陳建平，范立民，李 成，寧建民，杜江麗，鄭苗苗

(陜西省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站，陜西 西安 710054)

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秦巴山區(qū)礦產(chǎn)資源開采區(qū)地質(zhì)災害致災模式研究*

陳建平，范立民，李 成，寧建民，杜江麗，鄭苗苗

(陜西省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站，陜西 西安 710054)

摘要:秦巴山區(qū)地質(zhì)環(huán)境脆弱，加之受到采礦工程活動的影響，區(qū)內(nèi)地質(zhì)災害頻發(fā)。目前礦產(chǎn)資源開采區(qū)內(nèi)地質(zhì)災害研究相對較少。該文闡述了秦巴山區(qū)礦產(chǎn)資源開采區(qū)內(nèi)開采現(xiàn)狀，區(qū)內(nèi)礦山以小型為主，開采礦類以金屬礦產(chǎn)和建材非金屬礦產(chǎn)為主，開采方式以露天開采為主；總結了秦巴山區(qū)地質(zhì)災害發(fā)育現(xiàn)狀及采礦活動引發(fā)的地質(zhì)災害現(xiàn)狀，采礦活動引發(fā)的地質(zhì)災害以泥石流為主，提出了4種致災模式：采礦覆巖劇烈變形致災型，采礦覆巖緩慢變形致災型，采礦廢渣與降雨耦合致災型和露天邊坡變形致災型，并列舉了部分典型地質(zhì)災害點。這對秦巴山區(qū)礦產(chǎn)資源開采區(qū)地質(zhì)災害防治具有重要的意義。

關鍵詞:秦巴山區(qū)；地質(zhì)災害；致災模式；礦產(chǎn)資源開采區(qū)；高強度開采

秦巴山區(qū)在復雜地質(zhì)構造、深大斷裂及強烈侵蝕、新構造運動等地質(zhì)作用的影響下，區(qū)內(nèi)突發(fā)性滑坡、崩塌、泥石流及地面塌陷等地質(zhì)災害頻發(fā)，破壞力極強，加之區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境脆弱、氣候變化及人類工程活動頻繁，以崩塌、滑坡、泥石流為主的地質(zhì)災害(隱患)數(shù)量多、分布廣、密度大、頻次高，危害嚴重[1-2]。同時，采礦等工程活動的影響進一步加劇了區(qū)內(nèi)地質(zhì)災害發(fā)育條件，導致地質(zhì)災害的危害程度日趨嚴重。以往研究主要是針對秦巴山區(qū)的地質(zhì)災害成因、發(fā)育規(guī)律、空間分布規(guī)律、防治對策及預報預警等方面進行了研究，對礦產(chǎn)資源開采區(qū)內(nèi)的地質(zhì)災害的研究相對較少[3-6]。因此研究秦巴山區(qū)礦產(chǎn)資源開采區(qū)地質(zhì)災害的致災模式，對礦產(chǎn)資源開采區(qū)地質(zhì)災害防治具有重要的意義。

1秦巴山區(qū)礦產(chǎn)資源概況及開采現(xiàn)狀

秦巴山區(qū)主要開采非金屬、有色金屬、貴金屬、黑色金屬。金屬礦產(chǎn)分布在鳳縣、太白南部鉛、鋅、銅、金成礦區(qū)；勉縣、略陽、寧強金、鎳等多金屬成礦區(qū)；潼關、華陰、洛南小秦嶺金鉬礦區(qū)與柞水、鎮(zhèn)安、山陽及石泉—漢陰多金屬成礦區(qū)；旬陽鉛鋅成礦帶；周至—戶縣金、銅成礦帶、大巴山—米倉山等金、銀及有色金屬成礦區(qū)。鐵礦主要分布在漢中、商洛地區(qū)；銅礦主要分布在寶雞、渭南東部、漢中、安康、商洛等地；鉛、鋅礦分布在寶雞、漢中、安康、商洛等地，以寶雞鳳縣和安康旬陽縣分布較為集中；鉬礦主要分布在渭南市東部和商洛的小秦嶺地區(qū)；金礦主要分布在潼關縣的南部和洛南縣北部的小秦嶺地區(qū)。金屬礦產(chǎn)多賦存于寒武系—古近系地層中。建筑材料和非金屬礦產(chǎn)，主要分布于紫陽、勉縣、留壩、寧強地區(qū)，賦存于震旦—志留紀地層中。

