淺析老坡錳礦區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境及其地質(zhì)災(zāi)害防治

摘要：本文對礦區(qū)的地形地貌、地層、構(gòu)造、地下水等地質(zhì)環(huán)境作一些簡述。闡述了礦山地質(zhì)災(zāi)害情況，分析這些地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的原因及相關(guān)因素，并對其提出防治措施及建議。

關(guān)鍵詞：老坡錳礦；礦山；地質(zhì)環(huán)境；地質(zhì)災(zāi)害

引言

老坡錳礦區(qū)位于德保縣城南東部足榮鄉(xiāng)的老坡-孟棉村一帶。地處摩天嶺復(fù)式向斜北西翼，含礦層產(chǎn)于下三疊統(tǒng)北泗組中段含錳灰?guī)r及錳質(zhì)硅質(zhì)泥巖中，為錳帽型氧化錳礦石。礦床規(guī)模達(dá)中型。

礦山自1996年開采至2014年，大大小小采礦點(diǎn)達(dá)20多個，先后建設(shè)5個采區(qū)共17個露天采場進(jìn)行開采生產(chǎn)，均為露天機(jī)械開采。隨著采礦工作的延續(xù)，部分礦體受地質(zhì)、環(huán)境等因素影響而閉坑，目前剩下7個采場仍在開采中。

1.礦山地質(zhì)環(huán)境

1.1礦區(qū)自然地理條件

礦區(qū)為中低山陡坡地形，山巒巔連起伏，局部為巖溶地貌。山脈呈南西西～北東東向延伸，山地坡度在20～60°不等；海拔最高為雞冠山主峰905.00m，一般為490～720m，最低點(diǎn)老坡河下段415.00m，最大相對高差為490m，一般高差為100～200m。區(qū)內(nèi)植被發(fā)育，覆蓋廣泛。殘坡積層一般厚1～3米，局部大于3米。

礦區(qū)除最大的主干溝谷老坡河有常年的地表徑流外；支溝多為旱溝，山坡及坡下地表出露的滲水泉點(diǎn)甚少，山間溝谷水流量受雨季控制，雨季有水（流量為28升/秒），均向老坡河排泄。

本區(qū)地處亞熱帶，年平均氣溫18～21℃，最高37℃，最低-2.6℃。年平均降水量為1461.4mm；年降水的分配具有明顯的季候性特征，五～八月為雨季，十一月至次年三月為旱季。地表水多受采礦及人畜活動的污染，不能直接飲用；地下泉水露頭較多，飲用水可解決。

1.2地層

礦區(qū)出露地層為下、中三疊統(tǒng)、第四系。自下而上為：

（一）下三疊統(tǒng)馬腳嶺組：下部為灰色中層狀泥質(zhì)灰?guī)r夾中～厚層狀灰?guī)r及深灰色厚層狀～塊狀含燧石灰?guī)r夾深灰色薄～中層狀含硅質(zhì)灰?guī)r；中部淺色～灰色中～厚層狀灰?guī)r夾灰色中層狀泥質(zhì)灰?guī)r，局部夾黃灰色薄層狀泥灰?guī)r；上部灰色層狀含硅質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)條帶狀灰?guī)r竹葉狀灰?guī)r、淺灰～灰色中層狀狀扁豆?fàn)钅噘|(zhì)灰?guī)r，頂部常相變?yōu)榛摇罨疑珘K狀～角礫狀白云質(zhì)灰?guī)r。

（二）下三疊統(tǒng)北四組：為礦區(qū)之含錳巖系，自下而上可分為三段。第一段：下部為灰黃色薄～中層狀泥巖夾少量薄層硅質(zhì)巖、偶夾錳土條帶。上部為黃綠色，灰黃色，（風(fēng)化后呈灰白、灰黃色）中～厚層狀含錳質(zhì)泥巖、錳質(zhì)泥巖與粉砂質(zhì)泥巖互層，局部相變?yōu)楹i硅質(zhì)巖或硅質(zhì)泥巖。第二段：下部巖石以普遍含錳為特征，含錳礦5層，礦層間的夾層含錳（1

