李明玉

(廣西壯族自治區(qū)桂林水文工程地質(zhì)勘察院，桂林 541002)

目前，我國處于一個經(jīng)濟高速增長的時代，而在資源開發(fā)過程中出現(xiàn)了地質(zhì)環(huán)境破壞、環(huán)境污染等諸多問題，尤其是礦山開采，若不對開采過程中造成的地質(zhì)環(huán)境破壞及時恢復治理，那必將導致我們生存的美麗家園變得千瘡百孔。為了加強對礦山地質(zhì)環(huán)境的保護管理，減少礦產(chǎn)資源勘查開采活動造成的礦山地質(zhì)環(huán)境破壞，保護人民生命和財產(chǎn)安全，促進礦產(chǎn)資源的合理開發(fā)利用和經(jīng)濟社會、資源環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，國土資源部第44號令《礦山地質(zhì)環(huán)境保護規(guī)定》第三十六條“本規(guī)定實施前已建和在建礦山，采礦權人應當依照本規(guī)定編制礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復治理方案，報原采礦許可證審批機關批準，并繳存礦山地質(zhì)環(huán)境恢復治理保證金”。而在前期礦山地質(zhì)環(huán)境恢復治理報告的編制中，地下開采礦山的采空區(qū)影響范圍內(nèi)的地表移動及變形的計算及評估是其中的一項重要工作。廣西資源縣鎢礦便是一典型的地下開采礦山，雖然地表破壞面積不大，卻在開采過程中形成的采空區(qū)對地表的地質(zhì)環(huán)境構成了較大的威脅。因此，對具有代表性的地下采空區(qū)進行計算和評價，便成為了該報告編制的一項重要內(nèi)容。

1 礦區(qū)代表性礦床及其特征

A1-1號礦體：礦體走向長度360 m，出露地表長70 m，出露標高669.71～690.50 m。中部礦體延深172 m，北部延深115 m，南部延深30 m。深部控制最低標高599.28 m，最大垂深115 m。礦體傾向南西235°～250°，傾角較陡，一般48°～65°，深部傾角變緩至12°～46°。礦體厚度一般1.08～3.91 m，最厚8.07 m，平均2.329 m。礦石類型以鎢石英角巖為主，局部為含鎢蝕變泥質(zhì)粉砂巖，沿走向至兩端逐漸過渡為含白鎢礦石英角巖，目前該礦體大部地段已采空，僅中部部分礦體尚未開采。

A2-1號礦體：礦體走向最大長度510 m，分兩段出露于地表：北西段露頭長160 m，出露標高638.59～579.32 m；中部露頭長200 m，出露標高679.71～721.07 m。經(jīng)坑道證實，礦體在深部即連為一體。礦體中部延深大兩端小，中部延深115～150 m，兩端延深62～70 m，深部礦體控制最低標高363.44 m，最大垂深80 m。礦體傾向南西226°～258°，僅在南東局部地段變?yōu)?61°～278°，傾角由地表至深部由陡變緩，地表傾角25°～70°，深部20°～29°。礦體厚度0.49～6.07 m，平均厚度3.99 m，目前深部尚剩余邊緣殘礦。

A1-1、A2-1礦體分布位置關系如圖1、圖2所示。

圖1 A1-1、A2-1礦體分布位置關系示意圖

2 礦山主要巖體工程地質(zhì)類型與特征

薄-厚層狀較堅硬板巖、砂巖夾較軟泥質(zhì)砂巖、砂質(zhì)泥巖、頁巖巖組：由泥盆系中統(tǒng)信都組(D2x)、寒武系邊溪組(∈b)和清溪組(∈q)組成。巖性為砂巖、炭質(zhì)板巖、泥質(zhì)砂巖、砂質(zhì)泥巖、頁巖等。砂巖、炭質(zhì)板巖為較硬巖，薄-厚層狀，淺部中等風化，巖石完整性較好，強度較高，其抗壓強度為30～45 MPa；泥質(zhì)砂巖、砂質(zhì)泥巖均屬較軟巖，強度較低，其抗壓強度為15～25MPa；頁巖為軟巖，薄層狀，抗風化能力差，風化強烈，淺部出露均為強風化狀，強度8～15 MPa。本巖組為硬軟相間的巖石組合，淺部巖石風化強烈?guī)r石破碎或呈碎石土狀，層理隱約可見，風化厚度較大，為5～10 m，風化層結構松散，經(jīng)地表水下滲及地下水浸潤后易發(fā)生軟化、崩解而形成地質(zhì)災害。

塊狀堅硬花崗巖巖組：為加里東期花崗巖(γ3)中粒黑云母花崗巖，呈巖基產(chǎn)出。該巖組風化厚度約35～40 m，淺部出露均為全風化砂質(zhì)土及強風化狀，其中全風化砂質(zhì)土厚約4～6 m，較為松散，強風化層裂隙發(fā)育，局部巖體形成孤石與土混合，力學強度較低。

