寧夏涇源縣礦山地質(zhì)災(zāi)害分布特征及防治建議

孫永亮

（寧夏回族自治區(qū)礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查院，寧夏 銀川 750021）

涇源縣位于寧夏東南部邊緣，地勢自西北向東南傾斜，境內(nèi)山脈以六盤山為主脈，最高峰米缸山海拔2942m。海拔最低1604m。屬溫帶半濕潤氣候區(qū)，為森林草原類型氣候。地表水系發(fā)育，以沙塘河﹑涇河﹑新民河等河流為主流，支流支溝密布，為地質(zhì)災(zāi)害形成提供了地形地貌條件。礦區(qū)內(nèi)地貌形態(tài)可分為侵蝕構(gòu)造中山區(qū)﹑剝蝕構(gòu)造丘陵區(qū)和侵蝕堆積河谷階地三類。侵蝕構(gòu)造中山區(qū)主要發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害為山體滑動和崩塌，剝蝕構(gòu)造丘陵區(qū)主要發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害為沿巖土界面的山體滑動，侵蝕堆積河谷階地主要發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害為山體滑動或崩塌。本文在2021年地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險普查工作的基礎(chǔ)上，對礦山地質(zhì)災(zāi)害類型及分布特點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，期為地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃和防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)依據(jù)。

1 環(huán)境地質(zhì)條件

1.1 地層、構(gòu)造

涇源縣大地構(gòu)造位置位于柴達(dá)木-華北板塊（Ⅲ），阿拉善微陸塊（Ⅲ4），煙筒山-窯山?jīng)_斷帶（Ⅲ41-1-4）和牛首山-羅山?jīng)_斷帶（Ⅲ41-1-3）。出露地層有第四系﹑古近系﹑白堊系﹑三疊系﹑奧陶系﹑寒武系﹑薊縣系。區(qū)內(nèi)褶皺﹑斷裂較為發(fā)育。主要斷裂構(gòu)造有：土窯-秋千架-沙南斷裂﹑松樹臺-西峽-響龍?zhí)渡畲髷嗔雪p崛吳山-月亮山西麓—六盤山西麓深大斷裂帶。褶皺構(gòu)造有：米缸山背斜﹑桃木山背斜﹑散莊-三合背斜﹑響龍?zhí)侗承暴p樓房溝背斜﹑惠臺-涇河源向斜,見圖1。

圖1 寧夏自治區(qū)構(gòu)造分區(qū)圖

1.2 氣象及水文

涇源縣屬溫帶半濕潤氣候區(qū)，為森林草原類型氣候，具有氣溫低，雨量多﹑濕度大﹑日照少﹑無霜期短，春秋氣候變化劇烈，災(zāi)害性天氣多的特點(diǎn)。涇源縣年平均氣溫約為6.6℃，最低氣溫為-23.5℃，最高氣溫最高為30.7℃，年平均日照時數(shù)為2292.7h。涇源縣境內(nèi)主要河流均屬涇河水系，包括沙塘河﹑黃花河﹑香水河﹑興盛河﹑涇河﹑新民河等6條主要河流和14條支流。因受降水影響，境內(nèi)地表徑流分布不均，年內(nèi)主要集中在汛期7～9月份，徑流量為7732萬m3，占多年平均徑流量的38.68%。

1.3 地形地貌

涇源縣地處隴東黃土高原西部，地勢自西北向東南傾斜，境內(nèi)山脈以六盤山為主脈，最高峰米缸山海拔2942m。海拔最低1604m。利用1∶5萬DEM數(shù)據(jù)對整個涇源縣地形進(jìn)行坡度因子提取，以5°為基本單元劃分，涇源縣65.9%地形坡度小于25°，坡度在25°～50°的斜坡地帶約占34.74%，而坡度＞50°的地段極少。涇源縣地貌形態(tài)整體屬于剝蝕侵蝕擠壓型斷塊中山區(qū)。按照成因類型可分為侵蝕構(gòu)造中山區(qū)﹑剝蝕構(gòu)造丘陵區(qū)和侵蝕堆積河谷階地三類。見圖2。

