廣西平樂縣某礦山地質災害發育特征及防治措施

朱家明

（桂林理工大學地球科學學院，廣西 桂林 541006）

1 礦山基本概況及地質環境條件

1.1 礦山基本概況

該礦山位于平樂縣東南，礦區面積約0.1724km2，開采標高+340m～+192m，生產規模240 萬噸，為露天開采。本礦山為新建礦山，礦山開采區范圍內歷史上未進行過采礦活動，礦區西部由于前期民采活動形成了民采采場和民采加工區。

1.2 礦山地質環境條件

礦區所在區域屬中亞熱帶季風氣候區，氣候溫和，光照充足，雨量充沛。據氣象資料，本區多年平均氣溫19.9℃，最低氣溫-2℃至-4℃，最高氣溫36℃～38℃；受季風影響，區內雨量充沛，多年平均降雨量1355mm～1865mm。

礦區山體縱坡比較大，往往水流湍急，但流量不大。礦區地表徑流在沿評估區山體自然沖溝徑流、排泄至礦區北部溶蝕谷地或低洼處，最后在礦區北部匯入河流。礦區開采礦體均位于當地侵蝕基準面以上[1]。

礦區屬侵蝕溶蝕地貌區之峰林谷地亞區，山脈整體呈北西-南東走向，地貌類型單一。自然山體總體坡度30°～50°，局部較陡，坡度超過60°以上。山坡上覆蓋有厚薄不一的第四系松散土層，局部巖石裸露，溶溝、溶槽較發育。

區內出露的地層巖性主要有中泥盆統唐家灣組（D2t）微晶灰巖、生物碎屑灰巖夾少量白云質灰巖、上泥盆統桂林組（D3g）中-厚層狀粒屑微晶灰巖和第四系望高組（Qpw）耕植土覆蓋層。

礦區位于華南準地臺桂中-桂東褶皺系大瑤山隆起之同安向斜東翼。礦區位于蓮花斷層西側、恭城斷層東側，區域性大斷裂栗木-馬江斷裂位于評估區東側5.9km 處穿過，地質構造較復雜。

礦區分為兩個不同富水性的含水帶，第四系望高組（Qpw）紅粘土為松散巖類孔隙水性地帶，上泥盆統桂林組（D3g）和中泥盆統唐家灣組（D2t）灰巖為碳酸鹽巖裂隙溶洞水。礦山采礦和疏干排水對礦區主要含水層影響和破壞程度較輕。

2 礦山現狀地質災害發育特征

礦區前期民采基建、采礦活動形成了2 處斜坡，斜坡未發現大規模崩塌、滑坡等地質災害。礦區位于侵蝕溶蝕地貌區之峰林谷地亞區，山脈整體呈北東-南西走向，自然山體總體坡度30°～55°。野外調查發現，礦區發育有4 處較為典型危巖群[2]?，F狀條件下，區內民采采場、民采加工區、辦公區、和生活區等及其附近區段不穩定斜坡和危巖現狀地質災害中等到強發育，危害程度小，危險性小到中等，現狀地質災害對礦山地質環境影響程度較嚴重；其余地區地質災害弱發育，危害程度小，危險性小，區內地質災害影響程度較輕。

3 礦山地質災害發育預測

在礦山建設和生產過程中，要進行場地平整、開拓、掘進等人類工程活動，將改變評估區內的原有地形地貌，特別是巖土體中的力學平衡狀態和不穩定斜坡的穩定性，如不及時采取防護措施或防護措施不當，則容易引發地質災害。因此，預測礦山建設及開采過程中可能引發或加劇的地質災害為不穩定斜坡、危巖和巖溶塌陷；礦山開采完成后可能引發或加劇的地質災害為不穩定斜坡、危巖和巖溶塌陷；礦山建設和生產自身可能遭受已存在的地質災害為危巖和不穩定斜坡。

3.1 采礦活動可能引發的地質災害預測

采礦活動可能引發的地質災害主要為崩塌、滑坡、危巖崩塌和巖溶塌陷等。

3.1.1 崩塌、滑坡

根據開采的位置及推進方向，預測在開采過程中，采場將形成3 個工作幫不穩定斜坡PN，PSW，PW；邊坡體性質為灰巖構成，表層節理裂隙較發育，使得局部巖石被切割得破碎，結構較為松散。巖層代表性產狀為82°∠43°。

3.1.2 危巖崩塌

現場調查期間發現礦區有危巖（群）存在，根據礦區巖層產狀、節理產狀分析，在礦山后續開采過程中，部分危巖會逐漸被清除，但也會逐漸發育形成新的危巖（群）；由于礦區植被茂密，可能隱藏有危巖（群）。因此，礦山建設及開采過程中可能引發或加劇危巖崩塌地質災害。根據危巖發育程度（可能性）分級表，危巖處于＞55°的巖體斜坡，危巖主控結構面貫通性好，預測礦山建設及開采過程中引發或加劇危巖發生崩塌地質災害的可能性大，主要危害礦區民采采場、民采加工區、采場、廢渣場、排土場、辦公區、生活區和礦山公路等區域工作人員、機械設備、行駛車輛、建筑物等，礦區周邊果園和林地勞作人員、農作物等，村道行人及行駛車輛等，威脅人數20～30 人，可能造成的直接經濟損失200～500 萬元，危害程度中等，危險性大。