據(jù)統(tǒng)計，秦巴山區(qū)共有礦山企業(yè)1 602家，按照礦山規(guī)模劃分，大型65個，中型45個，小型1 492個(圖1)。按礦類劃分，能源礦產(chǎn)(石煤)97個，貴金屬礦產(chǎn)91個，黑色金屬礦產(chǎn)144個，化工原料非金屬礦產(chǎn)77個，有色金屬礦產(chǎn)137，冶金輔助原料非金屬礦產(chǎn)23個，特種非金屬礦產(chǎn)14個，建材及其它非金屬礦產(chǎn)1 008個，其他礦產(chǎn)11個(圖2)。按開采方式劃分，井下開采401個，露天開采1 193個，井下及露天開采8個。區(qū)內(nèi)礦山以小型為主，開采礦類以金屬礦產(chǎn)和建材非金屬礦產(chǎn)為主，開采方式以露天開采為主。

圖1　礦山規(guī)模分類占比圖

圖2　礦山按礦類組成結構圖

2地質(zhì)災害現(xiàn)狀

秦巴山區(qū)由隴山余脈、秦嶺和巴山組成，地形地貌復雜，褶皺、斷裂作用及巖漿活動強烈，地質(zhì)環(huán)境脆弱，暴雨集中，加之不合理的人類工程活動和大規(guī)模的礦業(yè)開發(fā)，進一步惡化了地質(zhì)環(huán)境，造成地質(zhì)災害發(fā)育，災害損失嚴重[7]。如2015年8月12日，山陽縣發(fā)生特大型山體滑坡，造成8人死亡、57人失蹤，直接經(jīng)濟損失達5億元(圖3)。據(jù)統(tǒng)計，目前區(qū)內(nèi)共有各類地質(zhì)災害及隱患點8 595處，其中滑坡7 428處、崩塌684處、泥石流449處，地面塌陷34處(圖4)，威脅42.07萬人的生命安全，威脅財產(chǎn)約84.4億元，威脅學校337所、各類單位265個。其中險情等級中等以上的地質(zhì)災害隱患點532處，含滑坡426處、崩塌43處、泥石流63處，威脅25.68萬人的安全，威脅財產(chǎn)約37.4億元。

圖3　山陽“8.12”特大滑坡災害

圖4　地質(zhì)災害類型占比圖

根據(jù)2001-2014年14年的地質(zhì)災害災情統(tǒng)計，秦巴山區(qū)共發(fā)生2 834起，占全省災情總數(shù)的73%，導致969人死亡，144人受傷，直接經(jīng)濟損失達到34.6億元。

據(jù)不完全統(tǒng)計，秦巴山區(qū)礦產(chǎn)資源開采區(qū)內(nèi)由采礦活動引發(fā)的地質(zhì)災害及隱患點112處，其中地面塌陷13處，地裂縫15處，崩塌13處，滑坡15處，泥石流56處。

3礦產(chǎn)資源開采區(qū)致災模式

根據(jù)秦巴山區(qū)礦產(chǎn)資源開采區(qū)的特點，將采礦活動引發(fā)的地質(zhì)災害致災模式分為四種：采礦覆巖劇烈變形致災型，采礦覆巖緩慢變形致災型，采礦廢渣與降雨耦合致災型和露天邊坡變形致災型。

