賀玲

(桂林理工大學地球科學學院，廣西 桂林 541004)

礦山地質災害是人類開采礦山直接誘發(fā)的人為地質災害[1]，主要表現(xiàn)為因地表剝離、地下采空、廢石堆積、尾砂排放、地下水疏干等開采活動破壞了地面穩(wěn)定而產(chǎn)生一系列與采礦活動密切相關的地質災害，如采空區(qū)地面塌陷、滑坡、崩塌、泥石流以及地下水均衡破壞等[2]。發(fā)現(xiàn)礦山潛伏重大地質災害問題，為礦山提供防治地質災害措施和建議，對防治重大地質災害具有十分重要的現(xiàn)實意義[3]。我國很多礦山片面追求經(jīng)濟效益、安全管理意識淡化、開采技術及設備落后、民采干擾等，導致礦山開采環(huán)境不斷惡化，礦山地質災害問題日趨嚴重[4]。礦山企業(yè)必須按照“邊開采、邊治理”的原則，對礦山地質災害進行治理[5]。近年來，各種重大礦山地質災害明顯上升，對國民經(jīng)濟造成了重大損失，并嚴重威脅礦山周圍企事業(yè)單位及居民的生產(chǎn)和生活。廣西作為礦業(yè)發(fā)展比較迅速的礦業(yè)大省之一，礦山地質災害問題同樣嚴峻。因此，做好礦山地質災害防治工作，是全社會亟待解決的問題。

1 礦山基本概況

礦山位于廣西恭城縣境內(nèi)，有鄉(xiāng)村道路連接至西側鄉(xiāng)級公路，交通較為不便。礦區(qū)面積0.062km2，開采標高+183～+175m，可采資源量為40.34萬t。頁巖礦體長約250m，寬200m，平均厚度約5m，代表性產(chǎn)狀115°∠25°。礦山設計生產(chǎn)能力5萬t，為一小型礦山。

1.1 氣象氣候

礦區(qū)屬亞熱帶季風氣候區(qū)，雨量充沛，氣候濕熱，四季分明。據(jù)統(tǒng)計，礦區(qū)所處地年平均氣溫18.8℃，以7—8月氣溫較高，極端最高氣溫約38.8℃；雨季集中在3—8月份，最大年降雨量2750.6mm，最小年降雨量1441.2mm，年平均降雨量1937.3mm。

1.2 地形地貌

礦區(qū)位于侵蝕剝蝕丘陵地貌區(qū)與巖溶峰林地貌過渡帶，以北為丘陵及殘丘坡地，地形波狀起伏，丘陵高程一般在180m左右，負地高程一般在170m左右，地形坡度多小于15°；以東、以西為峰林，峰頂高程一般200～300m，地形陡峻。礦區(qū)范圍內(nèi)相對高差約10m，地形坡度約12°，基巖露頭較少。

1.3 地質特征

1.3.1 地層巖性特征

礦區(qū)所在區(qū)域出露的地層由老到新為：早石炭世寺門組灰黑色碳質頁巖夾粉砂質頁巖、硅質灰?guī)r、石英細砂巖，巖體風化較強烈，風化帶巖體為礦區(qū)開采礦體；早石炭世黃金組深灰至灰色灰?guī)r；早石炭世羅城組灰、灰黑色灰?guī)r、泥質灰?guī)r或灰?guī)r、硅質灰?guī)r；第四紀含碎石粉質粘土和腐殖土。

1.3.2 地質構造特征

礦區(qū)所在區(qū)域上屬湘中-桂中SN向構造帶和廣西“山”字型構造前弧東翼外側，區(qū)內(nèi)歷經(jīng)四堡、加里東、印支、燕山、喜山等多期構造發(fā)育階段，NNE向斷裂、褶皺較發(fā)育。

礦區(qū)受區(qū)域地質構造影響小，主要表現(xiàn)為單斜構造，頁巖出露區(qū)代表性巖層產(chǎn)狀115°∠25°，灰?guī)r出露區(qū)巖層產(chǎn)狀120°∠35°。