3.1.3 巖溶塌陷

礦區巖溶中等發育，第四系土層厚度0.2m～2.0m，局部超過3.0m，地下水位變動位置主要位于基巖中。上述因素為評估區巖溶塌陷的發生提供天然條件。野外現場調查發現有小溶洞、溶溝、溶槽等巖溶現象[3]。此外，不排除場地其他植被發育區域發育土洞等的可能性，以及淺層巖溶發育土洞可能性較大。預測礦山建設及開采過程中引發或加劇形成的巖溶塌陷的規模小于100m2。巖溶塌陷主要危害民采加工區、辦公區和生活區等區域工作人員、機械設備及建筑物等，礦區周邊果園和林地勞作人員、農作物等，村道行人及行駛車輛等，威脅人數5～8 人，可能造成的直接經濟損失100～200萬元。根據巖溶塌陷可能性分級表，巖溶塌陷可能性綜合得分為80 分，確定礦山建設及開采過程中可能引發或加劇巖溶塌陷地質災害發生的可能性中等，危害程度中等，危險性中等。

3.2 采礦活動可能加劇地質災害預測

現狀調查發現，礦山開采完成（閉坑）后采場開采形成工作幫不穩定斜坡仍然存在，在未來礦山地質環境治理和土地復墾工作過程中可能發生崩塌地質PN，PSW，PW災害。因此，預測礦山開采完成（閉坑）后可能引發或加劇不穩定斜坡發生滑坡、崩塌地質災害的可能性中等～大，危害程度中等，危險性中等～大。

3.3 礦山本身可能遭受的地質災害預測

評估區現狀地質災害主要有不穩定斜坡和危巖，預測礦山建設和生產可能遭受已存在的不穩定斜坡和危巖地質災害的危害。

4 礦山地質災害防治工程措施

4.1 不穩定邊坡防治工程措施

礦山生產過程中，要嚴格執行有關礦山工作條例和國家有關技術規范要求進行開采，杜絕不合理、不規范的開采。礦山生產過程中，礦山開采必須嚴格按照礦山開發利用方案中的開采方式開采（自上而下分臺階順序開采），開采臺階、臺階高度、臺階坡面角、平臺有效寬度、以及采場最終邊坡角必須符合要求。在存在滑坡、崩塌隱患的區域采礦，要消除隱患或采取避讓措施，預防大規模崩塌地質災害的發生，同時做好監測預警工作。按照規范要求由礦山安全員和工作人員及時清除采礦過程中產生的危巖體，確保礦山開采安全性和可靠性；還應該特別注意巡視及邊坡監測，降雨、暴雨期間要加強巡察，發現異常及時采取措施撤離人員設備，保證人員的生命及設備安全。

對于采場所形成的工作幫不穩定斜坡和現狀存在的邊坡，后續應嚴格按開放利用方案要求控制最終坡角，同時做好監測預警工作，若發現有危及過往人員人身安全的崩塌、滑坡等地質災害及其他隱患時，應對不穩定斜坡采取有效的加固或清除措施。

4.2 危巖崩塌的防治措施

對已完全或大部分脫離母巖的危巖巖塊采取機械清除，清除的石料可作為石料出售或修路材料。針對現狀存在的危巖或危巖群，在進行下一步采礦工作的時候，礦山應根據開發利用方案自上而下分臺階開采，應由礦山安全員對其進行清除，確保安全之后方可開展工作。危巖地質災害治理目標范圍主要為采場各邊坡[4]。山體存在危巖崩塌隱患，防治措施是由礦山安全員不定期監測，重要時段如：強降雨、地震期應加密監測。監測手段主要采用人工巡視目測。發現危險應及時通知人員及時避險，并及時排險。

4.3 巖溶塌陷的防治措施

評估區巖溶中等發育，開采過程中爆破、震動、加載等可能引發或加劇巖溶塌陷地質災害發生的可能性中等，若地表出現巖溶塌陷應及時填埋處理，巖溶塌陷可能導致地表移動區邊緣下錯或開裂，應及時修整填埋（回填塌陷坑），預估需回填土石方約200m3。出現巖溶塌陷后，應及時通知人員及時避險，并及時排險，并設立必要的地面警示標志。

5 結語

我國礦業經歷幾十年的大發展，取得了顯著的社會、經濟效果，但礦產資源開發由淺及深、由易到難，由此引起的礦山地質災害越來越頻繁和難以應付。對于成礦潛力大、服務期限長、持續開采的礦山，做好地質災害的全面預測，并采取經濟、實用、環保、可持續的防治地質災害手段是非常有必要的，也符合生態文明建設的要求。本文以廣西平樂縣某礦山為例，結合礦山所處地質環境條件，分析地下開采可能產生的地質災害問題，為礦山的可持續發展提供安全保障，亦可為其他同類礦山所參考。