3.1采礦覆巖劇烈變形致災型

主要為采空區(qū)地面塌陷，金屬礦山地下開采形成采空區(qū)，采空區(qū)上覆巖體在自重和上覆巖體的壓力作用下，產(chǎn)生向下的彎曲與移動，當頂板巖層內(nèi)部形成的張拉應力超過巖層的抗拉強度極限時，直接頂板發(fā)生斷裂、跨塌、冒落，接著上覆巖層相繼向下彎曲、移動，隨著采空范圍的擴大，移動的巖層也不斷擴大，從而在地表形成塌陷坑[8]。洛南縣王河溝鉬礦發(fā)現(xiàn)采空區(qū)塌陷坑14處，威脅礦山道路的安全(圖5)。2003年鳳縣鉛鋅礦地面塌陷造成7人死亡。

圖5　洛南縣王河溝鉬礦采空區(qū)地面塌陷

3.2采礦覆巖緩慢變形致災型

開采造成覆巖緩慢變形、彎曲，并引發(fā)地面塌陷裂縫。在地勢平坦的區(qū)域，地表最明顯的移動和變形是產(chǎn)生沉陷裂縫、陷落坑等；在山區(qū)，地表的移動和變形除具有一般的地表移動形式外，還存在滑坡和滑移兩種形式[9-10]。據(jù)調(diào)查，秦巴山區(qū)礦產(chǎn)資源開采區(qū)內(nèi)采礦活動共引發(fā)崩塌和滑坡28處，其中23處為地下采空區(qū)變形引發(fā)的。主要集中分布于鳳縣、勉—略—寧金屬礦區(qū)。如2003年9月23日，寧強錳礦發(fā)生中型滑坡，造成4人死亡，其平面和剖面示意圖見圖6、圖7。

圖6　滑坡平面位置示意圖

圖7　滑坡剖面示意圖

3.3采礦廢渣與降雨耦合致災型

由于采礦廢石土、選礦尾礦渣等固體廢棄物不合理堆放，擠占溝道，堵塞河道，造成行洪不暢，在一定的水動力條件下，導致堆渣移動、滑移、崩塌，從而產(chǎn)生泥石流[11]。采礦廢渣發(fā)生泥石流的形式多以溝谷泥石流為主，坡面泥石流次之，除了暴雨引發(fā)外，采礦爆破、礦震、采空塌陷等也會引發(fā)泥石流[12]。

此類災害多發(fā)生在小秦嶺金礦區(qū)、鳳縣—太白金屬礦區(qū)，開采過程中產(chǎn)生大量礦渣在溝道中堆積，還有違規(guī)堆放的不安全尾礦庫，均會形成泥石流物源。加之降雨量大，在暴雨季節(jié)會形成泥石流[13]。據(jù)調(diào)查，秦巴山區(qū)礦區(qū)共有泥石流及隱患點56處，均為采礦廢渣堆積引起。如1994年7月的暴雨引發(fā)了潼關金礦區(qū)特大泥石流災害，造成51人死亡，上百人失蹤，直接經(jīng)濟損失上億元。2010年潼關金礦區(qū)蒿岔峪“7.23”泥石流造成8人死亡，4人受傷(圖8)，該泥石流平面Spot5遙感影像圖見圖9。略陽縣煎茶嶺鎳礦在1998年暴雨時，黃家溝上游礦渣被沖下，形成泥石流，毀壞下游尾礦庫壩。受2008年汶川地震影響，黃家溝尾礦庫四期壩局部滑塌，約3×104m3尾砂泄入西渠溝河，形成泥石流，使下游河道堵塞，6戶村民54間房屋被毀，上游形成堰塞湖，約16.67 hm2農(nóng)田被毀，幸無人員傷亡(圖10)，該泥石流平面分布示意圖見圖11。

圖8　潼關金礦區(qū)蒿岔峪泥石流

圖9　蒿岔峪7.23泥石流溝Spot5 遙感影像圖[14]