1.4 水文地質特征

礦區(qū)地下水有碎屑巖基巖裂隙水和碳酸鹽巖溶洞裂隙水2種類型。

碎屑巖基巖裂隙水是區(qū)內(nèi)最主要的地下水類型。含水巖組為早石炭世寺門組頁巖，水文地質條件簡單,不存在富水性強的巖體(帶)，區(qū)內(nèi)的頁巖、粉砂質頁巖均為相對的隔水層，其含水性差，富水性極弱。地下水主要為基巖裂隙水，其主要分布于全—強風化巖帶及下覆基巖裂隙中，主要接受大氣降水補給，無穩(wěn)定的地下水位，該類型水在洪水季節(jié)短暫存在，水量貧乏，旱季干涸，多以分散流形式排泄于當?shù)貨_溝中及地勢低洼處。

碳酸鹽巖溶洞裂隙水賦存于早石炭世羅城組灰?guī)r、泥質灰?guī)r的溶洞裂隙之中，巖層裂隙不發(fā)育，巖溶發(fā)育中等，地下水補給、儲水條件較好，水量中等。綜上所述，水文地質條件簡單。

1.5 巖土工程地質條件

根據(jù)礦區(qū)的巖土體工程地質性質，結合巖性、結構、組合關系、強度等，可劃分為基巖巖組和第四系松散土體2大巖土體類型。

1.5.1 軟質薄層碳質頁巖夾硅質灰?guī)r巖組

主要指礦區(qū)場地下伏的早石炭世寺門組深灰—灰黑色薄層炭質頁巖、中層狀粉砂質頁巖、硅質灰?guī)r、石英細砂巖等。該巖組由于受風化作用影響，淺部巖體風化強烈，粘滑感、砂質感強烈。頁巖抗壓強度10.5～21.8MPa，透水性較差，工程地質性能一般，可作為一般地基的持力層。

1.5.2 第四系松散土體

為碎屑巖風化堆積而成的粉質粘土，零星分布于壟崗、緩坡之上或山間凹地、坡腳地勢平坦處。該巖組為不均勻結構，厚度0.5～2m不等。據(jù)附近工程勘察資料及現(xiàn)場調(diào)查，該類土層一般為可塑狀至軟可塑狀，強度中等，其容許承載力特征值在150～160kPa左右，屬中等壓縮性土?？傮w上，礦區(qū)巖土體工程地質條件較差。

2 礦山地質災害現(xiàn)狀評估

野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，礦區(qū)內(nèi)發(fā)生滑坡1處。該滑坡位于礦區(qū)西部，發(fā)生在廢渣場的南西側土渣邊坡上。由于前期礦山生產(chǎn)，廢渣場的土渣堆積邊坡寬約90m，高2～3.5m，坡角30°～60°。邊坡上的土渣、磚料在降雨、重力等因素作用下向下滑動而成，滑坡體斜長2～2.5m，寬5m，厚0.3～0.8m，體積約10m3，為小型土質滑坡?；麦w大部分保留，可見滑坡臺階，臺階寬約0.4m，滑坡在平面上呈扇形，后緣陡壁高0.3～0.6m，主滑方向120°，滑坡體主要由廢渣場上的土渣、磚料組成，結構為松散。目前顯示該滑坡暫處于穩(wěn)定狀態(tài)，并未采取任何防護措施，沒有造成人員傷亡和財產(chǎn)損失?；轮饕：ΦV區(qū)中廢渣場東側的礦山公路，鑒于其規(guī)模不大，危害程度小，危險性小，目前礦山未對該滑坡進行任何防治措施。

3 礦山地質災害預測評估

3.1 地質災害危險性預測評估

3.1.1 露天采場危險性預測評估

礦山在開采過程中，將在礦區(qū)的北、西、北東和南東側將形成工作幫邊坡PN，PW，PNE和PSE。為驗證最終邊坡的穩(wěn)定性，選用瑞典條分法對其進行穩(wěn)定性驗算，計算分別在天然、飽和工況狀態(tài)下進行(圖1-圖4)，礦區(qū)巖土體主要計算參數(shù)如表1。

