李雙梅

(廣東省有色金屬地質(zhì)局九三一隊，汕頭 515041)

廣東豐順縣某礦山地質(zhì)災害危險性分析及防治對策

李雙梅

(廣東省有色金屬地質(zhì)局九三一隊，汕頭 515041)

由于大規(guī)模地開發(fā)礦產(chǎn)資源，使礦產(chǎn)地成為地質(zhì)災害易發(fā)區(qū)，引起的地質(zhì)災害分布范圍廣，危害程度大。本文結(jié)合礦區(qū)實際，對礦山開采可能引發(fā)、加劇及礦山建設(shè)中可能遭受的地質(zhì)災害的危險性進行分析評價，并提出相應的防治對策，為今后礦山的設(shè)計和地質(zhì)災害防治工作提供一定科學依據(jù)。

豐順縣；礦山開采；地質(zhì)災害危險性；防治對策

近年來，隨著礦產(chǎn)資源的市場需求持續(xù)增長，礦山建設(shè)速度和生產(chǎn)規(guī)模迅速擴張，許多不合理的開采現(xiàn)狀，存在較大的地質(zhì)災害隱患，直接威脅礦山的建設(shè)和運行。豐順縣地質(zhì)災害以崩塌、滑坡為主，災害點分布占全市29%，多為削坡建房、修建公路、采礦等人類工程活動強烈的丘陵地帶。本文以該區(qū)某礦山為例，預測采礦活動可能引發(fā)、加劇的地質(zhì)災害種類，結(jié)合相關(guān)規(guī)范分析評價其危險性，并提出相應防治對策。

1 評估區(qū)概況

評估區(qū)位于豐順縣境內(nèi)，韓江西面，屬于低山丘陵地貌，地勢北高南低，最低標高為+85 m，最高峰海拔+565 m，最大相對高差約386 m。礦區(qū)地處山嶺坡麓地帶，地形坡度相對較陡，一般為25°左右。評估區(qū)面積約0.125 5 km2，開采標高由+197 m～+92 m。

評估區(qū)位于華南褶皺系的東南部，二級構(gòu)造單元粵東隆起區(qū)的留隍火山巖盆地中。區(qū)內(nèi)出露地層為一套海陸交互相碎屑沉積巖組成與陸相噴發(fā)的流紋質(zhì)—英安質(zhì)建造的酸性及中酸性火山碎屑巖、熔巖等構(gòu)成，兩者呈不整合接觸。除山坡上第四系殘坡積層外，大面積出露上侏羅統(tǒng)高基坪群火山巖。評估區(qū)地下水類型主要為松散巖類孔隙水及塊狀巖類裂隙水兩種。

礦區(qū)位于亞熱帶海洋性季風氣候區(qū)，年均降水量1 776 mm。豐順縣河流分屬韓江及榕江兩大水系，河川徑流主要受降水補給，雨量充沛，相對濕度較大，蒸發(fā)量較少，形成地表水資源豐富，災害性天氣為春季的低溫陰雨，夏秋時節(jié)的臺風暴雨，晚秋的寒露風。

2 評估區(qū)可能遭受的主要地質(zhì)災害類型

根據(jù)《豐順縣地質(zhì)災害防治規(guī)劃(2008—2020)》，評估區(qū)位于地質(zhì)災害高易發(fā)區(qū)，區(qū)內(nèi)主要地質(zhì)災害為崩塌和滑坡。經(jīng)過多年露天臺階式開采，形成三個不規(guī)則臺階，開采最高標高在+156.86 m，最低底板標高+93.13 m，平面上形成了一個長約130 m、寬約100 m的矩形采場，面積約10 999.7 m2。

3 評估區(qū)地質(zhì)災害危險性分析

3.1 崩塌、滑坡

3.1.1 巖體邊坡崩塌、滑坡

礦山設(shè)計采用露天臺階式開采，根據(jù)礦體賦存形態(tài)和地形條件，開采最終形成的露天礦場邊坡有兩類：

一是剝離覆土形成的土質(zhì)邊坡，其穩(wěn)定性優(yōu)先采用坡率法進行評價：評估區(qū)土質(zhì)邊坡坡率允許值為1∶1.00～1∶1.50，對應安全坡角為34°～45°，開采設(shè)計在覆土段采用的坡角為45°，處于安全坡角的臨界值，在超出設(shè)計坡角開采或坡高>5 m時，覆土段邊坡將處于不穩(wěn)定狀態(tài)，易發(fā)生崩塌、滑坡。