圖10　黃家溝泥石流摧毀民房

圖11　煎茶嶺鎳礦泥石流平面分布示意圖

3.4露天邊坡變形致災型

在露天開采過程中，邊坡局部地段巖體節(jié)理、裂隙發(fā)育，巖性較差，隨著開采的延深，邊坡暴露面積增大，暴露時間延長，加之人類工程活動的影響，使坡體前緣形成凌空面，破壞了邊坡的原有應力分布，造成邊坡開裂、塌陷及大面積滑坡[15]。多發(fā)生于石灰?guī)r或磚瓦粘土露天開采區(qū)，露天邊坡失穩(wěn)常導致滑坡、崩塌發(fā)生[16]。據(jù)調(diào)查，秦巴山區(qū)礦區(qū)共有崩塌滑坡及隱患點28處，其中5處為露天采礦邊坡引發(fā)。

4結論

(1)總結了秦巴山區(qū)礦產(chǎn)資源的開采現(xiàn)狀和特點。秦巴山區(qū)主要開采非金屬、有色金屬、貴金屬、黑色金屬。區(qū)內(nèi)礦山以小型為主，開采方式以露天開采為主。

(2)總結了秦巴山區(qū)地質(zhì)災害的現(xiàn)狀。秦巴山區(qū)地質(zhì)災害以滑坡、崩塌為主，區(qū)內(nèi)由采礦活動引發(fā)的地質(zhì)災害及隱患點112處，其中地面塌陷13處，地裂縫15處，崩塌13處，滑坡15處，泥石流56處，以泥石流為主。

(3)提出了采礦活動引發(fā)的地質(zhì)災害發(fā)育類型：采礦覆巖劇烈變形致災型，采礦覆巖緩慢變形致災型，采礦廢渣與降雨耦合致災型和露天邊坡變形致災型。

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*收稿日期：2015-11-26修回日期：2016-01-20

基金項目：國家重點基礎研究(“973”)計劃(2013CB227900)；中國地質(zhì)調(diào)查局“西北地區(qū)礦產(chǎn)資源集中開采區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查(1212011220219)

第一作者簡介：陳建平(1987-)，男，陜西石泉人，碩士，工程師，主要從事礦山地質(zhì)環(huán)境保護與地質(zhì)災害防治工作.E-mail：582941450@qq.com

中圖分類號：X43

文獻標志碼：A

文章編號：1000-811X(2016)03-0110-04

doi:10.3969/j.issn.1000-811X.2016.03.018

Study on Geological Hazard Formative Mode of the Mineral Resources Exploration Area in Qinling- Bashan Mountains

CHEN Jianping，F(xiàn)AN Limin，LI Cheng，NING Jianmin，DU Jiangli and ZHENG Miaomiao

(GeologicalEnvironmentMonitoringStationinShaanxiProvince，Xi’an710054，China)

Abstract:The geological environment is fragile in Qinling- Bashan Mountains, and combine with the mining engineering activities, geological hazard takeplacefrequently. The currentresearches on geological hazard in mineral resources exploitation area are less.This paper expounded the current situation of mineral resources and exploitation in Qinling- Bashan mountains, the mining are mainly mini-type dimensions, mining class are mainly metal minerals, building materials and non-metallic mineral, mining method are mainlyopen pit mining; summarized the development situation ofgeological hazard,and which caused by mining activities of in Qinling- Bashan mountains, the geological hazard caused by mining activity is mainly debris flow. Then four kinds of modes were put forward: intense deformation caused by mining overburden rock, slow deformation caused by mining overburden rock,the coupling of mining waste residue and rainfall,and the deformation of open pit slope; and enumerated some typical geological hazard. It has great significance to the prevention and control of geological hazard in mineral resources exploration area.

Key words:Qinling- Bashan Mountains；Geologic Hazard；Formative Mode of Geological Hazard；Exploration Area of Mineral Resources；High Intensity Mining

陳建平，范立民，李成，等.秦巴山區(qū)礦產(chǎn)資源開采區(qū)地質(zhì)災害致災模式研究[J].災害學, 2016,31(3):110-113.[CHEN Jianping，F(xiàn)AN Limin，LI Cheng，et al.Study on Geological Hazard Formative Mode of the Mineral Resources Exploration Area in Qinling- Bashan Mountains[J].Journal of Catastrophology, 2016,31(3)：110-113.]