表1 礦區(qū)巖土體力學性質指標

注：數(shù)據(jù)來源于工程地質手冊第四版

圖1 PN，PW邊坡天然狀態(tài)穩(wěn)定性計算結果圖

圖2 PNE，PSE邊坡天然狀態(tài)穩(wěn)定性計算結果圖

由圖1—圖4計算結果可知，最終邊坡PN與PW，PNE與PSE在飽和工況條件下的安全系數(shù)分別為2.298和1.271，說明最終邊坡在飽和工況條件下處于穩(wěn)定狀態(tài)。但是，根據(jù)礦區(qū)粘土的力學性質可知，該層粘土具有一定的脹縮性，遇水易膨脹崩解成泥狀、糊狀，失水易開裂。由于礦體具有上述性質，力學性質與普通土體不一樣，如若露天采場排水措施不暢、遭遇連續(xù)大強度降雨或是長時間受烈日曝曬等，都會改變邊坡巖土體的力學性質，如在施工中不引起重視，便可能引起滑坡、崩塌等地質災害。

上述邊坡及巖塊在采礦爆破、機械震(振)動、突降暴雨等人為或外界條件以及重力作用下易產(chǎn)生巖塊崩塌、滑坡地質災害，主要危害采場內(nèi)的作業(yè)人員(5～18人)、運輸車輛和機器設備等。由于該礦山開采規(guī)模較小，因此所產(chǎn)生的崩塌、滑坡應以小型為主(崩、滑體積<500m3)，落距<8m。預測露天采場建設可能引發(fā)崩塌、滑坡的可能性中等，危害程度中等，危險性中等。

3.1.2 堆土場廢渣場危險性的預測評估

堆土場位于制磚系統(tǒng)南、西周圍，在其南、西向臨坡一側形成寬約300m，高2～5m，坡角約30°～60°的堆土邊坡，邊坡體主要由開挖出的紅粘土及少量的腐植土堆放組成，穩(wěn)定性較差，邊坡底部沒有任何工程措施；廢渣場位于曬磚坪西側，在其東、南向臨坡一側形成寬約90m，高1.5～3.5m，坡角約30°～60°的堆土邊坡，邊坡體主要由礦山生產(chǎn)形成的廢土渣、磚料堆放組成，穩(wěn)定性較差，邊坡底部沒有任何工程措施，上述邊坡在大、暴雨等惡劣天氣以及重力作用下易產(chǎn)生崩塌、滑坡地質災害，主要危害制磚系統(tǒng)、曬磚坪。鑒于堆土場、廢渣場建在平地上，且形成的邊坡較低。預測堆土場引發(fā)崩塌、滑坡的可能性中等，危害程度小，危險性小。

圖3 PN，PW邊坡天然狀態(tài)穩(wěn)定性計算結果圖

圖4 PNE，PSE邊坡天然狀態(tài)穩(wěn)定性計算結果圖

3.2 預測評估采礦活動可能加劇的地質災害

礦區(qū)已發(fā)生的滑坡現(xiàn)狀條件下暫處于穩(wěn)定狀態(tài)，但尚未進行治理及任何防護措施，在后續(xù)采礦活動中，由于持續(xù)降雨(尤其是暴雨)及其重力作用等因素影響下會使其危害進一步加劇，規(guī)模進一步擴大，對即礦山公路形成危害。預測該滑坡加劇的可能性中等，危害程度小，危險性小。

3.3 預測評估礦山本身可能遭受的地質災害

礦山本身可能遭受的地質災害主要有崩塌、滑坡和地(路)基不均勻沉降。

3.3.1 崩塌滑坡

礦山后續(xù)開采生產(chǎn)最終在礦區(qū)采場的北、西、北東和南東側將會形成一系列高5m，坡面角45°的開采臺階及最終邊坡角不大于35°的最終邊坡，邊坡上巖體風化較強烈、裂隙較為發(fā)育，均屬潛在不穩(wěn)定邊坡。另外，由于礦區(qū)周圍的堆土場會在后續(xù)生產(chǎn)過程中持續(xù)堆放土料，堆土量也將繼續(xù)增加，邊坡上的土料結構較為松散，屬于潛在不穩(wěn)定邊坡。上述2個因素在礦山生產(chǎn)時機械震(振)動、突降暴雨以及重力作用等人為或外界條件影響下，較易產(chǎn)生崩塌、滑坡等地質災害，主要危及采場和制磚系統(tǒng)中的作業(yè)的人員(5～18人)以及機械設備。預測露天采場和制磚系統(tǒng)及其附近遭受崩塌、滑坡的可能性中等、危害程度中等，危險性中等。

