小秦嶺金礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害分析及治理

摘要：隨著小秦嶺金礦區(qū)坑口逐漸關(guān)閉，開(kāi)展礦山地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查和治理工作勢(shì)在必行?；诘V區(qū)地質(zhì)環(huán)境，分析了區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害類(lèi)型，并采取廢渣清運(yùn)，修筑防護(hù)堤、攔渣壩、擋渣墻，溝道整治與道路修復(fù)、植被恢復(fù)等針對(duì)性措施進(jìn)行治理。小秦嶺金礦區(qū)修建擋渣墻2.88萬(wàn)m3，固定礦渣2 002萬(wàn)t，清運(yùn)礦渣584萬(wàn)t，平整渣坡143.5萬(wàn)m2，修建渣坡排水渠21.2 km，清理疏通河道15.5 km，栽植各類(lèi)苗木80.7萬(wàn)株，撒播草種14.6 t，環(huán)境效益顯著，可為類(lèi)似地質(zhì)災(zāi)害治理提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：小秦嶺金礦區(qū)；地質(zhì)災(zāi)害；生態(tài)修復(fù)；防護(hù)堤；攔渣壩；擋渣墻

中圖分類(lèi)號(hào)：TD167 文章編號(hào)：1001-1277（2024）09-0092-04

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Adoi：10.11792/hj20240917

引 言

河南省靈寶市轄區(qū)內(nèi)的小秦嶺金礦區(qū)是中國(guó)主要的黃金生產(chǎn)地。目前，在小秦嶺金礦區(qū)已探明7個(gè)大型、20個(gè)中型和28個(gè)小型共計(jì)55個(gè)脈狀金礦床，金總儲(chǔ)量超過(guò)800 t，是中國(guó)第二大金礦聚集區(qū)和產(chǎn)金地區(qū)。該金礦區(qū)于1976年開(kāi)始開(kāi)發(fā)，期間經(jīng)歷過(guò)濫挖濫采，在取得顯著經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，對(duì)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)及生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞［1-4］，尤其是泥石流災(zāi)害極其嚴(yán)重［5］。目前，該金礦區(qū)資源已消耗殆盡，開(kāi)展礦山地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查和治理工作勢(shì)在必行。本文分析了小秦嶺金礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害類(lèi)型，并采取針對(duì)性治理措施，取得了良好效果，可為類(lèi)似礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害工程治理提供借鑒。

1 礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境

小秦嶺金礦區(qū)位于陜西省與河南省交界處，主體位于漁關(guān)—靈寶一帶，大部分位于靈寶市境內(nèi)。該金礦區(qū)呈東西走向，長(zhǎng)40 km，屬暖溫帶大陸性半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，年平均氣溫13.8 ℃，極值高溫42.7 ℃，極值低溫-17 ℃，日平均氣溫大于10 ℃的天數(shù)為182～210 d，無(wú)霜期199～215 d。年平均降雨量為641.8 mm，且時(shí)空分布不均，由南向北呈遞減趨勢(shì)，6—9月降雨量占全年的60 %左右。

礦區(qū)所在范圍的水系隸屬于黃河流域，該流域的支流、干流都屬于季節(jié)性河流，雨季時(shí)，徑流增大；旱季時(shí)，河流幾近干涸。在礦區(qū)礦渣逐漸增多的情況下，由于雨季徑流增大，使得河床逐漸增高［6］。

礦區(qū)地層具有典型華北型地質(zhì)結(jié)構(gòu)，由早前寒武紀(jì)結(jié)晶基底和中元古代以后的蓋層組成，這種上下兩層結(jié)構(gòu)是小秦嶺地區(qū)的典型特征。小秦嶺金礦區(qū)復(fù)背斜發(fā)展特點(diǎn)是整體向東明顯傾斜，向西則呈緩慢傾斜狀態(tài)。大量褶皺充斥在背斜、向斜之間。北部側(cè)翼走勢(shì)較緩慢，呈30°～60°；南部側(cè)翼走勢(shì)陡峭，呈50°～70°［7-8］。