圖2 涇源縣地貌分區(qū)圖

1.4 水文、工程地質(zhì)特征

根據(jù)礦山地下水賦存條件和水力性質(zhì)，可將研究區(qū)的地下水類型劃分為松散巖類孔隙水﹑基巖裂隙水和構(gòu)造裂隙水三個類型。涇源縣地下水的補(bǔ)給﹑徑流﹑排泄受自然地理﹑地質(zhì)﹑地貌﹑水文條件的控制，礦山地下水的主要補(bǔ)給來源是大氣降水，大氣降水入滲補(bǔ)給量的多少，取決于地形﹑地層結(jié)構(gòu)﹑含水層性質(zhì)以及降水強(qiáng)度等因素。按巖石強(qiáng)度，巖體結(jié)構(gòu)類型及工程地質(zhì)特征，將巖土體分為巖體和土體兩類。

1.5 新構(gòu)造運(yùn)動與地震

涇源縣新構(gòu)造活動較為強(qiáng)烈，六盤山逆沖推覆構(gòu)造的主要斷裂在第四紀(jì)皆有不同程度活動。據(jù)寧夏地震局資料六盤山東麓斷裂在安國平均上升0.5mm/a，在寺口子平均上升1.5mm/a。安國附近六盤山群逆沖推覆于第四紀(jì)馬蘭黃土之上，垂直推覆達(dá)75m。涇源活動盆地在第四紀(jì)下降大于42m，盆地內(nèi)垂直下切深度大于75m。涇源縣處在青藏高原地震區(qū)之祁連山-六盤山地震帶的西海固地震亞帶之中。

2 地質(zhì)災(zāi)害類型及分布特征

涇源縣主要河流有沙塘河﹑黃花河﹑香水河﹑興盛河﹑涇河﹑新民河6條河流，屬于涇河水系。興盛河與香水河在調(diào)查區(qū)內(nèi)已匯入涇河，沙塘河﹑黃花河與新民河在調(diào)查區(qū)外最終匯入涇河，按流域統(tǒng)計地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的分布時，不再將興盛河與香水河分別統(tǒng)計，將其統(tǒng)計入涇河流域。工作區(qū)85處地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)和73處地質(zhì)現(xiàn)象點(diǎn)主要集中分布于沙塘河﹑黃花河以及涇河流域，占總數(shù)的96.83%，新民河流域相對分布較少。截止2021年10月，涇源縣地質(zhì)災(zāi)害隱患85處，其中山體滑動53處，崩塌31處，泥石流1處，類型以滑坡為主，次為崩塌，泥石流較少。

2.1 礦區(qū)山體滑動

涇源縣滑坡主要為黃土-基巖接觸面滑坡和松散土質(zhì)滑坡。大多分布在剝蝕構(gòu)造丘陵地區(qū)，可分為層內(nèi)滑坡和接觸面滑坡。山體滑動形成的形態(tài)都比較完整，保持了明顯的圈椅狀地形，滑壁陡峭，大多坡度在20°～60°之間。其中以小型滑東最為常見，中型次之，大型較少，主要分布在涇河源鎮(zhèn)﹑六盤山鎮(zhèn)﹑黃花鄉(xiāng)﹑香水鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，邊界輪廓清晰，山體滑移特征明顯，滑床﹑滑帶完整或部分完整，能反映出層序和結(jié)構(gòu)特征，礦山山體滑動堆積物具有一定的外部形狀，其外貌特征﹑結(jié)構(gòu)特征非常明顯。結(jié)合礦山地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)特征總結(jié)分析主要的失穩(wěn)因素為降雨﹑地震﹑開挖坡腳﹑爆破振動﹑坡腳浸潤等因素。