（三）中三疊統(tǒng)百蓬組下段底部長石英砂巖，局部相變?yōu)槟屹|(zhì)砂巖，下部為灰綠、黃綠色中層狀泥巖與粉砂質(zhì)泥巖互層；中部黃綠色、黃褐色薄～中層狀粉砂質(zhì)泥巖互層；上部灰綠色、黃綠色中～厚層狀長石質(zhì)石英砂巖與泥質(zhì)粉砂巖互層夾泥巖。

（四）第四系，礦區(qū)內(nèi)第四系主要有洪沖積層和坡殘積層。洪沖積層發(fā)育于小河兩側(cè)階地及河漫灘，為砂土、礫石層。面積較小，厚度極不穩(wěn)定。坡殘積層主要發(fā)育于碎屑巖、鈣質(zhì)泥巖分布地區(qū)，為棕色、棕灰色、黃褐色含巖石碎塊、碎石的粘土、亞粘土或亞砂土。錳礦層及其附近常含較多的錳礦碎塊，可作為找礦的標(biāo)志。

1.3構(gòu)造-褶皺與斷裂

礦區(qū)為摩天嶺復(fù)向斜北西翼之次級構(gòu)造。總體主構(gòu)造線呈北西走向，與北東向構(gòu)造反復(fù)接合，形成向西凸出的弧形褶皺；同時，次級褶皺發(fā)育，并疊加北西向、北東東向和北東向斷裂，地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜。

區(qū)內(nèi)褶皺宏觀上受北西向構(gòu)造和北東向構(gòu)造的復(fù)合控制。礦區(qū)的主體褶皺為岜意屯背斜，背斜西翼，由于構(gòu)造疊加，產(chǎn)生了多個次級褶皺，有領(lǐng)屯背斜、果福背斜等，形成了不同級次的次褶皺組。褶皺組主要有果福褶皺組、華屯褶皺組、樸素傾伏向斜。在上述褶皺的翼部，常發(fā)育有不同方向的裙飾褶皺。

區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育，有北西向、北東向和北東東向三組。其中北西向和北東東向形成較早，稍晚于褶皺期；北東東向斷裂組，切斷北西向斷裂組，但為北東向斷裂所截切。北東向斷裂形成最晚，對氧化錳礦層的形成或破壞起到很重要的控制作用。

2.礦山地質(zhì)災(zāi)害

一、災(zāi)害類型及其危害性

礦山地質(zhì)災(zāi)害是由于人類開采礦山而直接誘發(fā)的人為地質(zhì)災(zāi)害。礦山開采引起的主要地質(zhì)災(zāi)害類型包括：冒頂片幫、深部巖爆、采空區(qū)垮塌和地表塌陷、井下突水、崩塌滑坡、地下水破壞、礦震、環(huán)境污染等。其崩塌、滑坡、（人造）泥石流是本礦區(qū)常見或可能誘發(fā)的主要地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)種，它具有突發(fā)性強(qiáng)、分布范圍廣和一定的隱蔽性等特點(diǎn)。它的主要危害是造成人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，阻斷交通道路、摧毀村莊礦山、淹沒山地農(nóng)田土地和水利工程設(shè)施等。

二、災(zāi)害的成因及相關(guān)因素

地質(zhì)災(zāi)害的成因跟自然因素和人為因素有關(guān)。自然因素包括地質(zhì)環(huán)境條件、氣候條件、植被條件等；人為因素主要原因是不合理開采如采剝失調(diào)、邊坡角度過陡等造成。

2.1 滑坡

滑坡是斜坡上的巖土體在重力作用下沿一定的軟弱結(jié)構(gòu)面整體下滑的動力地貌現(xiàn)象。滑坡是礦山的突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害之一。滑坡的成因主要有以下幾點(diǎn)：

