礦山露天開采所引發的地質災害現狀及預測分析

王君

摘 要：礦山露天開采所引發的地質災害日益嚴重，引發的主要地質災害類型為露天采場邊坡的崩（滑）塌、泥石流。以鳳城市福生化工有限公司（石灰石礦）礦山環境保護與土地復墾為例，論述礦山露天開采中可能引發、加劇的地質災害問題，并給出防治措施。

關鍵詞：露天采場、地質災害、邊坡崩（滑）塌、礦山環境保護、土地復墾；

一、礦區地質環境背景

（1）地形地貌：礦區位于遼東低山丘陵區，所處地貌單元為剝蝕丘陵及丘間谷地。礦區西部為剝蝕丘陵區，海拔345m- 503.5m，相對高差158.5m。地形切割淺，溝谷以“U”形為主，礦區位于北東走向山脊南東側，山體總體坡度15-30°。地形條件中等，地貌類型簡單。

（2）地層巖性：礦區地層比較簡單，僅有古生界寒武系、奧陶系和新生界第四系。

寒武系（∈）：出露于礦區的西部和北部，巖性為薄層灰巖、竹葉狀灰巖和紫色頁巖。

奧陶系（O1）：巖性為灰色、深灰色厚層灰巖和薄層狀灰巖組成，其中以厚層灰巖為主，薄層灰巖僅在西部堿性巖脈（E）的邊部有少量出露。石灰巖礦體及賦存于該組地層內。

第四系（Q4）：主要為沖積物、洪積物，由礫石、砂、黏土等組成，厚度0～2m。

（3）地質構造：礦區內出露構造形式有單斜構造和斷裂構造。斷裂構造：區內有兩條規模較大的斷裂，F1 斷層為實測斷層，在礦區內的西北部，走向北東47°左右，傾向北西317°，傾角約80°，破碎帶寬度10～20m，局部被堿性巖脈充填，地層斷距623m。F2 斷層在礦區外的東部，斷層性質及走向與F1 相同。

（4）水文地質條件：礦區地下水可分為第四系松散巖類孔隙水和基巖裂隙水。第四系松散巖類孔隙水主要分布在礦區東部谷地及溝谷內第四系殘坡積及沖洪積層，呈條帶式分布，由坡洪積砂、礫石、砂碎石層組成，寬約500m，厚0.5-2m，水量約3.4L/s。該層透水性好，含水性弱；基巖裂隙水分布在淺部風化節理裂隙中，風化裂隙發育深度8m，裂隙可見水蝕痕。兩條斷裂構造均為阻水斷層，構造裂隙及巖溶裂隙不發育，鉆孔巖芯完整，地下水聯系性差，儲水空間小，鉆孔單位涌水量q小于0.1L/s.m，屬于水量貧乏區。

礦床及圍巖均屬于弱含水體，大氣降水為礦床直接充水因素，侵蝕基準面230m，設計開采礦體位于當地侵蝕基準面標高以上，則礦床水文地質條件屬于簡單類型。

（5）工程地質條件：將礦區內地層劃分為硬質巖類和松散巖類2種類型：松散巖類：主要為基巖全風化層、殘坡積物，砂、礫石層等組成，主要分布于區內溝谷及坡地，厚度0.5-5m，其結構松散，力學性質差。硬質巖類：該礦床為奧陶紀灰巖，其硬度系數f=6-12，飽和單軸抗壓強度為52.4-78.2Mpa，結構致密，為半硬質巖：屬中等穩固-穩固巖石，淺部風化層厚度5-8m，風化裂隙較發育，使巖體力學性質下降，穩固性變差。礦區工程地質條件屬中等類型。

綜上所述，礦山地質環境條件為中等。

二、礦山開采現狀

經長期開采現礦區內現形成一處采場，采場底部標高+360m，剝離臺階水平分別為+381m、+391m。在采場南部利用廢渣堆排形成礦石加工的工業場地，建設有廠房、配電室、燒窯等建筑及設施，但已多年不投入使用。