2.2 崩塌

崩塌多為小規(guī)模的黃土崩塌及巖質(zhì)崩塌，多數(shù)發(fā)生于黃土斜坡坡腳處的民窯院落，規(guī)模為小型。盡管威脅到居民安全的崩塌規(guī)模較小，但其發(fā)生時間短，速度快，危害較大，一旦發(fā)生基本沒有避讓撤離的時間。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生崩塌的坡型一般為凸型或直線型，坡高10m～45m，坡度40°～80°，84%以上的崩塌發(fā)生在55°以上的坡體。人類礦山開采活動是工作區(qū)崩塌地質(zhì)災(zāi)害形成的主要外在因素之一。

2.3 泥石流

泥石流集中分布于涇源西部和東部基巖山區(qū)。該區(qū)域坡積層厚度不大，局部古近系﹑白堊系地層裸露，基巖風(fēng)化嚴(yán)重。降雨下滲不及，坡面集流速度快，在地表徑流沖刷作用下形成坡面泥石流，最終匯集成溝道泥石流。涇源縣泥石流隱患點(diǎn)僅保留1處，屬溝谷型泥石流。

3 地質(zhì)災(zāi)害特點(diǎn)

涇源縣現(xiàn)有85處地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)。31處崩塌隱患中，有28個小型崩塌，占總數(shù)的90.32%；3個中型崩塌，占總數(shù)的9.68%。礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育具有一定的關(guān)聯(lián)性，其空間分布與地形地貌密切相關(guān)，時間分布與降雨密切相關(guān)，而地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育類型則受制于巖土體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，具有群發(fā)性﹑區(qū)域性﹑周期性﹑突發(fā)性﹑差異性特點(diǎn)。

4 礦山地質(zhì)災(zāi)害孕災(zāi)條件分析

4.1 礦山地形地貌與地質(zhì)災(zāi)害

斜坡的幾何形態(tài)決定著礦山坡體內(nèi)應(yīng)力的大小和分布，控制著礦體的穩(wěn)定性與變形破壞模式。涇源縣境內(nèi)礦山地質(zhì)類型主要有侵蝕構(gòu)造中山區(qū)﹑剝蝕構(gòu)造丘陵區(qū)和侵蝕堆積河谷階地三類，泥石流災(zāi)害主要分布在侵蝕構(gòu)造中山區(qū)與剝蝕構(gòu)造丘陵區(qū)兩種地貌單元的過渡帶，大部分崩塌﹑礦體滑動主要分布在侵蝕堆積河谷階地與剝蝕構(gòu)造丘陵地貌單元中，僅有少量崩塌﹑礦體滑動分布在侵蝕溝造中山區(qū)。

4.2 地層特性與地質(zhì)災(zāi)害

涇源縣地層以白堊系﹑新近系﹑第四系為主。第四系土體以中晚更新統(tǒng)黃土為主，廣泛分布于地表；新近系主要為棕紅色泥巖。白堊系埋藏于第四系之下，主要在涇源縣東北部的石溝-小岔-馮莊一帶﹑安家川河河谷兩側(cè)出露較高，一般達(dá)到5m～10m，局部溝段達(dá)到20m以上，但白堊系出露地帶黃土一般厚度較小，因此，涇源縣境內(nèi)的第四紀(jì)黃土和新近紀(jì)紅色泥巖是易崩易滑地層。

黃土廣泛分布于丘陵上部和各大沖溝內(nèi)，結(jié)構(gòu)疏松，強(qiáng)度低，遇水軟化，節(jié)理裂隙發(fā)育等特性決定了黃土是區(qū)內(nèi)最主要的易滑﹑易崩地層，加之在重力作用下，由拉應(yīng)力和剪應(yīng)力共同作用，沿已有的裂隙﹑垂直節(jié)理﹑構(gòu)造節(jié)理或黃土層與泥巖接觸面不斷產(chǎn)生滑移﹑拉斷與追蹤剪切，逐漸形成滑動面，最終導(dǎo)致崩塌﹑山體滑動的發(fā)生。此外，由于黃土特有的顆粒組成﹑化學(xué)成分以及骨架顆粒形態(tài)﹑連接形式﹑排列方式等，使其遇水容易軟化﹑濕陷，從而迅速降低其抗拉﹑抗剪能力，在其它條件具備時產(chǎn)生山體滑動。

