廣西平樂縣某礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征及防治措施

朱家明

（桂林理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，廣西 桂林 541006）

1 礦山基本概況及地質(zhì)環(huán)境條件

1.1 礦山基本概況

該礦山位于平樂縣東南，礦區(qū)面積約0.1724km2，開采標(biāo)高+340m～+192m，生產(chǎn)規(guī)模240 萬噸，為露天開采。本礦山為新建礦山，礦山開采區(qū)范圍內(nèi)歷史上未進(jìn)行過采礦活動，礦區(qū)西部由于前期民采活動形成了民采采場和民采加工區(qū)。

1.2 礦山地質(zhì)環(huán)境條件

礦區(qū)所在區(qū)域?qū)僦衼啛釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和，光照充足，雨量充沛。據(jù)氣象資料，本區(qū)多年平均氣溫19.9℃，最低氣溫-2℃至-4℃，最高氣溫36℃～38℃；受季風(fēng)影響，區(qū)內(nèi)雨量充沛，多年平均降雨量1355mm～1865mm。

礦區(qū)山體縱坡比較大，往往水流湍急，但流量不大。礦區(qū)地表徑流在沿評估區(qū)山體自然沖溝徑流、排泄至礦區(qū)北部溶蝕谷地或低洼處，最后在礦區(qū)北部匯入河流。礦區(qū)開采礦體均位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上[1]。

礦區(qū)屬侵蝕溶蝕地貌區(qū)之峰林谷地亞區(qū)，山脈整體呈北西-南東走向，地貌類型單一。自然山體總體坡度30°～50°，局部較陡，坡度超過60°以上。山坡上覆蓋有厚薄不一的第四系松散土層，局部巖石裸露，溶溝、溶槽較發(fā)育。

區(qū)內(nèi)出露的地層巖性主要有中泥盆統(tǒng)唐家灣組（D2t）微晶灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r夾少量白云質(zhì)灰?guī)r、上泥盆統(tǒng)桂林組（D3g）中-厚層狀粒屑微晶灰?guī)r和第四系望高組（Qpw）耕植土覆蓋層。

礦區(qū)位于華南準(zhǔn)地臺桂中-桂東褶皺系大瑤山隆起之同安向斜東翼。礦區(qū)位于蓮花斷層西側(cè)、恭城斷層?xùn)|側(cè)，區(qū)域性大斷裂栗木-馬江斷裂位于評估區(qū)東側(cè)5.9km 處穿過，地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜。

礦區(qū)分為兩個不同富水性的含水帶，第四系望高組（Qpw）紅粘土為松散巖類孔隙水性地帶，上泥盆統(tǒng)桂林組（D3g）和中泥盆統(tǒng)唐家灣組（D2t）灰?guī)r為碳酸鹽巖裂隙溶洞水。礦山采礦和疏干排水對礦區(qū)主要含水層影響和破壞程度較輕。

2 礦山現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征

礦區(qū)前期民采基建、采礦活動形成了2 處斜坡，斜坡未發(fā)現(xiàn)大規(guī)模崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。礦區(qū)位于侵蝕溶蝕地貌區(qū)之峰林谷地亞區(qū)，山脈整體呈北東-南西走向，自然山體總體坡度30°～55°。野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，礦區(qū)發(fā)育有4 處較為典型危巖群[2]?，F(xiàn)狀條件下，區(qū)內(nèi)民采采場、民采加工區(qū)、辦公區(qū)、和生活區(qū)等及其附近區(qū)段不穩(wěn)定斜坡和危巖現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害中等到強(qiáng)發(fā)育，危害程度小，危險性小到中等，現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害對礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度較嚴(yán)重；其余地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害弱發(fā)育，危害程度小，危險性小，區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害影響程度較輕。

3 礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育預(yù)測

在礦山建設(shè)和生產(chǎn)過程中，要進(jìn)行場地平整、開拓、掘進(jìn)等人類工程活動，將改變評估區(qū)內(nèi)的原有地形地貌，特別是巖土體中的力學(xué)平衡狀態(tài)和不穩(wěn)定斜坡的穩(wěn)定性，如不及時采取防護(hù)措施或防護(hù)措施不當(dāng)，則容易引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。因此，預(yù)測礦山建設(shè)及開采過程中可能引發(fā)或加劇的地質(zhì)災(zāi)害為不穩(wěn)定斜坡、危巖和巖溶塌陷；礦山開采完成后可能引發(fā)或加劇的地質(zhì)災(zāi)害為不穩(wěn)定斜坡、危巖和巖溶塌陷；礦山建設(shè)和生產(chǎn)自身可能遭受已存在的地質(zhì)災(zāi)害為危巖和不穩(wěn)定斜坡。