二是由不同程度的風化巖組成的巖質(zhì)邊坡，也是終采邊坡的主體。終采邊坡最大坡高可達105 m，最終幫坡角50°。各類結(jié)構(gòu)面對巖質(zhì)終采邊坡穩(wěn)定性的影響采用赤平極射投影法上半球作單因素定性分析如圖1。礦體圍巖節(jié)理裂隙較發(fā)育，常見4組節(jié)理，其產(chǎn)狀分別為：第一組走向10°，傾向NWW，傾角75°；第二組為走向310°，傾向NE，傾角68°；第三組走向350°，傾向NEE，傾角72°；第四組走向35°，傾向SE，傾角52°。本區(qū)巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析采取分段來預測其穩(wěn)定性，分為1～2段，2～3段，3～4段，4～5段，5～6段，6～1段，共分為6段；主要有3種特征：

Ⅰ：節(jié)理裂隙組合交點M位于主體邊坡及參考坡面投影弧的同一側(cè)，但在主體邊坡和參考坡面之間，說明組合交線的傾向與邊坡傾向一致，但傾角小于開挖坡角而大于天然坡角，結(jié)構(gòu)面交線在兩種坡面都沒有出露，屬于較不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

Ⅱ：節(jié)理裂隙組合交點M位于主體邊坡及參考坡面投影弧的對側(cè)，說明組合交線的傾向與邊坡傾向相反，所以沒有發(fā)生順層滑動的可能性，屬于最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

Ⅲ：節(jié)理裂隙組合交點M位于主體邊坡及參考坡面投影弧的同一側(cè)，但在參考邊坡的外側(cè)，說明結(jié)構(gòu)面組合交線的傾向與坡面傾向一致，但傾角小于參考坡角，在坡頂無出露點，屬于較穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

3.1.2 棄土廢渣堆崩塌、滑坡

棄土堆的組成多為含少量碎石的松散土體，承載力低，抗侵蝕能力極低，對排土場邊坡同樣采用圓弧滑動法計算邊坡滑動系數(shù)，分析邊坡穩(wěn)定性[1]。計算參數(shù)采用填土物理力學經(jīng)驗參數(shù)，容重G(取飽和值)18 kN/m3，粘聚力c取14 kPa，內(nèi)摩擦角φ取12°。在不考慮攔土壩或攔土壩失效的情況下，暴雨工況下，排土場邊坡滑動安全系數(shù)為0.978，屬不穩(wěn)定邊坡。

3.1.3 運輸?shù)缆繁浪?、滑?/p>

礦區(qū)拓采及運輸?shù)缆返男拗幸欢ǔ潭鹊耐诜胶吞罘焦こ?，會形成一些人工切坡和填土邊坡。對道路等土質(zhì)邊坡采用圓弧滑動法對邊坡的穩(wěn)定性進行計算，因地下水埋藏較深，坡頂無建筑，邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)按下式計算[2]：

式中,Ks為邊坡穩(wěn)定性系數(shù)；Cli為第i計算條塊的滑動面長度(m);Gi為第i計算條塊單位寬度土體自重(kN/m);θi為第i計算條塊底面傾角(°);C,φ為土的抗剪強度指標(取經(jīng)驗值)。

計算結(jié)果表明，在最大坡高10 m、坡角65°的情況下，邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)Ks值僅為0.97，按平均坡高和平均坡角計算的典型邊坡段穩(wěn)定性系數(shù)可達1.40，在陡坡地段的穩(wěn)定性系數(shù)只有1.0。計算表明一般情況下的道路邊坡是較穩(wěn)定的，但在坡高較大、坡角較陡的地段穩(wěn)定安全系數(shù)均低于1.0，無法滿足二級邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)1.25的要求。因此，局部道路邊坡的穩(wěn)定性差，在未加防護的情況下，存在滑塌失穩(wěn)的可能。

3.2 泥石流

根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況，結(jié)合泥石流易發(fā)程度數(shù)量化評分表[3](表2)，對崩滑嚴重程度、泥沙沿程補給程度、河溝縱坡坡降等15個要素打分，評估區(qū)泥石流單溝易發(fā)程度綜合得54分，屬輕度易發(fā)泥石流溝谷。評價泥石流隱患溝危險性的大小，采用指標加權(quán)法計算[4]，公式如下：

式中,F為泥石流溝危險性；n為評價指標數(shù)；wi為指標權(quán)重；xi為評價指標。

采用24 h最大降雨量、植被覆蓋度、匯水面積等9個評價因子綜合計算，評估區(qū)泥石流單溝危險度屬中度。其溝內(nèi)松散物貯量約2.25×104m3，在短時強降雨或持續(xù)降雨作用下有可能發(fā)生中型泥石流。

綜上所述，評估區(qū)發(fā)生地質(zhì)災害的可能性較大，潛在的危害中等，危險性中等。

4 地質(zhì)災害防治措施

4.1 崩塌、滑坡防治對策

4.1.1 預防保護措施

崩塌、滑坡的產(chǎn)生主要是沒有嚴格遵照開采設(shè)計進行開采，通常情況下的開采設(shè)計已經(jīng)充分考慮了各類邊坡的安全性，制訂了合理的開采方式和終采參數(shù)，防止地質(zhì)災害的發(fā)生。在切實執(zhí)行開采設(shè)計方案的情況下，一般不必采取特別的工程治理措施。因此，對新開挖的人工邊坡應做好采場外圍高處截洪排水工作，防止雨水沖刷坡頂和坡面造成崩塌。對節(jié)理發(fā)育、巖石破碎的邊坡，應進行適當放坡和清坡。終采邊坡應嚴格按照開采設(shè)計進行放坡，同時應進行邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測。

