羅 帥，梁倍源

（浙江省第四地質(zhì)大隊(duì)，浙江 紹興 312000）

礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)，不僅提高人民的生活水平，也帶動(dòng)了地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平的提高。但礦山開(kāi)發(fā)也面臨一定問(wèn)題，尤其在地質(zhì)環(huán)境方面存在嚴(yán)重的弊端。在礦山開(kāi)發(fā)過(guò)程中，由于一味追求經(jīng)濟(jì)效益，不科學(xué)的開(kāi)采策略以及技術(shù)手段的欠缺，導(dǎo)致礦山周邊地質(zhì)環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)被破壞，嚴(yán)重影響周邊居民的生活，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)此，需要采取有效的保護(hù)和治理措施，恢復(fù)礦山周邊的地質(zhì)和生態(tài)環(huán)境。為制定高效、有針對(duì)性的治理恢復(fù)措施，需要確定礦山地質(zhì)災(zāi)害的形成條件以及發(fā)展規(guī)律，了解礦山地質(zhì)災(zāi)害的影響因素和破壞程度的差異性，提前對(duì)不同類(lèi)型的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行預(yù)警，最大程度地降低地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)和破壞力，減少礦山地質(zhì)災(zāi)害帶來(lái)的危害[1]。因此，本文對(duì)礦山地質(zhì)災(zāi)害形成條件以及發(fā)育規(guī)律進(jìn)行研究，為地質(zhì)防護(hù)和治理提供理論參考。

1 礦山地質(zhì)災(zāi)害形成條件

根據(jù)對(duì)以往礦山地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查和研究，可將其形成條件區(qū)分為自然因素和人為因素，多數(shù)情況下，地質(zhì)災(zāi)害是在二者共同作用下形成的，下面對(duì)其進(jìn)行具體說(shuō)明。

1.1 河流侵蝕作用

礦山的地層演變與地質(zhì)構(gòu)造的形成，離不開(kāi)河流和坡谷的演變。在河流不斷侵蝕的過(guò)程中，會(huì)誘發(fā)滑坡和崩塌等地質(zhì)災(zāi)害。根據(jù)地層運(yùn)動(dòng)時(shí)期，可以將河流侵蝕作用，分為以下三種類(lèi)型：下方侵蝕、側(cè)方侵蝕和溯源侵蝕。在地層向上運(yùn)動(dòng)階段，侵蝕進(jìn)準(zhǔn)面下降，此時(shí)下方侵蝕作用為主導(dǎo)；在地層穩(wěn)定階段，側(cè)方侵蝕作用為主導(dǎo)；在上述兩個(gè)階段中，均有溯源侵蝕作用對(duì)地層產(chǎn)生影響。側(cè)方侵蝕作用對(duì)坡谷造成強(qiáng)烈的沖擊力，坡體受到?jīng)_擊作用力，當(dāng)所受的沖擊作用力大于坡體抗滑力時(shí)，坡體易出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象從而導(dǎo)致滑坡災(zāi)害[2]。下方侵蝕作用不斷向下沖刷河道和坡谷，形成的裂隙陡峭且狹窄，易出現(xiàn)崩塌災(zāi)害。溯源侵蝕作用導(dǎo)致河流源頭不斷向礦山中心區(qū)域延伸，切割坡谷平坦區(qū)域地層，切割速度快，進(jìn)而誘發(fā)滑坡災(zāi)害。