3.3.2 地(路)基不均勻沉降

預測建設工程本身可能遭受地(路)基不均勻沉降地質災害主要在輪窯、煙囪、制磚系統(tǒng)以及生活區(qū)等區(qū)段。在上述區(qū)段由于修建建筑物平整場地，需進行厚度不等的填、挖方，其中填方厚度約0.5～4.0m，如填方時不將原場地表層腐植土等不良土體清除，并對填土層進行分層輾壓夯實，將可能導致在填土較厚地段產(chǎn)生地(路)基不均勻沉降。地(路)基不均勻沉降會使地面構、建筑物產(chǎn)生破壞變形，從而影響其安全和使用性能。由于該類型地質災害具漸變性，且填、挖方高度不是很大，預測礦山本身遭受地(路)基不均勻沉降地質災害的可能性中等，危害程度小，危險性小。

4 礦山地質災害防治工程措施

根據(jù)上述礦山存在的地質災害類型及其特點，分別制定相應的工程措施。

4.1 崩塌滑坡防治工程措施

崩塌、滑坡主要發(fā)生在露天采場邊坡及廢渣堆放邊坡，因此，主要采用支擋工程，同時配合排水工程和植被恢復工程等次要治理工程。

(1)擋護工程。在堆土場北西側近制磚系統(tǒng)出口處和廢渣場西側邊坡下修建擋土墻進行擋護工程；擋土墻采用M7.5漿砌石重力式結構，設計長度共120m，高度1m，頂寬0.8m，底寬1.5m。

(2)排水工程。根據(jù)礦區(qū)地表地形在露天采場境界外圍和內(nèi)側以及采場的開采平臺，進行挖掘截排水溝，采用只挖形式布設梯形截排水溝，并對其進行夯實。截排水溝長約1900m，底寬1m，溝深1m，截面面積1.25m2。

(3)植被恢復工程。對采場臺階采用上爬下掛的植被恢復形式，在臺階邊緣種植爬山虎，并播撒草籽；對堆土場和廢渣場播撒草籽，以防止水土流失。

4.2 地(路)基不均勻沉降

礦區(qū)內(nèi)需人工平整場地地段，在填土前應盡量清除地表軟弱土層，并對其分層碾壓夯實，以防止地(路)基不均勻沉降的發(fā)生及造成建筑物變形，發(fā)生安全隱患事故；施工時應避免遭受較急劇的天氣，如大、暴雨天氣影響，嚴格做好地表水的防滲排泄工作，嚴禁地表水直接向地面填土滲漏，以免地表水下滲引起填土強度降低及攜帶填土顆粒遷移而引發(fā)地(路)基不均勻沉降。

5 結語

發(fā)現(xiàn)礦山潛伏重大地質災害問題，為礦山提供防治地質災害措施和建議，對防治重大地質災害具有十分重要的現(xiàn)實意義[2]。我國很多礦山片面追求經(jīng)濟效益、安全管理意識淡化、開采技術及設備落后、民采干擾等，導致礦山開采環(huán)境不斷惡化，礦山地質災害問題日趨嚴重[4]。礦山企業(yè)必須按照“邊開采、邊治理”的原則，對礦山地質災害進行治理[5]。該文以廣西某頁巖礦山為例，提出了該類礦山的地質災害評估及防治措施的基本思路和方法，對礦山地質災害進行了分類的現(xiàn)狀和預測評估，并根據(jù)這些地質災害的特點，提出了對應的擋護工程、排水工程和植被恢復工程等措施，進而達到消除或減輕地質災害安全隱患的目的。

參考文獻：

[1] 李毅，李蘅，張靜.我國礦山地質災害主要類型和勘查防治方法[J].礦產(chǎn)與地質，2004，18(1)：62-64.

[2] 賴榮福.福建省礦山地質環(huán)境現(xiàn)狀和防治建議[J].福建地質，2010，29(Z1)：45-47.

[3] 邢巖.建設用地地質災害危險性評估中關鍵技術問題的探討[J].化工礦產(chǎn)地質，2004，(3)：186-187.

[4] 陳一洲，唐立梅.小型礦山地質災害危險性評估技術探討[J].防災科技學院學報，2007，9(1)：80-82.

[5] 賈德旺，呂寶平，賀漢庭，等.濟寧市嘉祥縣石灰?guī)r礦山地質環(huán)境評價和管理[J].山東國土資源，2006，22(5)：54-57.