(xiǎn)性?。换戮鶠樾⌒投逊e層滑坡，發(fā)生災(zāi)害的可能性大，損失程度小，危險(xiǎn)性??；泥石流發(fā)生災(zāi)害的可能性較大，損失程度中等，危險(xiǎn)性中等。

(2)提出了針對(duì)性的防治措施：修建平硐支護(hù)、擋土墻、錨固、截水溝、排水溝等，并合理堆放廢石；加強(qiáng)雨量和坡面巡視預(yù)警；植樹造林，防治水土流失；定期監(jiān)測地面塌陷和廢石場堆渣。