（1）地貌及地質(zhì)條件：滑坡主要出現(xiàn)在松散沉積層。松散沉積物，尤其是粘土及黃土浸水后，粘聚力驟降，大大增加其可滑性。基巖區(qū)的滑坡和軟弱巖層有關(guān)，當(dāng)組成斜坡的巖石性質(zhì)不一，特別是上覆松散堆積層，下伏堅硬巖石時，易產(chǎn)生滑坡；巖層的傾向與斜坡坡向一致時，也有助于滑坡發(fā)育。高陡的山坡或陡崖，使斜坡上部的軟弱面形成臨空狀態(tài)，上部土體或巖體處于不穩(wěn)定狀態(tài)容易產(chǎn)生滑坡。

（2）氣候條件及其他條件：持續(xù)的強(qiáng)降雨，活躍的地表水和地下水，地震，不合理的人類活動等。

2.2 崩塌

崩塌是較陡坡上的巖土體在重力作用下突然脫離母體崩落、滾動、堆積在坡腳的動力地貌現(xiàn)象。崩塌現(xiàn)象的發(fā)生在礦山較為普遍，有土體崩塌和巖質(zhì)崩塌（也稱落石），規(guī)模較大小不一。崩塌的成因主要有以下幾點(diǎn)：

（1）地貌及地質(zhì)條件：地貌是引起崩塌的基本因素，一定的坡度和高差是崩塌發(fā)生的基本條件。由松散物質(zhì)組成的坡地，當(dāng)坡度超過它的休止角時可能出現(xiàn)崩塌，根據(jù)坡度和高差的不同出現(xiàn)崩塌情況不同。由堅硬巖石組成的斜坡，當(dāng)坡度較大，一般大于50度，高差大于50米時，才可能發(fā)生崩塌。結(jié)構(gòu)致密又無裂隙的完整基巖，在坡度很陡的情況下也不會發(fā)生崩塌。反之，結(jié)構(gòu)疏松、破碎的巖石易發(fā)生崩塌。

（2）氣候條件：在巖石風(fēng)化強(qiáng)烈地區(qū)，風(fēng)化層較厚，懸崖陡坡容易出現(xiàn)崩塌。暴雨、連日陰雨等也是崩塌的觸發(fā)因素，巖體和土體中水分的大量滲入，增加了荷載，同時還影響巖土體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致崩塌發(fā)生。

（3）人為因素：主要為不規(guī)范礦山開采。如采剝失調(diào)、邊坡角度過陡，及水采方式開采礦石形成的人造成洪流極易沖蝕河岸、土體等，都導(dǎo)至崩塌的發(fā)生。

1996-2007年間，本礦區(qū)在人工采礦過程中，安全意識薄弱，盲目挖掘，至使邊坡角度過陡而導(dǎo)致崩塌多起，造成1人死亡，輕傷12人的事故；自2007年至今，以機(jī)械采掘（兼水采）為主，因采剝失調(diào)、邊坡角度過陡等因素而導(dǎo)致的大、小崩塌現(xiàn)象不記其數(shù)，造成死亡1人，輕傷6人及掩埋設(shè)備事故。

2.3（人造）泥石流

泥石流是一種含有大量泥沙、石塊等固體物質(zhì)，突然爆發(fā)，歷時短暫，來勢兇猛，具有強(qiáng)大破壞力的洪流。泥石流一旦發(fā)生，其造成的損失較大。泥石流的成因三項必要條件：特定的地形和坡度、豐富的疏松土石供給以及集中的水源補(bǔ)充。然而這些條件又受控于地質(zhì)環(huán)境氣候、植被等各種因素及其組合狀況。

該礦區(qū)易誘發(fā)泥石流地段主要分布在樸素礦段的樸素屯、那腰屯及其北西向的樸素屯旱河一帶。該地段特點(diǎn)：河道狹窄，兩岸河谷有多個采礦點(diǎn)及排土場、堆渣場，呈遞級的簡陋尾礦壩。河道北岸及上游地層為松散的砂土、礫石層，厚3-60米。

圖片2-1. 樸素屯尾礦壩與堆渣場一角.

