王 躍,高 山
(貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局,貴州 貴陽 550002)
貴州是全國地災(zāi)最嚴(yán)重區(qū)域和重點防治區(qū),全省現(xiàn)有地質(zhì)災(zāi)害隱患點1萬余處,圍繞地質(zhì)災(zāi)害隱患點的變形特征及影響因素進(jìn)行專業(yè)監(jiān)測,提升預(yù)警能力,對隱患點進(jìn)行有效管控,最大限度保護(hù)人民生命財產(chǎn)安全。營河村地質(zhì)災(zāi)害最早發(fā)現(xiàn)于2017年6月,由于早期不規(guī)范采礦活動形成采空區(qū)引起上覆巖體結(jié)構(gòu)破壞,長期受雨水沖刷破壞并堆積,大量山體滑塌堆積在礦區(qū)兩側(cè)沖溝內(nèi),嚴(yán)重威脅著周圍環(huán)境與人們的生命財產(chǎn)安全,潛在經(jīng)濟損失約5000萬元。本文以營河村地質(zhì)災(zāi)害自動化監(jiān)測方案設(shè)計為例,探討類似地質(zhì)災(zāi)害的自動化監(jiān)測方法,提供科學(xué)的防治措施。
礦區(qū)內(nèi)整體地形北東高,南西低,地形相對高差約300m。地形坡度20°~60°,坡度較陡,地貌類型為溶蝕—侵蝕低中山河谷地貌。
礦區(qū)內(nèi)地表出露的主要礦層為第四系(Q)、二疊系峨眉山玄武礦(P2β)、二疊系中統(tǒng)棲霞組—茅口組(P2q+m)。區(qū)內(nèi)大地構(gòu)造屬揚子準(zhǔn)地臺黔北臺隆六盤水?dāng)嘞萃幈蔽飨驑?gòu)造地質(zhì)變形區(qū),礦區(qū)內(nèi)斷層構(gòu)造不發(fā)育。巖體節(jié)理發(fā)育一般,玄武礦柱狀節(jié)理發(fā)育。物源成分主要為第四系風(fēng)化堆積物。
礦區(qū)屬低緯度亞熱帶溫涼濕潤氣候,具有低緯度高海拔高原季風(fēng)氣候特點,冬季寒冷、夏季溫涼、雨熱同季、冬春干旱、夏秋潮濕。年平均氣溫13.4℃,極端最低氣溫-15.3℃,極端最高氣溫32.3℃,穩(wěn)定在10℃以上的日數(shù)138天。年降水量960mm,最大年降水量1436.5mm,最少年僅665.9mm,干濕季節(jié)明顯,五至十月(濕季)降水量占全年的88%。境內(nèi)發(fā)育一條河流—營河,為一季節(jié)性河流,源頭呈樹枝狀,由北東向南西徑流。營河徑流主要來自降水,地下水補給次之,徑流不穩(wěn)定,最終匯入馬擺河。
根據(jù)區(qū)內(nèi)的礦層巖性、含水介質(zhì)及地下水動力條件,地下水類型主要為第四系松散孔隙水。礦區(qū)內(nèi)地下水主要靠大氣降水的滲入補給,受重力作用,沿松散孔隙及基巖裂隙、溶蝕裂隙中向下運移,并向地形切割深處由北東向南西徑流,最終在地形低洼處排泄出地表,大部分補給入地表河流中。
因此,降雨是觸發(fā)該地質(zhì)災(zāi)害的重要條件。
營河村地質(zhì)災(zāi)害位于麻乍鎮(zhèn)營河村五組,發(fā)生于2017年6月11日,地質(zhì)災(zāi)害位于營河左岸,平面形態(tài)呈“Y”字型,由兩條分別為165°和230°方向的兩條沖溝匯聚而成。溝口至主河道距離約150m,流動方向分別為165°、230°。溝口扇形地完整性20%,發(fā)展趨勢為淤高。扇長約300m,扇寬約200m,擴散角約40°。補給段長度比約20%,流域面積約3km2。山體坡度約45°,松散物儲量約6000m3/km2,均厚約1.2m。沖出方量約12000m3。
該地質(zhì)災(zāi)害每年均會發(fā)生,方量隨雨水量的大小而不同。礦區(qū)植被覆蓋較差致巖體風(fēng)化剝蝕嚴(yán)重,且地形坡度陡(20°~60°),相對高差大(50m~500m),為地質(zhì)災(zāi)害的形成提供了充足的物源區(qū)。地質(zhì)地貌條件為山高坡陡,且具備“V”字型溝谷地貌,溝口開闊并于河道交匯,為地質(zhì)災(zāi)害的形成提供了良好的流通區(qū)。且形成礦區(qū)河流沖刷嚴(yán)重,為礦山地質(zhì)災(zāi)害的運移空間清空了障礙。礦區(qū)匯水面積大,在強降雨及暴雨來臨時由兩溝匯聚于溝口,為礦山地質(zhì)災(zāi)害的形成提供了動力條件。
根據(jù)《貴州省地質(zhì)災(zāi)害專業(yè)監(jiān)測技術(shù)指南》[1](試行)要求,針對該地質(zhì)災(zāi)害隱患點特征分析,主要監(jiān)測產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害的影響因素和宏觀現(xiàn)象。即對地質(zhì)災(zāi)害形成區(qū)物源及災(zāi)害形成和運動過程中產(chǎn)生的次聲波、泥水位變化進(jìn)行監(jiān)測。監(jiān)測主要內(nèi)容為形成礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的物源區(qū)(固體物源、水源、降雨量)、流通區(qū)(泥水位、視頻)、堆積區(qū)(泥位視頻)及地質(zhì)災(zāi)害運動情況(泥位、次生)。