2 地質(zhì)災(zāi)害

2.1 泥石流

小秦嶺金礦區(qū)由于多年的開(kāi)采挖掘，期間還伴隨著濫挖濫采活動(dòng)，導(dǎo)致山體結(jié)構(gòu)破壞，山體表層極不穩(wěn)定，且普遍含有大量礦渣、碎石塊、泥沙等［9］。此外，各種礦渣、碎石、碎屑隨意堆積在溝谷、坡面、道邊，造成地表植被銳減，河道河床逐漸被侵占，發(fā)生泥石流災(zāi)害的危險(xiǎn)性加劇；同時(shí)，地表植被的銳減，導(dǎo)致小秦嶺地區(qū)自然生態(tài)受到破壞，水土流失嚴(yán)重［10］。因此，泥石流是小秦嶺金礦區(qū)重要的地質(zhì)災(zāi)害之一。

對(duì)該金礦區(qū)廢石堆礦渣塊度調(diào)查發(fā)現(xiàn)，廢石堆以＜8 cm碎石為主，占70.12 %，8～15 cm碎石占13.09 %，15～30 cm碎石占10.07 %，＞30 cm碎石占5.72 %。廢石堆礦渣松散系數(shù)為1.66，內(nèi)聚力一般為3～5 MPa。這種廢石堆通常處于穩(wěn)定狀態(tài)，但遇暴雨、大雨等極端天氣，易引發(fā)泥石流。1994年、1996年、1998年、2000年相繼發(fā)生泥石流災(zāi)害，給人民生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)巨大損害，尤其是1994年大西峪溝泥石流，造成人員傷亡。

2.2 地面塌陷及滑坡

在采礦歷史較長(zhǎng)的背景下，礦區(qū)內(nèi)形成了數(shù)量多且規(guī)模較大的采空區(qū)，尤其在盜采濫采嚴(yán)重區(qū)域。由于采空區(qū)的存在，導(dǎo)致地表塌陷的隱患增大或者部分區(qū)域已經(jīng)發(fā)生了塌陷，且塌陷會(huì)伴隨著地表裂縫、巖體開(kāi)裂、山體滑坡、水土流失等一系列不良影響［11-15］。該礦區(qū)內(nèi)有1 000多個(gè)坑口，大部分存在地表塌陷情況，塌陷面積約70萬(wàn)m2。

在采礦過(guò)程中形成的陡峭坡體及采空區(qū)等易造成山體滑坡，尤其生產(chǎn)活動(dòng)中采用崩落采礦法，在遇到極端天氣或礦渣碎石亂堆等排水不良的情況下極易發(fā)生山體滑動(dòng)，甚至山體崩塌等災(zāi)害［16-17］。小秦嶺北麓大湖峪1987年發(fā)生了嚴(yán)重滑坡事故，滑塌體積達(dá)40萬(wàn)m3；棗鄉(xiāng)峪亂石溝金礦區(qū)2008年發(fā)生滑坡事故，滑坡體積達(dá)到5萬(wàn)m3?；聻?zāi)害，對(duì)礦區(qū)職工宿舍、工棚廠房造成損壞，經(jīng)濟(jì)損失慘重。目前，這些區(qū)域的滑坡體仍處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

2.3 景觀及土地破壞

未進(jìn)行金礦開(kāi)采作業(yè)前，小秦嶺地區(qū)的森林植被覆蓋率較高。隨著開(kāi)采強(qiáng)度的加大，森林覆蓋面積急劇減少，尤其高大植被。目前，礦區(qū)主要植被為灌木，約占80 %。無(wú)論是北坡的閔峪、大湖峪、荊山峪，還是南坡的南寨峪、王家峪、滿(mǎn)漫峪，“峪”兩側(cè)山坡都被灰白色的礦渣覆蓋。該金礦區(qū)礦渣固廢存量超2 500萬(wàn)t，分散覆蓋在開(kāi)采區(qū)的山體上，面積約664 km2，高差數(shù)百米，這對(duì)當(dāng)?shù)氐木坝^及灌木植被帶來(lái)了較大影響，土地破壞面積約153 hm2。