圖2 A1-1、A2-1礦體分布位置關系示意圖

3 典型礦體采空區(qū)地面沉陷地質(zhì)災害的計算和評價

地下礦體被采空后，地表可能下沉變形，因此，需要對礦體進行地表移動與變形值預計。地表移動與變形值的預計及參數(shù)求取方法參考廣西地方標準《廣西壯族自治區(qū)建設項目地質(zhì)災害危險性評估規(guī)程》(DB45/T382-2006)附錄G 礦山地表移動與變形值的預計及參數(shù)求取方法中介紹的方法進行計算。

據(jù)礦山設計地下開采情況、可能形成的采空區(qū)的分布特征及規(guī)模，對礦山所設計開采的礦體進行地表移動與變形值預計。根據(jù)礦山以往資料及開采設計，將各礦體不同開采中段、開采礦房參數(shù)進行計算。采用《建設項目地質(zhì)災害危險性評估規(guī)程》(廣西壯族自治區(qū)地方標準DB45/T382-2006)附錄G中的相關公式，將各參數(shù)代入公式對本礦山采空區(qū)地表移動與變形值進行計算如下：

(1)

(2)

下沉系數(shù)：q=0.5×(0.9+P)

(3)

主角影響角正切：

tanβ=(D-0.003 2H)(1-0.003 8α)

(4)

(5)

水平移動系數(shù)：b=0.3×(1+0.008 6α)

(6)

最大下沉值(mm/m)：

(7)

(8)

(9)

最大水平移動值(mm):εcm=b·wcm

(10)

最大水平變形值(mm/m):

(11)

按上述公式及計算方法，計算得各礦體各中段采空區(qū)地表移動與變形值計算結果見表1、表2。

4 礦山地表移動與變形值計算計算成果評述

按《土地復墾方案編制實務》(2011年7月)沉陷土地破壞程度分級參考標準中林地破壞程度分級標準見表3。

參照表3，從本礦山開采地面變形參數(shù)計算結果表可知：

A1-1號礦體：+600 m中段各計算值對應為輕度；+612 m中段最大水平變形值達中度，其余計算值對應輕度；+645 m中段最大傾斜值及水平變形值達中度，其余計算值對應輕度。

表1 A1-1號礦體采空區(qū)地面沉陷地質(zhì)災害危險性預測計算結果

表2 A2-1號礦體采空區(qū)地面沉陷地質(zhì)災害危險性預測計算結果

表3 林地、草地破壞程度分級標準

注：附加傾斜指受采礦沉陷影響而增加的傾斜(坡度)；任何一項指標達到相應標準即認為土地破壞達到該破壞等級。

A2-1號礦體：+630 m、+645 m中段最大傾斜值及水平變形值均達中度，其余計算值對應輕度。

據(jù)上述計算結果，預測評估礦山采礦過程引發(fā)采空區(qū)地面沉陷的可能性大，山頂附近無永久建筑物，下沉值不大，均為輕度，主要對植被、地形地貌造成影響，局部形成高度不大的坡坎，如防治不及時也可能由于地面局部下沉變形引發(fā)小規(guī)?；隆⒌孛媪芽p?？傮w上對周邊環(huán)境危害程度小，危險性中等。

由于地面沉陷區(qū)位于山體斜坡地段，變形主要以水平移動為主，下沉值不大，總體上對地表植被及土地資源破壞影響不大，不會影響土壤結構及性質(zhì)，對現(xiàn)有植被破壞不大，故地下采空地面沉陷區(qū)不列為土地資源破壞區(qū)。沉陷區(qū)范圍內(nèi)只需要填補裂縫、局部邊坎適當調(diào)整地形坡度。

5 結語

“金山銀山不如綠水青山”，環(huán)境保護、環(huán)境治理已上升到了國策的高度。礦山開采本是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要支撐環(huán)節(jié)，不可或缺。因此，將礦山開采和礦山地質(zhì)環(huán)境恢復治理有機地統(tǒng)一起來，這個便是今后礦山企業(yè)工作的一個新常態(tài)。要做好礦山地質(zhì)環(huán)境恢復治理工作，礦山開采前期評估是重要的一環(huán)。對于地下開采的礦山，地表破壞面積相對露天開采的礦山小了很多，但由于地下采空區(qū)的存在，采空區(qū)影響范圍內(nèi)的地表移動及變形成為了評估工作的一個重點。本文所述礦山便是一典型的地下開采礦山，而采空區(qū)影響范圍內(nèi)分布有農(nóng)田耕地及散落民居，地下采空區(qū)的影響評價顯得尤為重要，該礦山采空區(qū)影響范圍內(nèi)的地表移動變形的計算及評估為具有一定的代表性，對相似礦山地質(zhì)環(huán)境恢復治理的評估工作具有一定的借鑒意義。