桂林全州縣因礦山開采引發地質災害危險性評估

陳思奇

（桂林理工大學地球科學學院，廣西 桂林 541004）

評估區位于桂林市全州縣桂黃中路北東側。北西距322國道約50m，交通便利。由于前期采礦，區域所在位置形成一平臺，較平坦，標高175.5m。現對該區域礦山開采可能引發的地質災害評估及預測。

1 地質環境條件

1.1 自然環境

氣象水文。

評估區屬亞熱帶季風氣候區，溫暖濕潤，評估區平均氣溫約為19℃，年平均降雨量約為1800mm，降雨多集中于夏季，經常會有大到暴雨；秋冬季為枯水期，降水少。暴雨尤其突遇的特大暴雨對評估區的地質環境影響較大，導致崩塌泥石流等地質災害。

萬鄉河為評估區附近最大水體，該河自北西向南東流經評估區南西側，最終流入湘江，屬于湘江水系。水深受季節影響較大，年變幅度較大。

1.2 地形地貌

評估區屬于侵蝕-溶蝕之峰叢洼地谷地亞區，地貌類型簡單，總體地形東高西低，東部為石灰巖山體，西部為山前平地。西邊平地為城鎮和采石場。由于前期采石場采礦活動，區內形成兩處采石場平臺和兩處巖質挖方邊坡，地形地貌變化較大。

總體上看，評估區地貌類型簡單，地形條件復雜。

1.3 地層巖性

評估區分布的地層有第四系和下石炭統大塘組石磴子段。

1.3.1 第四系

紅粘土：主要分布在評估區南西側山腳，山坡有少量分布，為殘坡積成因，呈紅褐色、黃褐色，含少量鐵錳質結核顆粒及少量巖石碎塊，致密狀結構，土體較均勻。該層厚度坡腳較厚，山坡較薄[2]。由于前期采礦，建設項目所在采石場平臺已挖至基巖，無紅粘土分布。

1.3.2 下石炭統大塘組石磴子段

該地層在評估區及附近廣泛分布，巖性為灰巖夾泥質灰巖。其中主巖性為灰巖出露明顯，呈灰色，中-厚層狀構造，隱晶質泥晶結構；夾層泥質灰巖較少，呈灰色，泥晶結構。該層巖石裂隙較發育，發育方解石脈，呈不規則狀分布。

1.4 地質構造與區域地殼穩定性

1.4.1 地質構造

從區域上看，評估區所在區域地質構造較發育，構造線主要呈SW-NE 向。

（1）褶皺：評估區距離五排嶺向斜最近。該向斜位于評估區北西約2.0km，該向斜斜軸向NE。翼部地層由下石炭統大塘組石磴子段組成，核部地層由下石炭統巖關組上段組成，背斜兩翼巖層平緩。

（2）斷層：評估區附近發育的斷層主要為全州-大井頭斷層。該斷層主段位于評估區南東約100m 處，北東向延伸，傾向南東，表現為一逆斷層。該斷層規模較大，斷裂面較清楚，沿走向舒緩彎曲，北段呈北北東向，斷層分叉、復合現象明顯。

（3）節理：評估區內下石炭統大塘組石磴子段灰巖夾泥質灰巖，因受構造運動作用，評估區內下石炭統大塘組石磴子段灰巖夾泥質灰巖，節理、裂隙較發育，節理面多平直，常被方解石充填，以剪節理為主。

總體看，評估區附近發育有斷層，區域地質構造較復雜。

1.4.2 區域地殼穩定性

評估區位于桂東北低強震地震構造區，根據《中國地震動參數區劃圖》[1]、《活動斷層與區域地殼穩定性調查評價規范》[2]判定本區區域地殼穩定性。

本區及其附近無活動性斷層，無外動力和內動力原因形成的地質災害，由于采礦人類工程活動形成崩塌地質災害常有發生，區內巖石為灰巖，中厚層，較堅硬，所處地貌為侵蝕-溶蝕地貌之峰叢洼地谷地亞區，由此判定本區地表穩定性為次不穩定。由構造穩定性和地表穩定性等級判定本區區域地殼穩定性為次穩定。

1.5 地質發育特征

評估區下石炭統大塘組石磴子段灰巖夾泥質灰巖，中-厚層狀構造，發育不規則裂隙，具可溶性。由于采礦活動，在基巖中明顯發現有少量較深的溶槽及小溶洞。根據區域水文地質資料，本區附近地表裂隙率為2.1%～4.6%，面巖溶率5.85%。

1.6 巖土體地質類型及特征

巖土體地質類型有兩個，分別為巖體和土體。

1.6.1 紅粘土單層結構土體

根據野外調查評估區土體類型為紅粘土單層結構土體。

該層為殘坡積成因，呈紅褐色、黃褐色，稍濕-干燥，屬中等壓縮性土。

1.6.2 中-厚層狀中等巖溶化較堅硬碳酸鹽巖巖組

由下石炭統大塘組石磴子段灰巖夾泥質灰巖構成。主巖性灰巖呈灰色，中-厚層狀構造。

綜上所述，評估區巖基以中-厚層結構為主，淺層巖石較破碎，巖溶中等發育。

1.7 水文地質條件

碳酸鹽巖夾碎屑巖類裂隙溶洞水為評估區地下水的主要類型。

碳酸鹽巖夾碎屑巖類裂隙溶洞水：

碳酸鹽巖夾碎屑巖類裂隙溶洞水主要賦存于下石炭統大塘組石磴子段灰巖夾泥質灰巖中，地下水受溶洞、溶隙及各種巖溶孔洞發育程度控制。

評估區地下水的埋深約為7m。區內該層地下水主要接受大氣降水的補給，水量極少。本區碳酸鹽巖夾碎屑巖類裂隙溶洞水類型以HCO3-Ca 型水為主，pH 值6.8～7.4，對裸露鋼筋結構具有微腐蝕性。