3 地質(zhì)災(zāi)害治理

3.1 總體思路

實(shí)施擋渣墻與攔渣壩工程，控制泥石流的固體物質(zhì)補(bǔ)給量，降低泥石流規(guī)模，減輕危害；在坑口集中分布區(qū)以穩(wěn)攔與調(diào)控溝道比降工程相結(jié)合、整修河道為主的工程體系進(jìn)行治理，考慮水路合一，且調(diào)控溝道比降工程必須實(shí)施到位、可靠；在坑口斷續(xù)或無(wú)坑口分布區(qū)采用導(dǎo)流槽與擋渣墻結(jié)合、水路分離為主的工程體系進(jìn)行治理。在以上工程的基礎(chǔ)上，各個(gè)坑口輔以完善的坑口渣堆排水系統(tǒng)、邊坡整形、清理及綠化工程。

3.2 治理措施

3.2.1 廢渣清運(yùn)

由于小秦嶺金礦區(qū)有1 000多個(gè)坑口，歷史殘留礦渣量無(wú)法估算，對(duì)這些礦渣的清運(yùn)是對(duì)地質(zhì)災(zāi)害防治最有效的措施。礦渣清運(yùn)工作不僅工程量大，且在環(huán)境惡劣區(qū)域存在不可行因素。自2016年，靈寶市累計(jì)投入2.1億元資金、發(fā)動(dòng)77萬(wàn)人次處理礦渣2 586萬(wàn)t、覆土70.9萬(wàn)m2，將礦區(qū)內(nèi)部分能夠清運(yùn)的礦渣進(jìn)行清理，取得了一定的成果，但還有大部分車(chē)輛無(wú)法到達(dá)區(qū)域，存在清運(yùn)困難的情形。

3.2.2 防護(hù)堤修筑

為了防止洪流沖刷道路影響交通，在道路過(guò)彎處靠河流方向修建C30毛石混凝土防護(hù)堤。該防護(hù)堤能有效阻止汛期洪水沖刷，提高路床穩(wěn)定性，保障小秦嶺金礦區(qū)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害時(shí)的道路暢通。

修建防護(hù)堤21段，堤體底寬2.1～2.5 m、頂寬0.5～1.0 m、高3～6 m，埋深1.5～2.0 m?；A(chǔ)利用現(xiàn)場(chǎng)大塊礦渣、碎石與強(qiáng)度等級(jí)30的水泥砌筑，墻體則使用現(xiàn)場(chǎng)小塊礦渣、碎石、石屑與強(qiáng)度等級(jí)30的水泥砌筑?；A(chǔ)部分與路面平齊，墻體設(shè)置2排泄水孔，泄水孔由PVC管組成（直徑100 mm），前后間隔2 m，上下間隔2 m，PVC管向道路一側(cè)傾斜。每隔10 m設(shè)置豎直方向的伸縮縫，寬度為3 cm；清理渣坡時(shí)放坡角度不大于30°，并做好相應(yīng)的防護(hù)措施。為確保防護(hù)堤整體的穩(wěn)定性，在基礎(chǔ)開(kāi)挖施工過(guò)程中，地基必須壓實(shí)，以保證地基承載力。防護(hù)堤施工圖見(jiàn)圖1。

3.2.3 攔渣壩修筑

為保證河道內(nèi)礦渣不因暴雨洪水沖刷到下游，導(dǎo)致嚴(yán)重自然災(zāi)害的發(fā)生，在河道內(nèi)設(shè)置數(shù)處攔渣壩。從上游到下游，每處攔渣壩的安全等級(jí)逐漸提高。攔渣壩寬度為每處河道寬度兩側(cè)各外延10 m，攔渣壩高度根據(jù)汛期徑流量和礦渣量進(jìn)行計(jì)算，小秦嶺金礦區(qū)攔渣壩普遍設(shè)置為20～40 m。攔渣壩工程主要包括堆石壩、過(guò)壩體排水涵洞和矩形消力池。壩頂寬5～10 m，上游邊坡為1∶15，下游邊坡為1∶1.75，上游邊坡自下而上鋪設(shè)砂卵礫石保護(hù)層300 mm，壩面鋪設(shè)500 g/m2土工布、600 mm干砌塊石護(hù)坡，下游邊坡鋪設(shè)600 mm干砌塊石護(hù)坡。過(guò)壩體排水涵洞20～50 m，為箱涵，凈斷面2 m×2 m（寬×高），主體采用C25鋼筋，厚400 mm。所有攔渣壩壩肩均采用臺(tái)階式，并嵌入完整基巖內(nèi)［14］?；A(chǔ)以上的第一排泄水孔設(shè)于基礎(chǔ)頂面以上20 cm處，用直徑100 mm的PVC管按泄水孔排水坡度砌于墻中，且每隔2 m交錯(cuò)設(shè)置。在最后一排泄水孔下部，設(shè)黏土隔水層，人工進(jìn)行夯實(shí)、整平。