3.1 采礦活動可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測

采礦活動可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害主要為崩塌、滑坡、危巖崩塌和巖溶塌陷等。

3.1.1 崩塌、滑坡

根據(jù)開采的位置及推進(jìn)方向，預(yù)測在開采過程中，采場將形成3 個工作幫不穩(wěn)定斜坡PN，PSW，PW；邊坡體性質(zhì)為灰?guī)r構(gòu)成，表層節(jié)理裂隙較發(fā)育，使得局部巖石被切割得破碎，結(jié)構(gòu)較為松散。巖層代表性產(chǎn)狀為82°∠43°。

3.1.2 危巖崩塌

現(xiàn)場調(diào)查期間發(fā)現(xiàn)礦區(qū)有危巖（群）存在，根據(jù)礦區(qū)巖層產(chǎn)狀、節(jié)理產(chǎn)狀分析，在礦山后續(xù)開采過程中，部分危巖會逐漸被清除，但也會逐漸發(fā)育形成新的危巖（群）；由于礦區(qū)植被茂密，可能隱藏有危巖（群）。因此，礦山建設(shè)及開采過程中可能引發(fā)或加劇危巖崩塌地質(zhì)災(zāi)害。根據(jù)危巖發(fā)育程度（可能性）分級表，危巖處于＞55°的巖體斜坡，危巖主控結(jié)構(gòu)面貫通性好，預(yù)測礦山建設(shè)及開采過程中引發(fā)或加劇危巖發(fā)生崩塌地質(zhì)災(zāi)害的可能性大，主要危害礦區(qū)民采采場、民采加工區(qū)、采場、廢渣場、排土場、辦公區(qū)、生活區(qū)和礦山公路等區(qū)域工作人員、機(jī)械設(shè)備、行駛車輛、建筑物等，礦區(qū)周邊果園和林地勞作人員、農(nóng)作物等，村道行人及行駛車輛等，威脅人數(shù)20～30 人，可能造成的直接經(jīng)濟(jì)損失200～500 萬元，危害程度中等，危險性大。

3.1.3 巖溶塌陷

礦區(qū)巖溶中等發(fā)育，第四系土層厚度0.2m～2.0m，局部超過3.0m，地下水位變動位置主要位于基巖中。上述因素為評估區(qū)巖溶塌陷的發(fā)生提供天然條件。野外現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)有小溶洞、溶溝、溶槽等巖溶現(xiàn)象[3]。此外，不排除場地其他植被發(fā)育區(qū)域發(fā)育土洞等的可能性，以及淺層巖溶發(fā)育土洞可能性較大。預(yù)測礦山建設(shè)及開采過程中引發(fā)或加劇形成的巖溶塌陷的規(guī)模小于100m2。巖溶塌陷主要危害民采加工區(qū)、辦公區(qū)和生活區(qū)等區(qū)域工作人員、機(jī)械設(shè)備及建筑物等，礦區(qū)周邊果園和林地勞作人員、農(nóng)作物等，村道行人及行駛車輛等，威脅人數(shù)5～8 人，可能造成的直接經(jīng)濟(jì)損失100～200萬元。根據(jù)巖溶塌陷可能性分級表，巖溶塌陷可能性綜合得分為80 分，確定礦山建設(shè)及開采過程中可能引發(fā)或加劇巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性中等，危害程度中等，危險性中等。

3.2 采礦活動可能加劇地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測

現(xiàn)狀調(diào)查發(fā)現(xiàn)，礦山開采完成（閉坑）后采場開采形成工作幫不穩(wěn)定斜坡仍然存在，在未來礦山地質(zhì)環(huán)境治理和土地復(fù)墾工作過程中可能發(fā)生崩塌地質(zhì)PN，PSW，PW災(zāi)害。因此，預(yù)測礦山開采完成（閉坑）后可能引發(fā)或加劇不穩(wěn)定斜坡發(fā)生滑坡、崩塌地質(zhì)災(zāi)害的可能性中等～大，危害程度中等，危險性中等～大。