綜上，評估區地下水水量貧乏，將近55 m 的采礦切割深度未發現該層地下水，地下水對評估區影響小，水文地質條件良好。

1.8 區域開采活動對地質環境的影響

評估區屬于侵蝕-溶蝕之峰叢洼地谷地亞區，地貌類型單一，地形復雜。

根據現場調查，區內采石場采礦采規模較大，現狀破壞地質環境的人類工程活動強烈。人類工程活動對原有地質環境造成的影響小。總體看，評估區破壞地質環境的人類工程活動強烈。

2 地質災害危險性評估

2.1 地質災害危險性現狀評估

地質災害危險性評估項目是國家強制性執行的建設前期準備工作[3]。

經調查發現，在評估區北東側發現有2 處不穩定邊坡（P1 和P2）和3 處危巖群（Wq1、Wq2、Wq3）地質災害。因此，確定不穩定邊坡和危巖作為本項目地質災害現狀評估的主要類型。

2.1.1 不穩定邊坡

P1、P2 巖質挖方邊坡均為前期采礦形成，其基本特征和穩定性分析見表1。上述邊坡均為不穩定邊坡。

2.1.2 危巖

Wq1 危巖群位于現狀邊坡P1 上，系采石場形成的孤石。由4 塊大小不等的石塊組成，石塊底部坐于裸露的基巖斜坡上，坐落位置高約30m，三面臨空。該危巖群塊體本身及其母巖節理、裂隙較發育，主要發育兩組剪節理，危巖正是由這兩組節理切割形成，不穩定。

表1 評估區各邊坡現狀穩定性定性分析表

Wq2 危巖群位于現狀邊坡P2 上，系采石場形成的孤石。由3 塊大小不等的石塊組成，石塊底部坐于裸露的基巖斜坡上，坐落位置高約20m，三面臨空。該危巖群塊體本身及其母巖節理、裂隙較發育，主要發育兩組剪節理，危巖正是由這兩組節理切割形成，不穩定。

表2 地質災害危險性綜合分區評估表

Wq3 危巖群位于現狀邊坡P2 上，系采石場形成的孤石。由4 塊大小不等的石塊組成，石塊底部坐于裸露的基巖斜坡上，坐落位置高約20m，三面臨空。該危巖群塊體本身及其母巖節理、裂隙較發育。

綜上所述，根據評估區地質災害發育特征、規模、分布，評估區為現狀地質災害強烈發育區。現狀評估認為，評估區地質災害強發育，危害程度小，危險性中等。

2.2 地質災害危險性預測評估

2.2.1 礦山開采引發或加劇地質災害危險性的預測

根據評估區的地質條件，結合野外現狀調查、地質災害發育規律以及形成條件、該場地建設特點分析，預測可能引起以下地質災害：邊坡塌陷、巖溶地面塌陷。

（1）邊坡塌陷：礦山開采可能引發巖質邊坡崩塌的區段主要在建設項目北東側的P1、P2 不穩定邊坡上。P1 邊坡距離評估區約45m，P2 邊坡距離評估區約15 m。根據邊坡上的節理、巖層及邊坡產狀，對各邊坡穩定性進行分析，得知礦山開采過程中的機械振（震）動可能會引發P1、P2 巖質邊坡發生崩塌。

（2）巖溶地面塌陷（土層塌陷）：評估區巖溶中等發育，地下水水位變動位置主要位于基巖中，根據發生巖溶地面塌陷地質災害可能性分級參照表，巖溶地面塌陷地質災害發生的可能性中等。引發巖溶地面塌陷（土層塌陷）的區域主要為評估區西部居民房。因此，礦山開采所產生的震（振）動作用可能破壞地下可能存在的溶洞、溶隙或土洞的支撐平衡，形成巖溶地面塌陷。

（3）巖溶頂板塌陷：評估區巖溶中等發育，不排除地下深部灰巖發育溶洞的可能性。近地表的淺部可能有巖溶發育，基巖中可能存在巖溶空腔。因此，礦山開采施工機械和車輛運輸過程，所產生的震（振）動、荷載等作用引發巖溶頂板塌陷。

2.2.2 礦山開采本身可能遭受災害危險性的預測

根據礦山開采的布局和地質災害現狀調查結果，預測該礦山開采項目本身可能遭受的地質災害主要為邊坡塌陷、危巖塌陷和巖溶地面塌陷

3 地質災害危險性綜合評估

地質災害危險性綜合評估原則：根據以上地質災害現狀評估和預測評估結果，依照相關規定[4，5]，在充分考慮了評估區地質環境條件差異和潛在的地質災害隱患、危險程度以后，將評估區確定為將評估區確定為地質災害危險性大區一個區（I），即評估區內危巖崩塌、巖質邊坡崩塌危險性大，巖溶地面塌陷危險性中等（表2）。

評估區地質環境條件復雜程度復雜，現狀地質災害強發育，綜合評估為地質災害危險性大區（I 區），項目建設用地紅線范圍內適宜性為適宜性差。

4 結論與建議

評估區地質災害強發育，危害程度小，危險性中等。評估區內危巖崩塌、巖質邊坡崩塌危險性大，巖溶地面塌陷危險性中等。

評估區地質環境條件復雜，地質災害發育程度較強，根據評估區地質環境條件復雜程度和礦山開采的特征，將評估區確定為一個重點防治區，其中危巖崩塌、巖質邊坡崩塌為重點防治災種，巖溶地面塌陷為次重點防治災種。擬采用工程、生物、監測措施進行地質災害防治。在充分做好相應的地質災害防治措施的情況下，相關地質災害是可以防治和減輕的。