3.2.4 擋渣墻修筑

在小秦嶺金礦區(qū)設(shè)置多處重力式漿砌石擋渣墻。該擋渣墻的設(shè)置是為了避免溝道兩側(cè)堆疊的礦渣在暴雨作用下向溝道中排泄，防止礦渣成為泥石流的物質(zhì)源。該漿砌石擋渣墻可以就地取材，充分利用礦渣、碎石等材料。

主溝道及各支溝共修筑擋渣墻25段，墻體底寬2.1～2.65 m、頂寬1.1～1.7 m、高4～6 m，背坡垂直，面坡坡率1：0.25，埋深1～2.5 m。擋渣墻采用M10漿片石砌筑，泄水孔采用直徑100 mm的PVC管，泄水孔間距2.5 m?；诪閹r層根底，先將基底外表面清洗、濕潤(rùn)，再灌漿砌筑；基底為土質(zhì)，可直接灌漿砌筑。砌筑工作中斷后再進(jìn)行砌筑時(shí)，將砌層外表面加以清掃和濕潤(rùn)。施工時(shí)，必須灌漿再鋪石頭，禁止先擺石頭后灌漿的現(xiàn)象出現(xiàn)。片塊石石料符合設(shè)計(jì)規(guī)定的類(lèi)別和規(guī)格，強(qiáng)度不小于30 MPa，石質(zhì)均勻、不易風(fēng)化、無(wú)裂紋。砌石分層錯(cuò)縫，漿砌時(shí)灌漿擠緊，嵌填飽滿(mǎn)密實(shí)，不可有空洞。

擋渣墻的沉降縫間距為10～15 m，寬2～3 cm（施工時(shí)縫內(nèi)夾2 cm厚的木板，施工后去除）。從墻頂?shù)交籽貕Φ膬?nèi)、外、頂三側(cè)填塞瀝青麻絲，深15 cm。擋渣墻高出地面時(shí)，局部設(shè)置泄水孔，泄水孔從內(nèi)到外設(shè)成排水坡，每隔2.5 m設(shè)置1個(gè)，且上下交織，分層設(shè)置，孔內(nèi)預(yù)埋直徑100 mm的PVC管并伸出墻背10～20 cm，其端頭用土工布包裹。泄水孔的出口應(yīng)高出地面。擋渣墻施工圖見(jiàn)圖2。

3.2.5 溝道整治與道路修復(fù)

在保證交通運(yùn)輸正常運(yùn)營(yíng)的情況下，對(duì)礦區(qū)內(nèi)的溝道與道路進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，統(tǒng)一管理，對(duì)溝道的深度進(jìn)行測(cè)算，重新設(shè)計(jì)溝底標(biāo)高，對(duì)高于標(biāo)高的礦渣進(jìn)行清渣處置，多余礦渣用于道路鋪設(shè)、防護(hù)堤及擋渣墻修筑等工程；對(duì)礦區(qū)內(nèi)道路進(jìn)行路基加固及路面白改黑處理，同時(shí)將溝渠和道路進(jìn)行分離。小秦嶺金礦區(qū)內(nèi)主要溝渠挖出的礦渣、碎石經(jīng)篩分、晾曬后，回填至道路兩側(cè)或者作為擋渣墻的基礎(chǔ)及砌石。礦區(qū)道路與相鄰鄉(xiāng)村的道路相連通，礦區(qū)道路進(jìn)行基礎(chǔ)加固拓寬，并將原有的水泥路作為基層，加鋪瀝青混凝土面層，未來(lái)作為自然保護(hù)區(qū)旅游公路的一部分，既能保證耐久性，又具有一定的抗滑性能。

