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        礦山地質(zhì)災(zāi)害形成原因及治理措施

        2019-02-09 10:51:51何云峰
        世界有色金屬 2019年6期
        關(guān)鍵詞:危害特征工程

        何云峰

        (1.甘肅省地下水工程與地?zé)豳Y源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,甘肅 蘭州730000;2.甘肅省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院,甘肅 蘭州 730000)

        陡峭的地形,充沛的水源及堆積在流域中的大量松散固體物質(zhì),是地質(zhì)災(zāi)害形成的基本條件。研究區(qū)流域面積0.97km2,主溝長2.17km,流域相對高差320m,流域形狀呈“羽毛”形,較為利于匯水。流域山地以中山為主,山勢陡峭,溝床平均縱坡降147‰,谷底較為狹窄,寬3~8m,溝道內(nèi)堆積了大量的泥石流沖積物,存在溝道淤積現(xiàn)象,并形成多處跌水陡坎。谷底下游溝谷部分地段呈“U”字型,溝谷寬度多在15m以上。

        堆積區(qū)呈扇狀,直對洮河,坡度3—7°之間。研究礦區(qū)周邊建有學(xué)校及居民房屋等。綜上所述,陡峭的地形條件為泥石流具備了較大的勢能,為礦山地質(zhì)災(zāi)害的形成提供了有利的地形條件。

        1 地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生地分區(qū)特征

        流通區(qū)位于下游,面積0.02km2,占流域總面積的2.1%,溝谷形態(tài)為“U”形谷。溝道順直,局部寬度大于20m,以過流為主。由于流通區(qū)短,因而地質(zhì)災(zāi)害常常來勢兇猛,暴發(fā)后成災(zāi)率較高。

        堆積區(qū)位于溝口呈扇狀分布,由一早期堆積扇和現(xiàn)狀堆積扇所組成。早期堆積扇所處位置現(xiàn)為下岷縣寨子礦床處,礦床周邊各類房屋建筑物密布,地表形態(tài)不太明顯。該堆積扇長約200m,寬100m~150m,比降7%,面積0.03km2。堆積形態(tài)由主溝出山口向前緣及兩側(cè)緩狀,堆積扇表面的原始形態(tài)因?yàn)榈V區(qū)在建道路已被破壞?,F(xiàn)狀堆積扇位于洮河一級(jí)階地上,長約180m,寬200m~300m,面積0.039km2。受后期水流切割、侵蝕形成,地形縱、橫向起伏不大,坡度2°~4°。堆積物主體由,塊石、角礫及砂土構(gòu)成,平均厚達(dá)0.2m~0.5m。

        2 礦山地質(zhì)災(zāi)害的形成過程與流動(dòng)特征

        易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域內(nèi)的固體松散物質(zhì)主要集中在主溝兩側(cè)溝道堆積物與溝岸的松散坡積體上,暴雨期間,雨水順陡峻的坡面而下,并沖刷攜帶坡面松散物質(zhì)沿程沖蝕主溝道物質(zhì),特別是主溝中游、下游集中分布的崩塌等松散物質(zhì)的沖蝕匯入,流體內(nèi)的泥沙和石塊含量不斷增大,迅速加大了災(zāi)害的重度及流量,從而形成大規(guī)模地質(zhì)災(zāi)害。流量較大的地質(zhì)災(zāi)害通常具有流量大、匯流大的特征,從岷縣寨子礦床周邊居住居民得知,礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生前期,泥沙總體呈持續(xù)流動(dòng)特征,礦體邊坡經(jīng)沖刷沖刷聚積在一起,這一過程中未出現(xiàn)斷流現(xiàn)象,僅是連雨天時(shí)泥沙的流速、性質(zhì)及流量產(chǎn)生變化。礦區(qū)周圍開挖一些排洪溝,隨雨水所攜帶的泥沙會(huì)通過這些排洪溝排出,可加快其排洪速度。

        3 地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生后的危害特征

        礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的形成、徑流及堆積特征分析,結(jié)合其歷史災(zāi)害的特點(diǎn),總結(jié)出岷縣寨子礦區(qū)大規(guī)模地質(zhì)災(zāi)害的危害特征。危害區(qū)主要是溝口堆積區(qū),危害方式以沖毀、淤埋為主:

        ①?zèng)_毀危害:區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害具有強(qiáng)大的沖毀能力,泥沙沖出溝口后,受狹窄的溝道限制,迅速漫過溝道,沖毀所研究礦區(qū)兩側(cè)的居民房屋、道路及耕地。②淤埋危害:淤埋危害是最常見的危害方式,也是破壞力巨大的危害,據(jù)調(diào)查,礦區(qū)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害往往來不及排泄越過溝道后,大量的泥沙石塊停留下來,淤埋溝口開采井口及礦山建筑。

        4 地質(zhì)災(zāi)害形成原因及發(fā)展趨勢分析

        地質(zhì)災(zāi)害發(fā)展具有一定的波動(dòng)性,其所處的階段性受諸多因素的影響,在礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害形成的三個(gè)基本條件中,地形條件的變化比較緩慢。地質(zhì)災(zāi)害發(fā)展處于逐步增強(qiáng)的趨勢主要基于以下三個(gè)方面:

        (1)區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)不斷隆升,溝谷下切侵蝕及溯源侵蝕強(qiáng)烈,溝岸不斷擴(kuò)展,溝谷本身處在發(fā)展期,這為泥石流的不斷發(fā)育提供了基礎(chǔ)條件。

        (2)隨著溝谷的不斷下切侵蝕及側(cè)向侵蝕,礦區(qū)邊坡體的穩(wěn)定性被破壞,造成礦體的滑塌,潛在儲(chǔ)量巨大。

        (3)隨著岷縣寨子礦區(qū)的持續(xù)開采及建設(shè),地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的危害程度將不斷提高。

        總之,受以上各種因素的影響,岷縣寨子礦區(qū)的發(fā)生頻率將增高,大規(guī)模的地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的可能性增大,其危害程度也在不斷增大。

        5 治理工程措施建議

        通過綜合分析岷縣寨子礦區(qū)的形成條件、發(fā)育特征,危害方式等因素基礎(chǔ)上,根據(jù)治理的目的、任務(wù)及原則,綜合分析區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的形成條件,運(yùn)移、堆積、危害特征,并考慮實(shí)際的治理工程費(fèi)用,本次岷縣寨子礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害治理工程措施包括:攔擋工程、排導(dǎo)工程。

        5.1 攔擋工程

        通過攔擋壩攔蓄泥沙,抬高壩前的溝床侵蝕面,增加兩岸溝坡穩(wěn)定性,以較好地穩(wěn)固滑坡、崩塌、坡面松散堆積體,這是地質(zhì)災(zāi)害治理中常采用的措施,其工法成熟,經(jīng)驗(yàn)豐富。同時(shí),它還能拓寬溝床寬度,調(diào)緩溝床比降,減輕水流對溝岸的沖刷,從而可大大降低水流沖蝕搬運(yùn)能力,最終減少礦體邊坡沖刷下來的泥沙含量和流量。

        綜合考慮主溝地形、溝道兩側(cè)松散物質(zhì)、攔沙庫容、攔擋作用、壩間距及壩基、壩肩巖土性能,尤其是壩肩穩(wěn)定性等因素的基礎(chǔ)上,對壩址進(jìn)行了認(rèn)真選擇。建立成攔擋防護(hù)體系,減少地質(zhì)災(zāi)害所帶來固體物質(zhì)來源及流量,減輕下游排導(dǎo)溝壓力的目的。

        5.2 排導(dǎo)工程

        排導(dǎo)措施也是礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治工程中經(jīng)常采用的方法之一,其優(yōu)點(diǎn)主要是施工簡單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用,安全可靠,排泄效果良好。

        針對本次治理對象岷縣寨子礦區(qū),根據(jù)現(xiàn)有礦體堆積現(xiàn)狀、溝槽寬度、地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時(shí)可能翻越位置等,在堆積區(qū)根據(jù)現(xiàn)有溝道布置雙側(cè)排導(dǎo)溝護(hù)堤工程。約束流動(dòng)方向,防治漫流、淹埋災(zāi)害,保護(hù)礦區(qū)周邊人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全,達(dá)到將攔蓄后的洪水安全、順暢地排泄至洮河的目的,并能防止地質(zhì)災(zāi)害對道路的直接沖擊破壞。

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