礦山地質災害發育特征初步研究

陳涵思，張小連，武成周

（河南省煤田地質局三隊，河南 鄭州 450000）

濟源市地處豫西北，北部和西部為太行山和中條山，南部和東南部為黃土丘陵。濟源市是我省最常見的多發礦山地質災害地區之一。近年來，隨著濟源市經濟的快速發展，礦山工程經濟活動的破壞程度不斷增加，部分礦山地質災害的發生率和發生率顯著增加。也提高地質災害的危害和危險,目前,地質災害防災減災的縣市不能滿足防災減災的需要,為此，提出了明顯的滯后和不足,可以加強這類問題的研究工作,具有十分重要的意義。

1 礦山地質災害發育現狀

濟源市地處我國地形第二階梯與第三階梯的交界處，北部和西部為太行山和中條山，南部和東南部為黃土丘陵。現狀條件下，境內主要發育有崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫等地質災害類型。

截止2015年，該區已發生地質災害172處，包括①崩塌77處，占已發生地質災害總數的44.8%，險情：小型77處；②滑坡73處，占已發生地質災害總數的44.2%，險情：中型4處，小型69處；③泥石流3處，占已發生地質災害總數的1.74%，險情：中型2處，小型1處；④地面塌陷11處，占已發生地質災害總數的6.40%，險情：特大型1處，大型3處，中型5處，小型2處；⑤地裂縫8處，占已發生地質災害總數的4.65%，險情：小型8處。

2 礦山地質災害類型、特征及其危害

2.1 崩塌

斜坡崩塌災害共77處，規模大部分為小型。按物質構成可分為土質崩塌和巖質崩塌兩類，主要分布西部山區和南部丘陵區，即承留鎮、王屋鎮、下冶鎮、邵原鎮、大峪鎮、軹城鎮等一帶。區內崩塌多位于道路沿線或緊鄰人口聚居區，雖然規模較小，但突發性強，破壞性較大，易造成人員傷亡和財產損失。

2.1.1 土質崩塌

礦山地質斜崩塌率大于60°人工邊坡表面高,自然因素如降雨引起,特征是突然強,更具有破壞性。通常在連續降雨后，其發展過程是隱蔽和緩慢的。一般故障類型的破壞模式，在重力荷載作用下，沿弱滲透層界面向下塌陷，這種塌陷發生勢大，碰撞、破壞較大，影響廣泛。

2.1.2 巖質崩塌

礦山地質斜坡斜率大于70°人工邊坡表面,自然因素如降雨誘發。一種邊坡礦體節理一般較發育，塊狀和楔狀體發育，隨著人工開挖爆破方法的早期實施，使邊坡礦體破碎程度嚴重，水容易從裂縫中產生較大的動水壓和靜水壓;二是巖體風化程度高，風化形成的風化礦體在礦山邊坡切割后暴露出來。

礦石的較軟地基容易被雨水沖刷和侵蝕。這種崩潰是非常突然的，難以預防和有害的。上層通常發生在分析的高度下降較大,重力勢能越大,距離遠,因此,小石頭的大小也可能造成更大的傷害,并在這一過程中巖石落在約束條件下的斜坡,容易反彈,移動路徑是很難預測的。

2.2 礦山滑坡

礦山滑坡災害共73處，分為土質滑坡和巖質滑坡兩種，規模以小型為主，主要分布于邵原鎮、王屋鎮、大峪鎮、下冶鎮、承留鎮、軹城鎮一帶。

礦山坡度、滑坡尾緣裂縫一般不發育，主要發生在斷層或塌陷的情況下，大部分滑移體滑移至坡腳，沿滑坡墻后緣滑，礦床形態呈直線形和圓弧狀。礦山滑坡災害規模一般較小，破壞程度一般較大。通過對滑坡礦物組成結構的分析，滑坡主要為土體，一般土體厚度較薄，大多小于5m，一般上半部分較厚，下半部分較薄。滑動結構面一般比較簡單，多為組合接觸面，如強風化與弱風化接觸帶、松散覆蓋層與下伏基巖接觸面等，滑動面普遍與坡面一致。

2.3 泥石流

泥石流災害共3處，均為小型規模，分布在王屋鎮。泥石流具有突發性強、破壞性大之特點，常造成較大人員傷亡和巨大的經濟損失，危害程度一般為重大級。

2.4 地面塌陷

地面塌陷災害共11處，主要為采空塌陷，分布在大峪鎮、下冶鎮、克井鎮、王屋鎮。當地下礦層開采后，采空區及圍巖體呈現空框架結構，破壞了原有的平衡。采空區頂板在重力和上覆巖層作用下發生向下運動和彎曲變形。當內部拉應力超過巖石抗拉強度極限,直接礦層將首先變形,粉碎,然后下降,和舊的屋頂的形式類似的曲梁在層理面法線的方向和彎曲變形,因此,分層斷裂和破碎。當礦區面積足夠大時，地層向地表移動，形成一個比采空區大得多的凹陷盆地。空間中的這種運動、變形和破壞是一個從相對靜止——顯然是劇烈運動——到形成新的平衡時完全停止的過程。活動范圍內的各類建筑物和地下水體都會受到影響，會發生不同程度的變形和破壞，導致地面沉降、地面裂縫等地質災害。