4.3 斜坡結(jié)構(gòu)與地質(zhì)災(zāi)害

涇源縣內(nèi)的黃土地區(qū)最常見的斜坡巖土體結(jié)構(gòu)主要為黃土單一結(jié)構(gòu)﹑黃土-古近紀(jì)泥巖組合結(jié)構(gòu)和黃土-基巖組合結(jié)構(gòu)三種類型。這些不同的礦體結(jié)構(gòu)決定了斜坡變形破壞的方式和軟弱結(jié)構(gòu)面的位置，對滑動面的位置具有明顯的控制作用。特別是黃土-砂礫石層結(jié)構(gòu)﹑黃土-古近紀(jì)泥巖組合結(jié)構(gòu)﹑黃土-白堊紀(jì)泥砂巖組合結(jié)構(gòu)對礦區(qū)山體滑動的誘因比較大。

4.4 水文地質(zhì)災(zāi)害

涇源縣內(nèi)地形比較復(fù)雜，溝壑縱橫，由于黃土節(jié)理裂隙發(fā)育，在斜坡地帶的黃土原生節(jié)理和構(gòu)造節(jié)理的基礎(chǔ)上，在暴雨或連續(xù)降雨過程中，降水匯集，沿節(jié)理﹑裂隙﹑陷穴﹑落水洞等通道快速下滲，在古土壤或泥巖之上形成局部上層滯水﹑甚至潛水。地下水活動降低了黃土強(qiáng)度，改變了坡體應(yīng)力狀態(tài)，常常觸發(fā)斜坡變形失穩(wěn)。所以，地下水活動對斜坡變形失穩(wěn)的影響作用十分明顯，是山體滑動形成過程中不可缺少的基本條件，往往是起主導(dǎo)作用的觸發(fā)因素。

4.5 人類工程活動與地質(zhì)災(zāi)害

全新世以來，地殼活動變緩，氣候干旱少雨，谷坡經(jīng)過地質(zhì)歷史時期的各種侵蝕作用，應(yīng)力釋放和調(diào)整亦基本完成，斜坡一般處于穩(wěn)定或基本穩(wěn)定狀態(tài)。在自然條件下，一般不會發(fā)生重大礦山地質(zhì)災(zāi)害。人類工程活動，如采礦活動作用，將原有的平衡狀態(tài)打破，使斜坡產(chǎn)生卸荷﹑拉張和風(fēng)化裂隙，在雨季易產(chǎn)生山體滑動和崩塌地質(zhì)災(zāi)害。

5 地質(zhì)災(zāi)害防治建議

5.1 地質(zhì)災(zāi)害分區(qū)防治

為確定地質(zhì)災(zāi)害防治重點(diǎn)，明確地質(zhì)災(zāi)害防治工作任務(wù)，充分考慮社會發(fā)展規(guī)劃，結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害可能造成的人員傷亡及經(jīng)濟(jì)損失等因素，根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險性評價結(jié)果，將涇源縣劃分為重點(diǎn)防治區(qū)﹑次重點(diǎn)防治區(qū)和一般防治區(qū)三個級別，根據(jù)分區(qū)結(jié)果分別建議采取不同的管控措施。

5.2 地質(zhì)災(zāi)害區(qū)風(fēng)險管控措施

本次根據(jù)涇源縣礦山地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險性評價結(jié)果將工作區(qū)劃分為重點(diǎn)防治區(qū)﹑次重點(diǎn)防治區(qū)和一般防治區(qū)，其中，重點(diǎn)防治區(qū)主要為風(fēng)險性評價等級極高及風(fēng)險等級高區(qū)，次重點(diǎn)防治區(qū)為風(fēng)險性評價等級中區(qū)，一般防治區(qū)為風(fēng)險性等級低區(qū)。