3.3 礦山本身可能遭受的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測

評估區(qū)現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害主要有不穩(wěn)定斜坡和危巖，預(yù)測礦山建設(shè)和生產(chǎn)可能遭受已存在的不穩(wěn)定斜坡和危巖地質(zhì)災(zāi)害的危害。

4 礦山地質(zhì)災(zāi)害防治工程措施

4.1 不穩(wěn)定邊坡防治工程措施

礦山生產(chǎn)過程中，要嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)礦山工作條例和國家有關(guān)技術(shù)規(guī)范要求進(jìn)行開采，杜絕不合理、不規(guī)范的開采。礦山生產(chǎn)過程中，礦山開采必須嚴(yán)格按照礦山開發(fā)利用方案中的開采方式開采（自上而下分臺階順序開采），開采臺階、臺階高度、臺階坡面角、平臺有效寬度、以及采場最終邊坡角必須符合要求。在存在滑坡、崩塌隱患的區(qū)域采礦，要消除隱患或采取避讓措施，預(yù)防大規(guī)模崩塌地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，同時做好監(jiān)測預(yù)警工作。按照規(guī)范要求由礦山安全員和工作人員及時清除采礦過程中產(chǎn)生的危巖體，確保礦山開采安全性和可靠性；還應(yīng)該特別注意巡視及邊坡監(jiān)測，降雨、暴雨期間要加強(qiáng)巡察，發(fā)現(xiàn)異常及時采取措施撤離人員設(shè)備，保證人員的生命及設(shè)備安全。

對于采場所形成的工作幫不穩(wěn)定斜坡和現(xiàn)狀存在的邊坡，后續(xù)應(yīng)嚴(yán)格按開放利用方案要求控制最終坡角，同時做好監(jiān)測預(yù)警工作，若發(fā)現(xiàn)有危及過往人員人身安全的崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害及其他隱患時，應(yīng)對不穩(wěn)定斜坡采取有效的加固或清除措施。

4.2 危巖崩塌的防治措施

對已完全或大部分脫離母巖的危巖巖塊采取機(jī)械清除，清除的石料可作為石料出售或修路材料。針對現(xiàn)狀存在的危巖或危巖群，在進(jìn)行下一步采礦工作的時候，礦山應(yīng)根據(jù)開發(fā)利用方案自上而下分臺階開采，應(yīng)由礦山安全員對其進(jìn)行清除，確保安全之后方可開展工作。危巖地質(zhì)災(zāi)害治理目標(biāo)范圍主要為采場各邊坡[4]。山體存在危巖崩塌隱患，防治措施是由礦山安全員不定期監(jiān)測，重要時段如：強(qiáng)降雨、地震期應(yīng)加密監(jiān)測。監(jiān)測手段主要采用人工巡視目測。發(fā)現(xiàn)危險應(yīng)及時通知人員及時避險，并及時排險。

4.3 巖溶塌陷的防治措施

評估區(qū)巖溶中等發(fā)育，開采過程中爆破、震動、加載等可能引發(fā)或加劇巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性中等，若地表出現(xiàn)巖溶塌陷應(yīng)及時填埋處理，巖溶塌陷可能導(dǎo)致地表移動區(qū)邊緣下錯或開裂，應(yīng)及時修整填埋（回填塌陷坑），預(yù)估需回填土石方約200m3。出現(xiàn)巖溶塌陷后，應(yīng)及時通知人員及時避險，并及時排險，并設(shè)立必要的地面警示標(biāo)志。

5 結(jié)語

我國礦業(yè)經(jīng)歷幾十年的大發(fā)展，取得了顯著的社會、經(jīng)濟(jì)效果，但礦產(chǎn)資源開發(fā)由淺及深、由易到難，由此引起的礦山地質(zhì)災(zāi)害越來越頻繁和難以應(yīng)付。對于成礦潛力大、服務(wù)期限長、持續(xù)開采的礦山，做好地質(zhì)災(zāi)害的全面預(yù)測，并采取經(jīng)濟(jì)、實用、環(huán)保、可持續(xù)的防治地質(zhì)災(zāi)害手段是非常有必要的，也符合生態(tài)文明建設(shè)的要求。本文以廣西平樂縣某礦山為例，結(jié)合礦山所處地質(zhì)環(huán)境條件，分析地下開采可能產(chǎn)生的地質(zhì)災(zāi)害問題，為礦山的可持續(xù)發(fā)展提供安全保障，亦可為其他同類礦山所參考。