（照片說明：沿樸素屯旱河河谷攔截而成的簡易尾礦壩，距村莊最近處僅50m，采礦點(diǎn)離村莊300m。沖溝從兩村莊中間穿過，向東面的老坡河排泄。）

引起或誘發(fā)（人造）泥石流主要因素是：排土場、堆渣場邊坡失穩(wěn)，或者尾礦壩垮塌（潰壩）；露天采礦場邊坡失穩(wěn)、洪流沖蝕引起的邊坡失穩(wěn)、及水采方式開采礦石形成的人造成洪流等，提供豐富的泥沙、石塊等固體物質(zhì)和水源補(bǔ)充。如在雨季的強(qiáng)降雨，加簡陋的尾礦壩，易引發(fā)的場庫失穩(wěn)導(dǎo)致尾礦壩潰決繼而形成（人造）泥石流。如：2012年①號尾礦壩潰決形成（人造）泥石流，其大量的廢泥污水涌向老坡河，造成淹埋沿岸農(nóng)田、沖垮沿岸礦山設(shè)施、沖垮橋梁1座、污染下游人畜飲水。

3礦山地質(zhì)災(zāi)害的防治措施及建議

根據(jù)礦山的地質(zhì)條件和地形特點(diǎn)及礦山的開發(fā)利用方案，結(jié)合本區(qū)實(shí)際情況，對該區(qū)提出相應(yīng)的防治措施及建議。

3.1合理設(shè)計邊坡參數(shù)，加強(qiáng)邊坡監(jiān)測，建議作擋墻穩(wěn)固邊坡，開挖后如果出現(xiàn)開裂變形，建議做專門的工程地質(zhì)勘察。對于原有的災(zāi)害點(diǎn)，做好邊坡加固和預(yù)防工作，盡量消除因礦山開采而誘發(fā)災(zāi)害復(fù)發(fā)的隱患。

3.2渣場棄渣嚴(yán)格作好方量及邊坡坡度的設(shè)計，作好擋墻設(shè)計，設(shè)置攔渣壩，防止（人造）泥石流的產(chǎn)生。特別是在樸素屯、那腰屯及其北西向的樸屯旱河一帶易誘發(fā)泥石流地段更要加強(qiáng)監(jiān)測，對該區(qū)的尾礦壩進(jìn)行加固，防止（人造）泥石流的發(fā)生。建議在那腰屯小山包的北西方向400米的河道拐彎處進(jìn)行人工河流改道，以消除或降低（人造）泥石流發(fā)生，以保障谷口處的村屯、學(xué)校的生命財產(chǎn)安全。

3.3在進(jìn)場公路、礦山生活區(qū)建設(shè)中，會形成大量的邊坡和一定數(shù)量的棄渣，可能形成邊坡失穩(wěn)，造成滑坡和塌方；加強(qiáng)工地管理，合理堆放棄渣，嚴(yán)禁隨意棄渣；在險要地段建設(shè)攔擋滾石和飛石的設(shè)施。

3.4建議加強(qiáng)礦山復(fù)墾工作，防止水土流失、恢復(fù)植被和景觀。在開采過程中，有計劃地將棄渣回填到采空區(qū)。棄渣場經(jīng)處理后再敷表土、植草種樹，以恢復(fù)礦山生態(tài)功能。

4結(jié)束語

合理有效地利用資源、保護(hù)礦山環(huán)境、加強(qiáng)監(jiān)測與信息化管理、防止礦山地質(zhì)災(zāi)害、實(shí)現(xiàn)礦業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，是一個長期而重要的工作。

參考文獻(xiàn)：

[1].廣西錳礦資源，新編《廣西地質(zhì)礦產(chǎn)志》

[2].《淺談廣西山區(qū)公路地質(zhì)災(zāi)害分析及其防治措施》黃純粹、農(nóng) 良，2007

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