4.1.2 恢復治理措施

開采過程中應及時清理破碎危巖，對不夠穩(wěn)定坡面可采取局部壘石防護、柔性防護和格構(gòu)噴砼植草等工程措施。對監(jiān)測判斷為不安全的邊坡，其加固措施可選擇采用重力式擋墻、漿砌塊石護坡、格構(gòu)錨桿、噴錨、地梁加錨索等。對本礦山終采邊坡的防護將主要以生態(tài)修復為主，良好的生態(tài)修復工程對邊坡的穩(wěn)定也有加強作用，同時對所處地貌景觀也有所修復。

4.2 泥石流防治對策

4.2.1 預防措施

針對排土場泥石流的預防措施一般有：

(1) 分階堆棧：廢土場分階堆棧，每階以推土機壓實，將平臺做成3%內(nèi)傾式平臺，以利于將地表水匯集在平臺內(nèi)側(cè)。平臺外側(cè)做成土堤狀，將水限制于平臺內(nèi)，于適當位置導向坡面的縱向排水溝，地表水經(jīng)臺階內(nèi)的橫向排水溝導向坡面的縱向排水溝，逐階而下，在最下階匯入沉砂池，經(jīng)過沉淀澄清后排出。

(2) 清整堆場基底：對于傾斜的土質(zhì)基底，可清除表面的腐殖土及軟弱層，并挖成臺階；對完整光滑且傾斜較大的巖性基底，可采用棋盤式布點爆破，使之形成凹凸不平的抗滑面，以防止土石堆崩塌。

(3) 修筑擋墻：可在堆場下方，修筑較穩(wěn)固的永久性擋土墻(攔泥壩)，避免廢渣下滑。壩后和壩下均應埋設(shè)疏導地表徑流的管渠，避免地表徑流和直接沖刷。

(4) 攔截洪水：在堆場周邊修筑截排水溝等設(shè)施，將上游及周邊來水引離廢渣場，減少注入堆場的水量。

(5) 在排土場兩邊設(shè)置截排水工程，在下游設(shè)置沉淀池，經(jīng)沉淀池過濾后排出礦區(qū)，這樣排出地表水對下游影響較小。

4.2.2 恢復治理措施

根據(jù)排土場的地形地貌條件及其物質(zhì)組成，適合選用生態(tài)修復的措施，通過復墾復綠不但固化了泥石流產(chǎn)生的物源，還使壓占的土地資源和地貌景觀得到了修復。

5 結(jié)語

礦山開采中要注意地質(zhì)災害的防治，開采規(guī)程嚴格遵守相關(guān)技術(shù)要求，礦山閉坑后對廢石場地和尾礦庫進行適當整治和土地復墾，以減輕對環(huán)境的破壞和影響。礦山地質(zhì)災害防治工作，要有針對性地制定適應該區(qū)域的地質(zhì)災害防治、減災措施。

[1] 劉傳正.論滑坡穩(wěn)定性評價的幾個關(guān)鍵問題[J].中國地質(zhì)災害與防治學報，1996，7(2)：55-99.

[2] 中華人民共和國建設(shè)部、國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范(GB 50330-2013)[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

[3] 中華人民共和國國土資源部.泥石流災害防治工程勘查規(guī)范(DZ/T0220-2006)[S].北京：中國標準出版社，2006.

[4] 中國地質(zhì)調(diào)查局.礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查評價規(guī)范(DD 2014-05)[S].北京：中國地質(zhì)調(diào)查局，2014.

HAZARD ANALYSIS AND PREVENTION COUNTERMEASURES OF GEOLOGICAL DISASTERS IN A MINE OF FENGSHUN COUNTY，GUANGDONG，CHINA

LI Shuang-mei

(Nonferrous Metals Geological Bureau Of Guangdong Province 931 Battalion，Guangdong Shantou 515041，China)

Because of the large-scale development of mineral resources, the mineral resources become the geological disaster prone areas, the distribution of geological disasters is wide, and the degree of harm is great. In this paper, combined with the actual mine, the mine mining may cause, aggravate and mine construction may suffer from the risk of geological hazard analysis and evaluation, and puts forward the corresponding prevention measures, for the future design and geological disaster prevention and control work to provide a scientific basis.

Fengshun county ；mine exploitation；geological hazard risk ；control strategy

1006-4362(2015)04-0037-04

2015-08-20改回日期：2015-10-17

X43;TD167

A

李雙梅(1987- )，女，云南石林人，大學本科，助理工程師，主要從事水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查工作。E-mail: yihuaxin2006@163.com