三、礦山地質災害現狀分析

根據現場實際調查，礦區內現狀地質災害不發育，未發生滑坡、泥石流地質災害，露天采場邊坡曾發生過小規模的崩滑塌，采場邊坡多凌空直立，邊坡坡腳多處崩塌堆積物，崩塌物呈錐形堆積，堆積物多為碎石、塊石，零星巨石，堆積體松散。采場邊坡坡角70°-90°，巖層傾向190°～210°，傾角11°-18°左右，屬小角度斜交順向坡，風化殘坡積厚度約1.5m左右，在未超前剝離部分尚有零星坍滑痕跡，未見有其他重大變形跡象。經調查，自開采以來發生的崩塌均未造成人員傷亡及財產損失，其地質災害危險性小。

四、礦山地質災害預測分析

根據采礦工程活動特點和礦山地質環境條件，預測本區內可能引發和遭受的地質災害類型為露天采場邊坡崩塌、滑塌泥石流。

（1）露天采場邊坡崩塌

根據開發利用方案和礦山地質環境調查結果，該礦山下一步仍采用露天開采，設計采場采用臺階式的采礦方法，自上而下開采順序。隨著采礦范圍的擴大及開采深度的增加，對露天采場邊坡的穩定性破壞也隨之加大，在風化作用下，將使得邊坡表層巖體破碎加重，同時受采礦震動及雨水沖刷影響，可能會在局部邊坡發生崩滑塌地質災害。威脅開采作業人員和設備安全，造成人員傷亡。發生可能性較大，危害性中等。

（2）滑塌泥石流

礦區內歷史上未有泥石流發生，根據開發利用方案，礦山下一步開采將產生剝離的表土，表土場或為泥石流的產生提供了大量的物質來源，加之原地表溝谷及山坡的第四系的松散體，在暴雨、融雪和震動作用仍可作為上覆堆積體的軟弱結構滑動面。表土透水性較弱。當堆積體的規模不斷擴大，且出現排水不暢，在強降雨、山洪暴發和凍脹等因素作用下，堆積體有引發泥石流地質災害的可能性，對礦山及溝谷的農田樹木、道路及溝口居民及礦山工作人員構成威脅，其發生可能性中等，地質災害危險性中等。

五、地質災害治理措施

（1）露天采場邊坡崩滑塌

在露天采場邊坡設置監測點，及時清理邊坡危巖體，隨時監控礦山地質環境問題，防止崩滑塌地質災害的發生。在露天采場的邊坡外緣設置水泥柱鐵絲網攔擋，防止人畜誤入，發生傷亡。共需設置鐵絲網1700米，每隔50m設一個警示牌，共需警示牌34個。

（2）滑塌泥石流

表土場邊坡不穩定，并且有引發泥石流地質災害的可能性，對礦山及溝谷的農田樹木、道路及溝口居民及礦山工作人員構成威脅。為了防止水土流失和發生滑塌泥石流，因此需在表土場的坡腳修建擋土墻進行圍擋。外擋土墻修建長度為400m。擋土墻設計規格：地面以上高l.5m，埋深1.0m，上寬0.3m，下寬0.8m。擋土墻設排水管采用直徑為5cm的PVC排水管，間距2.5m，需160m。擋土墻斷面圖如圖1-1。

七、結論

現狀條件下，礦山地質災害對礦山地質環境影響程度為“較輕”，預測礦山露天開采可能引發、加劇和遭受的地質災害為露天采場邊坡滑塌及泥石流等，地質災害危險性中等，對礦山地質環境影響程度“較嚴重”。露天開采過程中會產生大量的表土剝離，土地的挖損，邊坡失穩以及泥石流。建議礦山法人及全體職工要對地質災害的危險性和危害性有足夠的、清醒的認識，不能有絲毫的麻痹大意，避免或減少其對礦山采礦活動的影響和危害，最大限度地減少礦山采礦活動引發、加劇地質災害發生，減少人類工程活動對地質環境的破壞。