1.2 降雨作用

降雨作用對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的形成具有重大影響，其作用機(jī)理主要為以下幾種類(lèi)型。首先，降雨增加坡體重量，在降雨量高的區(qū)域，容易出現(xiàn)滑坡災(zāi)害。降雨量減少了坡體自身的力學(xué)強(qiáng)度，承重能力和抗滑能力下降，隨降雨量的滲入，坡體滑落的概率增加。其次，礦山地層中常發(fā)育節(jié)理和裂隙等結(jié)構(gòu)，為礦產(chǎn)資源提供富集空間和流動(dòng)通道，同時(shí)也為降雨滲入礦山地層提供通道，并經(jīng)由此過(guò)程形成地下水。隨著降雨滲透作用，雨水與地下水產(chǎn)生水動(dòng)力壓力，并作用于坡體與圍巖裂隙，當(dāng)裂隙貫穿量過(guò)大時(shí)，出現(xiàn)滑坡災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)增大。然后，雨水滲透進(jìn)地表，進(jìn)一步軟化泥化夾層等軟弱結(jié)構(gòu)層，導(dǎo)致坡體和圍巖的穩(wěn)定性下降，加劇堆積層滑坡的風(fēng)險(xiǎn)。最后，經(jīng)過(guò)降雨補(bǔ)給作用，礦山地區(qū)地下水達(dá)到新的平衡，地下水通過(guò)遷移作用，形成不穩(wěn)定飽和帶，降雨量過(guò)大時(shí)，不穩(wěn)定飽和帶含水量增大，易形成泥石流災(zāi)害。

1.3 凍融作用

在水文地質(zhì)影響因素中，凍融作用對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的形成具有周期性影響?，F(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，礦山地區(qū)溫度回升時(shí)，有可能出現(xiàn)黃土災(zāi)害。其原因在于，溫度較低的階段，液態(tài)水會(huì)以固態(tài)冰的狀態(tài)長(zhǎng)期賦存于礦山地層中，由于凍結(jié)作用使礦山坡體和圍巖的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，坡體和圍巖體積膨脹變大，節(jié)理和裂隙等地質(zhì)結(jié)構(gòu)擴(kuò)張。隨溫度升高，固態(tài)冰熔化為液態(tài)水狀態(tài)，固態(tài)時(shí)期形成的裂隙通道，加速了液態(tài)水滲透，同時(shí)破壞了原有的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，使坡體和圍巖強(qiáng)度降低，增大黃土災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。

1.4 地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)

礦山地區(qū)資源的形成與富集離不開(kāi)地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，一些幅度巨大的構(gòu)造活動(dòng)具有繼承性的表現(xiàn)。從宏觀構(gòu)造格局上看，地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)在礦山地區(qū)形成隆起單元和斷陷單元，礦產(chǎn)資源多形成于斷陷單元包圍的區(qū)域。從演化時(shí)間上看，地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)一般較為緩慢，這一類(lèi)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害形成的影響較小。但差異性升降運(yùn)動(dòng)和地震動(dòng)力荷載是形成地質(zhì)災(zāi)害的主要原因。

斷裂帶附近地層具有巨大的落差，為滑坡和崩塌等災(zāi)害發(fā)育提供了結(jié)構(gòu)空間。地震產(chǎn)生動(dòng)力荷載，驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)松散的坡體和圍巖滑落，粉粒級(jí)顆粒在達(dá)到飽和含水量后，在地震動(dòng)力作用下，易在地下淺水位和隔水層滑動(dòng)，進(jìn)而形成滑坡災(zāi)害。

1.5 礦山工程建設(shè)與開(kāi)采

除了上述自然因素外，人類(lèi)活動(dòng)也是地質(zhì)災(zāi)害形成的主要原因，具體包括礦山工程建設(shè)與礦山開(kāi)采等。礦山坡腳開(kāi)挖卸載和坡頂承重堆積等活動(dòng)，是工程建設(shè)形成地質(zhì)災(zāi)害的主要形式。

礦山工程受到礦區(qū)地形條件的限制，通常在斜坡和兩側(cè)坡谷搭建房屋，并且礦山工程使用大型設(shè)施設(shè)備，體積和重量都較大，在一定程度上增加了坡體的重量[3]。在礦產(chǎn)資源持續(xù)開(kāi)采的過(guò)程中，礦山內(nèi)部形成臨空面和采空區(qū)，破壞礦山內(nèi)部的原始應(yīng)力平衡，使應(yīng)力分布嚴(yán)重不均勻。在此條件下，受到外力作用、持續(xù)降雨和地表水滲透的影響，容易形成崩塌、滑坡和泥石流等災(zāi)害。除此之外，為保障礦山工程的持續(xù)進(jìn)行，還需要建設(shè)運(yùn)輸?shù)V山資源的交通道路，其路線(xiàn)一般按河岸和坡谷走向進(jìn)行規(guī)劃。為形成運(yùn)輸通道，需要挖掘坡體和坡腳，形成高陡邊坡具有不穩(wěn)定性，有潛在的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。尾礦區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)松散，形成大量人工邊坡，支護(hù)措施較少，不利于斜坡的穩(wěn)定性。