5.2.1 重點(diǎn)防治區(qū)風(fēng)險管控措施

對風(fēng)險等級為極高和高的重點(diǎn)防治區(qū)段，提出工程治理﹑排危除險﹑監(jiān)測預(yù)警等一種或多種風(fēng)險管控建議，原則上極高風(fēng)險區(qū)不應(yīng)開展大規(guī)模礦山工程施工項(xiàng)目。主要措施如下：

監(jiān)測預(yù)警：礦山地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)展是動態(tài)的，其危險性和危害性隨著地質(zhì)災(zāi)害本身的發(fā)展變化或各種誘發(fā)因素的影響可能呈趨增勢或趨減勢兩種趨勢。針對涇源縣礦山地質(zhì)災(zāi)害隱患特征和分布規(guī)律，建議對具有一定規(guī)模﹑危害程度大﹑具有典型研究意義的災(zāi)害點(diǎn)進(jìn)行專業(yè)監(jiān)測，納入地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)報預(yù)警系統(tǒng)工程，建立專業(yè)監(jiān)測站網(wǎng)，構(gòu)建數(shù)據(jù)共享平臺，開展地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警模型研究，在充分考慮地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的各種內(nèi)在因素和誘發(fā)因素的基礎(chǔ)上，研究各種因素變化規(guī)律和地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的關(guān)系，建立各種地質(zhì)環(huán)境背景下影響因素與地質(zhì)災(zāi)害的耦合模型。最終實(shí)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害自動化監(jiān)測預(yù)報預(yù)警。

工程治理：工程治理主要是針對遭受威脅的村莊，通過相對較少的投入，因地制宜選擇合適的工程治理措施。治理工程實(shí)施期次按地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的風(fēng)險等級和實(shí)施難度進(jìn)行分期。根據(jù)礦山地質(zhì)災(zāi)害類型和失穩(wěn)致災(zāi)機(jī)理，確定地質(zhì)災(zāi)害治理的工程措施。崩塌﹑山體滑動防治措施主要有削方減載﹑支擋﹑坡面防護(hù)﹑排水等措施為主。

排危除險及工程維護(hù)：對調(diào)查發(fā)現(xiàn)的風(fēng)險高﹑險情緊迫﹑治理措施相對簡單的地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)，采取投入少﹑工期短﹑見效快的工程治理措施，組織排危除險，及時消除隱患危險。對受損或防治能力降低的地質(zhì)災(zāi)害治理工程，及時采取清淤﹑加固﹑維修及修繕等措施進(jìn)行維護(hù)，確保防治工程的長期安全運(yùn)行。

5.2.2 次重點(diǎn)防治區(qū)風(fēng)險管控措施

對地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險等級為中等的次重點(diǎn)防治區(qū)主要以群測群防為主。明確每個風(fēng)險點(diǎn)的監(jiān)測﹑預(yù)防責(zé)任人，劃定危險區(qū)，對風(fēng)險點(diǎn)進(jìn)行定期和不定期的風(fēng)險巡查，發(fā)現(xiàn)變化及時上報，如有異常及時避讓。并調(diào)整其風(fēng)險級別，設(shè)置危險區(qū)警示標(biāo)志，確定預(yù)警信號和撤離路線。汛期加強(qiáng)防范意識，與氣象部門聯(lián)合根據(jù)雨量發(fā)布地質(zhì)災(zāi)害氣象風(fēng)險預(yù)警。做好地質(zhì)災(zāi)害科普宣傳和應(yīng)急避險演練工作。

5.2.3 一般區(qū)風(fēng)險管控措施

對低風(fēng)險等級的一般防治區(qū)針對地質(zhì)災(zāi)害防控對策主要以群測群防為主，對低風(fēng)險點(diǎn)進(jìn)行定期和不定期的風(fēng)險巡查，發(fā)現(xiàn)變化及時上報，并調(diào)整其風(fēng)險級別，如有異常及時避讓。