3.2.6 植被恢復(fù)

由于大部分地表被礦渣侵占，在恢復(fù)植被前，需要進(jìn)行覆土。覆土厚度達(dá)到20 cm以上，為不破壞山上既有植被，土源在就近的山下獲取，以?xún)?yōu)質(zhì)土壤為主。在恢復(fù)地表植被過(guò)程中，因地制宜，在坡度較大的坡面種植草或低灌木；在較平緩和平整的山體上，植樹(shù)和種草在一定距離內(nèi)交叉進(jìn)行。草主要選用高羊茅、狗牙根、紫穗槐、黑麥草等；樹(shù)主要選用側(cè)柏、刺槐、油松、華山松等鄉(xiāng)土樹(shù)。為符合當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境要求，盡量不選取外來(lái)植被物種及有害植被，以選用當(dāng)?shù)氐拿缒緸橹?。在提高成活率方面，定期?duì)種植的樹(shù)、草進(jìn)行灌溉，并配備專(zhuān)人進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

3.3 治理效果

截至2021年11月，小秦嶺金礦區(qū)修建擋渣墻2.88萬(wàn)m3，固定礦渣2 002萬(wàn)t，清運(yùn)礦渣584萬(wàn)t，平整渣坡143.5萬(wàn)m2，修建渣坡排水渠21.2 km，清理疏通河道15.5 km，栽植各類(lèi)苗木80.7萬(wàn)株，撒播草種14.6 t。這些措施在一定程度上消除了小秦嶺金礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害和生態(tài)環(huán)境破壞問(wèn)題，取得了顯著效果（見(jiàn)圖3）。

4 結(jié) 論

1）小秦嶺金礦區(qū)大量的采空區(qū)及堆積礦渣，導(dǎo)致易發(fā)生泥石流、地面塌陷及滑坡、景觀及土地破壞等地質(zhì)災(zāi)害。

2）結(jié)合區(qū)域地質(zhì)條件，采取廢渣清運(yùn)，修筑攔渣壩、擋渣墻、防護(hù)堤等工程，輔以排水系統(tǒng)、邊坡整形、清理及綠化工程進(jìn)行小秦嶺金礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害綜合治理。

3）小秦嶺金礦區(qū)修建擋渣墻2.88萬(wàn)m3，固定礦渣2 002萬(wàn)t，清運(yùn)礦渣584萬(wàn)t，平整渣坡143.5萬(wàn)m2，修建渣坡排水渠21.2 km，清理疏通河道15.5 km，栽植各類(lèi)苗木80.7萬(wàn)株，撒播草種14.6 t，取得了很好的治理效果。

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Geological hazard analysis and remediation in Xiaoqinling Gold District

Li Ruipeng，Yang Zhiqiang，Wang Meng

（Fourth Geological Exploration Institute of Henan Province Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development）

Abstract：As the shafts in Xiaoqinling Gold District gradually close，it has become imperative to conduct geological hazard investigations and implement remediation measures.Based on the geological environment of the mining area，this study analyzes the types of geological hazards in the reFGWQf9FGmjygjkyn10khSzccJvNiRV338a2FodZ6V2E=gion and implements targeted remediation measures，such as waste residue cleaning and transportation，construction of protective dikes，debris retention dams，debris retention walls，trench rehabilitation，road repairs，and vegetation restoration.In Xiaoqinling Gold District，28 800 m3 of debris retention walls were constructed，stabilizing 20.02 million t of ore residue，cleaning and transporting 5.84 million t of residue，leveling 1.435 million m2 of residue slopes，constructing 21.2 km of drainage channels along residue slopes，clearing and dredging 15.5 km of river channels，planting 807 000 saplings，and sowing 14.6 t of grass seeds.The environmental benefits have been significant，providing valuable insights and references for similar geological hazard remediation efforts.

Keywords：Xiaoqinling Gold District;geological hazards;ecological restoration;protective dike;debris retention dam;debris retention wall