2 礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育規(guī)律

2.1 地質(zhì)災(zāi)害的空間展布規(guī)律

根據(jù)搜集的野外地質(zhì)調(diào)查資料，可以看出地質(zhì)災(zāi)害在空間上，具有明顯的分布特征和規(guī)律，通常情況下，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生在河流帶線(xiàn)狀區(qū)域和斷裂帶分段區(qū)域內(nèi)，并且在河流上、中、下游的分布情況不同。在河流上游區(qū)域，地塊隆起明顯，河谷下切作用強(qiáng)烈，發(fā)育有大型堆積體和滑坡帶，地質(zhì)災(zāi)害整體以滑動(dòng)變形為主。河流中游區(qū)域，地形以高山、峽谷和盆地為主，呈階地式形狀發(fā)展，地質(zhì)災(zāi)害的形成與人類(lèi)工程活動(dòng)密切相關(guān)，主要發(fā)生斷裂和崩塌等災(zāi)害。河流下游區(qū)域，地層相對(duì)高差較小，一般出現(xiàn)小規(guī)模的滑坡災(zāi)害。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，大型地質(zhì)災(zāi)害集中巖河流發(fā)育，造成這種現(xiàn)象的原因在于河流臨空面為地層變形和運(yùn)動(dòng)提供了空間。特別在強(qiáng)烈抬升區(qū)，受到流體快速下切作用的影響，坡體和圍巖向臨空面回彈，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)巖體抗拉強(qiáng)度時(shí)，礦上坡體內(nèi)部出現(xiàn)拉張裂隙，導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害的出現(xiàn)。斷裂帶為地質(zhì)災(zāi)害的形成提供了移動(dòng)空間，隨著與斷裂帶距離的增大，地質(zhì)災(zāi)害出現(xiàn)的次數(shù)和規(guī)模都逐漸減少。

由上述分析可知，地質(zhì)災(zāi)害在空間上與距河流和斷裂帶的距離有關(guān)，坡度和起伏度高的區(qū)域，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的頻率相對(duì)較高。

2.2 地質(zhì)災(zāi)害的時(shí)間展布規(guī)律

為研究地質(zhì)災(zāi)害的時(shí)間展布特征和規(guī)律，以某礦區(qū)為研究對(duì)象，統(tǒng)計(jì)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生次數(shù)和時(shí)間，如圖1所示。

圖1 地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時(shí)間分布圖

根據(jù)圖1可知，礦山地質(zhì)災(zāi)害表現(xiàn)出明顯的時(shí)間分布規(guī)律。地質(zhì)災(zāi)害主要集中發(fā)生在2016年7～12月份，這是由于7～8月份為該地區(qū)的主汛期，持續(xù)性降雨和強(qiáng)降雨較多。通過(guò)上文對(duì)地質(zhì)災(zāi)害形成條件的研究可知，河流侵蝕作用和降雨作用是產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害的主要因素，因此，在2016年7～12月份，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生次數(shù)最多，顯著高于其他年份。在2015年和2017年的1～6月份，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生次數(shù)也較少。綜合上述分析，地質(zhì)災(zāi)害在空間和時(shí)間分布上均具有一定規(guī)律性，根據(jù)不同階段特征，可采取有針對(duì)性多措施對(duì)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行預(yù)防和治理。

3 結(jié)語(yǔ)

本文主要研究了礦山地質(zhì)災(zāi)害的形成條件和發(fā)育規(guī)律，為地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防和治理提供參考依據(jù)。本文研究雖然取得一定成果，但還存在不足之處，后續(xù)可進(jìn)行更加深入的研究。由于礦山地質(zhì)條件復(fù)雜多變，為準(zhǔn)確分析其發(fā)育過(guò)程和特征，需要建立準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)體系和模型，未來(lái)可對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生次數(shù)較多的區(qū)域，建立災(zāi)害預(yù)警和評(píng)估模型，得到準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)結(jié)果，提升礦山工程安全性。