湖南省常德市礦山地質災害形成條件及危害研究

冷 飛，陳 斌，曾文輝

（湖南省地質礦產勘查開發局四一三隊，湖南 常德 415000）

1 礦區發生地質災害所造成的危害

薛家沖村面積16km2，總人口1251人，基本都是常住人口，流動人口很少。大部分牧民的收入來源于政策性補助，該地區的經濟不發達。

近年來由于勘測出存在礦產資源，受地理環境的限制，礦區易發地質災害，威脅溝口110戶居民481人、75畝田及3.5km道路的安全，潛在經濟損失約3025萬元，危險性較大。

2 勘查區自然地理條件

2.1 位置與交通

勘查區位于桃源縣西南部，西靠沅陵，南臨安化，行政區劃屬西安鎮薛家沖村，勘查礦區位置地理坐標：東經110°51′53″，北緯28°25′10″，直角坐標為X=3144970，Y=19486636。地質災害易發點距S308省道約22公里，距桃源縣城約156公里（直線距離），距西安鎮約25公里（直線距離），且有已硬化的鄉道X333直達溝口，交通較便利。

2.2 水文地質概況

桃源縣地處中亞熱帶過渡的季風型濕潤氣候區，春暖多雨、夏季干熱、秋高氣爽、冬季寒冷，四季分明。據1978年～2018年（41年）桃源縣氣象資料統計：多年平均溫度16.8℃；極端最高氣溫40.7℃（2010.7.23）；極端最低氣溫-5.7℃（1989.1.12）；主要風向，夏半年偏南風，冬半年偏北風；無霜期283天，年均降雪14.9天；日最大降水量155.9mm（1988.6.28）；月最大降水量437.3mm（1993.7）；月最小降水量1.2mm（1987.12）；年最大降水量2837mm（1969年）；年最小降水量999.8mm（1968年）；多年平均降雨量1447.9mm；多年年均降水日151.3天，最長連續降雨日數17天（2002.5.9）；春夏兩季（3月～8月）降雨量占年總降雨量的68.2%；年均蒸發量1122.2mm，年最高蒸發量1291.4mm（1988）、年最低蒸發量974.1mm（1996）；年均濕度80.3%，最高濕度82.7%（10月），最低濕度77.6%（12月）。

地質災害易發區內有一條山洞溪穿過，在薛家沖村段，溪流寬約8m～10m，深約0.2m～2.0m，自南西向北東流，整體流向為北東60°左右，平面形態整體流沿軸向呈上下擺動的波浪形，溪流擺幅不大，最大擺幅約12m。溪流縱向坡降平均為156‰。

礦體發生地質災害具有如下特征：一是流量季節性變化大，對大氣降水反應迅速，雨季流量劇增，雨后流量劇減，漲消時間短；二是溪流縱坡降大，洪水的沖刷能力強，大部分卵石、礫石、砂及黏粒被洪水帶走。

3 地質環境條件

3.1 地形地貌

3.1.1 侵蝕構造中低山地貌

廣泛分布勘查區，地形切割程度為中等。圖幅最高點海拔高程1122.79m，位于勘查礦區的西北部，最低點高程340.67m，位于勘查礦區東部，最大相對高差達782.12m；礦體斜坡自然坡度25°～45°，局部大于50°；地質災害易發區域整體地勢為北西高，溪溝兩側的山坡上有數條小溝谷，洪積扇上多為薛家沖村村民集中居住區。礦體下部坡度稍緩，植被不發育，上部地形較陡，未經開墾，有大量植被覆蓋。

3.1.2 山前沖洪積平原區

位于勘查區山前地帶，是該泥石流的堆積區及主要承災區，沿山洞溪分布，均由沖積、沖洪積物構成。地形較平坦，局部微有起伏，自西向東傾斜，坡度一般2°～5°。

3.2 地層特性

區內出露的地層有第四系、板溪群上亞群五強溪組、板溪群上亞群馬底驛組，現由新至老分述如下。

3.2.1 第四系（Q4）

（1）第四系全新統人工堆積層（Q4ml）

雜填土（Q4ml）：主要分布于泥石流中下游，山洞溪兩側，為人工填土，系河道改道或修建道路所填。雜色，松散，稍濕-潮濕，成分主要為礫石、砂土等，層厚1.5m～5.0m。

（2）第四系全新統沖洪積層（Q4al+pl）

礫石：主要分布于山洞溪溝底及其附近，母巖以砂巖、砂質板巖等為主。礫石含量一般50%～85%，磨圓度一般，呈次棱角狀，分選性差為主，粒徑一般1.0cm～15.0cm，泥砂充填，層厚2.5m～13m。