通過分析,該地質(zhì)災(zāi)害隱患點采用的監(jiān)測方法為自動雨量站、視頻監(jiān)控終端、礦體位置泥水位監(jiān)測儀、次聲監(jiān)測儀等[2]。自動測量站監(jiān)測:對礦山前期地質(zhì)災(zāi)害激發(fā)測量進(jìn)行監(jiān)測,用以判斷是否會啟動地質(zhì)災(zāi)害。采用有雨即存即報,定時上報,超過閾值加報的方式。視頻監(jiān)控終端監(jiān)測:對礦區(qū)內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害的運動過程進(jìn)行影像監(jiān)測,用以判斷地質(zhì)災(zāi)害是否形成。在有礦山供電的情況下,視頻監(jiān)測可利用光纖或ADSL進(jìn)行信號傳輸。在僅靠太陽能和蓄電池供電情況下,視頻監(jiān)測采用間斷供電的工作的模式。泥水位監(jiān)測:對地質(zhì)災(zāi)害在溝道流動過程中的稀碎泥水位變化進(jìn)行監(jiān)測,以判斷地質(zhì)災(zāi)害是否匯流。采用連續(xù)或定時采集(不低于1次/1分鐘),整點上報,超出閾值加報的方式。整點時刻(或每間隔2/3/6……小時)發(fā)送一次災(zāi)害位置數(shù)據(jù),在災(zāi)害位置值超過閾值時則實時發(fā)送數(shù)據(jù)。次聲監(jiān)測:對地質(zhì)災(zāi)害在形成和運動過程中產(chǎn)生的次聲波進(jìn)行監(jiān)測,用以判斷災(zāi)害是否形成。采用有人值守,不間斷采集的模式。平日數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)存卡中,定期人工取數(shù)據(jù),當(dāng)數(shù)據(jù)超過預(yù)設(shè)報警值時則啟用蜂鳴器喇叭報警。
通過上述監(jiān)測方法為受威脅群眾提供災(zāi)前預(yù)警,臨災(zāi)避險等預(yù)警訊號。監(jiān)測內(nèi)容和方法詳見表1。
表1 礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害專業(yè)監(jiān)測方法選取表
由自動雨量站監(jiān)測的雨量、泥水位監(jiān)測的數(shù)據(jù)等指標(biāo)確定,降雨量達(dá)到警報雨量閾值,同時參考災(zāi)害位監(jiān)測的數(shù)據(jù)等參數(shù)變化情況確定警示級別。根據(jù)警示級別加密專業(yè)監(jiān)測頻率,啟動應(yīng)急預(yù)案,劃定危險區(qū)和影響區(qū),組織危險區(qū)內(nèi)的施工人員迅速撤離避讓,組織應(yīng)急搶險。
監(jiān)測點的布置原則應(yīng)保證地質(zhì)災(zāi)害的礦區(qū)物源區(qū)、流通區(qū)、堆積區(qū)都得到有效控制。因該地質(zhì)災(zāi)害形成區(qū)為兩溝源頭,堆積區(qū)為兩溝交匯處,故而擬在兩溝源頭穩(wěn)固處布設(shè)自動監(jiān)測站各1臺、視頻監(jiān)控站各1處;在兩溝中地質(zhì)災(zāi)害形成區(qū)與礦山滑坡流通區(qū)交界處分別布設(shè)次聲監(jiān)測儀各1臺;在兩溝礦山滑坡流通區(qū)位置選擇合適位置布設(shè)災(zāi)害位置監(jiān)測儀各1臺。監(jiān)測點位布設(shè)見圖1。
圖1 監(jiān)測站點布設(shè)圖
(1)通過對地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測內(nèi)容和監(jiān)測方法的探討,該地質(zhì)災(zāi)害在貴州山區(qū)具有代表性,為同類監(jiān)測提供借鑒。
(2)采用自動雨量監(jiān)測站、視頻監(jiān)控終端、災(zāi)害位置監(jiān)測儀、次聲監(jiān)測儀對地質(zhì)災(zāi)害隱患點進(jìn)行監(jiān)測,為受威脅群眾提供災(zāi)前預(yù)警,臨災(zāi)避險等預(yù)警訊號。
(3)根據(jù)對地質(zhì)災(zāi)害隱患點的影響因素及宏觀現(xiàn)象進(jìn)行專業(yè)監(jiān)測,即提升預(yù)警能力,對隱患點進(jìn)行有效管控,又最大限度保護(hù)人民生命財產(chǎn)安全。