2.5 礦山地質裂縫

礦山地質裂縫災害共8條，其中下冶鎮3條、大峪鎮5條，規模均為小型，主要是由于地下礦產開采和水庫蓄水兩種因素共同作用引起。在地形起伏較大的部位還易引發崩塌、滑坡等災害。

礦山地質裂縫是一種特殊形式的地面變形,這是地殼表面裂縫介質,由內部壓力,壓力和人類活動等外部因素或以上因素疊加造成的表面完整性的破壞,表現為一定的表面裂縫的長度和寬度。濟源市礦山地質裂縫主要是由于地下礦產開采引起的整個礦區礦石應力分布的變化，礦石結構類型的變化和礦石抗變形能力的降低。

3 礦山地質災害主要影響因素分析

研究區礦山地質災害主要分布在邵原鎮南部、王屋鎮南部、下冶鎮北部、大峪鎮南部、承留鎮南部、軹城鎮西南部及克井鎮地區。礦區內構造復雜，褶皺及斷裂均很發育，主要活動可分為四期：中條期、王屋期、燕山期、喜山期。且東部和西部顯示出明顯的差異，西部多緊閉甚至倒轉的褶皺，多期活動的正斷層及少量的逆斷層，構成了北西向斷裂褶皺帶，東部則以高角度正斷層及平緩開闊褶皺為主要特征。總體上該區地質災害發育分布主要受地形地貌、巖體結構、河流侵蝕、地層巖性、活動斷裂、氣候條件和人類工程活動等方面控制。

3.1 地形地貌、巖體結構、河流侵蝕對崩塌、滑坡、泥石流災害發育分布的影響

濟源市北部為太行山，西部為中條山，南部為黃土丘陵，東部為平原區，地形高差大，一般在幾百米到上千米，巖土侵蝕強烈，地表水系發育，以黃河、沁河、濟水、蟒河、溴河、大店河、逢石河等為干流，支流支溝密布，地形破碎，為滑坡、崩塌、泥石流的形成提供了條件。其中中低山區分布有大量斜坡，具有產生崩塌、滑坡變形活動的臨空條件；低山丘陵區由于受河流侵蝕、切割影響，坡度陡峭，且多由次軟-半堅硬礦石組成，在河水沖刷、掏蝕下，形成各類地質災害。

3.2 氣候條件對崩塌、滑坡、泥石流災害發育分布的影響

濟源市屬暖溫帶大陸性季風氣候，四季分明，氣候溫和。春季氣溫回升快，多風少雨、干旱頻發；夏季炎熱，熱量充足，降雨集中，局部易澇易旱；秋季秋高氣爽，氣溫降幅較大，雨量減少；冬季寒冷，雨雪稀少。6～9月份為主汛期，氣候異常，雨季提前或退后，降水量集中的雨季為濟源西部中低山區地質災害高發時段；另外，非汛期日降水量50mm或連續大雨3天以上、過程降水量大于100mm持續降雪、冰雪融化時段，西部中低山區也很有可能爆發滑坡崩塌泥石流等地質災害。

3.3 礦山工程對崩塌、滑坡、泥石流災害發育分布的影響

研究區由于礦山工程經濟活動（包括切坡修路、水庫蓄水位變化、礦山開采等人類工程活動）引起的崩塌和滑坡占崩塌、滑坡總數的97%；人類開礦對環境的破壞是引發地面塌陷、地裂縫的主要因素；修建水渠、切坡和修路是引發滑坡和崩塌的主要因素。濟源市地災隱患數量多、分布廣，伴隨著礦山工程活動的加劇，遇到極端惡劣天氣，礦山地質災害有進一步加重的趨勢，地災防治形勢依然很嚴峻。

4 結論及建議

4.1 結論

（1）該市的礦山地質災害類型以崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫為主，調查發現崩塌有77處，滑坡73處，泥石流3處，地面塌陷11處，地裂縫8處。

（2）區內礦山地質災害規模一般小型到中等，突發性明顯，危害性較大。

4.2 建議

（1）完善并落實地質災害防治“三查”制度。

（2）以群測群防為基礎，覆蓋濟源市新、老地質災害隱患點；以地質災害氣象預警預報為空間監控手段，對濟源市地質災害易發區尤其是重點防治區實施監控。

（3）健全和完善礦山地質災害應急管理機構和專業技術指導機構，充分發揮專業機構的技術支撐作用，推進市級地質災害應急工作隊伍及基層地質災害應急處置和救援隊伍建設，提升各防治區地質災害應急處置能力。