（3）第四系全新統殘坡積層（Q4dl+el）

主要分布于勘查礦區侵蝕構造中低山表層。

粉質粘土：黃褐色、灰褐色，稍濕，可塑狀，成分以粘粒為主，粉粒次之，無搖振反應，稍具光澤反應，干強度中等，韌性中等，根據勘查資料，該層層厚0.5m～2.9m。

碎石土：黃褐色，稍濕，中密，碎石含量為56.6%～57.9%，砂質板巖次之，碎屑顆粒呈棱角狀—次棱角狀，磨圓度差，分選差，一般粒徑2cm～8cm，最大可見粒徑15cm，該層厚度1m～3m。

3.2.2 板溪群上亞群五強溪組（Pt3w)

上部為雜色、灰黑色條帶狀變質凝灰巖、凝灰質板巖、變質凝灰質砂巖，夾條帶狀含砂質板巖、變質凝灰質長石砂巖和凝灰質硅質巖；中部為紫紅色厚層中至細粒變質砂巖，夾變質長石石英砂巖和少量砂質板巖、見變質凝灰巖夾層；下部為灰、灰白色厚層粗至中粒變質砂巖、長石石英砂巖、礫狀砂巖、砂礫巖。巖石產狀342°∠74°，厚度250m～1400m。

4 礦山地質災害形成條件分析

溝道條件。主溝長約625m，溝谷縱坡降315‰，主溝溝道橫斷面多呈“U”型，局部呈“V”型，兩岸山坡坡度20°～40°，溝口高程543m，溝腦高程為740m，流域相對高差197m。

根據地質災害的形成條件和運動機制及散落固體物源的分布，將溝域劃分為二個區域：

①形成流通區地形地貌條件。溝谷920m—主溝中心740m—右岸分水嶺820m以上溝段源頭部位，物源較發育，溝道縱坡降大，為該礦區因地質災害引發的松散固體物源的主要分布和流通區域，劃為地質災害的形成流通區，面積為0.60km2，區內植被覆蓋80%左右，坡度20°～40°，該段溝道長485m，相對高差164m，平均縱坡降為338.‰。同時，由于溝道下切較嚴重，為滑坡等不良礦山地質災害的發育提供了有利條件，為地質災害的發育提供了松散固體物源。溝域內山高坡陡，溝谷縱坡較大，有利于降雨的匯集，根據不同地段坡度、植被情況、斜坡結構特征等的差異，為水源的匯流集中提供了基礎。溝域中上游形成流通區坡面物源豐富，中下游溝道松散物源較豐富，溝道狹窄縱坡大，為地質災害的發生提供了豐富的物源條件和有利的地形條件。②堆積區地形地貌條件。溝口洪積扇位置為松散物質的堆積區域。堆積區呈扇形，扇長198m，扇寬307，扇面輻角113°，堆積體平均厚度約2.5m。由于該段以下地形開闊平坦，溝谷縱坡較緩，平均21‰，地質災害于該段勢能突然釋放，并有利于松散物質淤積下來。

5 礦山地質災害形成機制及引發因素

薛家沖泥石流為暴雨溝谷型粘性（水石型）泥石流。

首先，薛家沖泥石流主要為暴雨作用下，大量匯集于溝道，匯流過程中將坡面松散殘破積層及各類松散堆積物源攜帶進入溝道，并順溝而下，通過溝道揭底沖刷卷動溝道內的松散堆積物源，并將兩側溝岸松散固體物質帶走，以滾雪球的方式下向游運動，從而暴發引發泥石流災害。

其次，在礦山地質災害形成過程中，由于溝域內地形陡峻，溝谷縱坡大為水源和泥沙的匯聚提供了有利的地形地貌條件，坡面松散殘破積層與溝道內大量的溝道堆積物為地質災害的發生提供了豐富的松散固體物源，因此暴雨也是地質災害形成的主要引發因素。

地質災害的發生規模主要與溝域內松散固體物源的累計和動態變化情況，及與引發地質災害的水文情況相關，當溝域內松散固體物源累積較多，且遇到集中暴雨時，往往就會發生較大規模的地質災害。目前溝域內松散物源依然相當豐富，當遭遇可激發地質災害的暴雨時，勢必再次引發更大規模的礦山地質災害。

6 結論

本次勘查在查明礦山地質災害的形成條件、成災方式和促發因素的基礎上，提出了地質災害綜合治理方案，即排導槽、攔渣壩、物源區生態恢復和監測措施，具有技術可行、投資少、綜合效益高的特點。