探討礦山地質災害防治基本原則及模式

郭建華

（河北省地質工程勘查院，河北 保定 071051）

1 礦山泥石流地質災害危害性及防治困難點

礦山泥石流地質災害是造成礦山基礎設施損毀的主要災害形式，因地質災害帶來的經濟損失巨大。基于此，在規劃設計礦山工程時，要充分調查泥石流發生機理，對礦山地質災害防治開展分析總結分布、針對不同作用機制下的泥石流應對應不同的防治模式和措施。在地質災害多發區域開展有大量的泥石流治理工程，成效較好。但在泥石流防治上也面臨一些困難點，主要體現在以下幾點：第一，受區域地貌地勢差異影響，山區泥石流的強度不同，流體的沖擊力及粘度也各有差異，由此導致山區泥石流成災方式不盡相同。第二，地質災害在運動規律上有其復雜特殊性，在防治地質災害時需要對癥下藥，如防治措施不加細分，防治效果難言滿意。第三，地質災害防治方案不夠完善或成熟，泥石流防治經驗模板套用問題較常見[1]。

2 礦山泥石流地質災害工程防治原則

礦山泥石流地質災害工程防治在開展過程中需要遵守防治原則，不能一個模板重復套用[2]。在確定防治原則時主要參考以下要素：第一，礦山工程屬性；第二，泥石流危險性指數，如泥石流的活動特征及規律。在劃分泥石流危險指數時，主要參考泥石流災害危險性評估及潛在泥石流危害性評估。針對已經發生的礦山地質災害災害，結合實際規模及實際造成的損害確定其危害性等級，對于潛在的礦山地質災害危害性主要以單溝活動性為依據。以上兩個要素進行綜合后，在區域地質災害防治原則的使用上，應側重泥石流危險性評價，即泥石流具備的致災能力、規模、頻率等。具體而言，根據不同危險性程度需采用的防治原則如下。

2.1 高危區域地質災害的防治原則

高危區域泥石流溝如存在于礦區施工范圍內，應在規劃設計路線時盡量加以避讓，如確需穿越，可避讓泥石流危害較為嚴重的區域，對路線進行部分修改。需要大面積避讓泥石流災害時，可以在路線設計上采用多次跨河方案，對路線內較大概率發生泥石流危害的路段進行隧道穿越設計，或者在平坦河岸處選線。尤其是在等級規格較高的區域路線規劃上，既要考慮技術性，同時又要在能夠規避風險的基礎上提高經濟性[3]。而涉及到中等級及低等級區域地質災害防治，選擇繞避設計方案時要在經濟及技術條件下進行，如不具備條件，可以劃分出泥石流災害最為多發的路段，做好礦山地質災害監測及預警，對這部分路段重點監控。

2.2 中危區域地質災害的防治原則

礦山工程需要穿越中等危險屬性的泥石流溝，在防治上也可采用路線局部調整或規避的方式，例如選用橋梁來對泥石流多發區進行跨越避讓。泥石流堆積扇面如果覆蓋了公路路線，或者因客觀因素礦區通行路線必須選址于泥石流堆積扇面部位，此時可以選擇泥石流堆積扇的縫隙處進行分散設橋，也可測量泥石流活動較弱，災害發生時間較為規律的部位進行架橋或鑿隧。在中危區域地質災害防治上，也需要根據等級來確定具體防治方案，如等級高，首選高架及隧道形式，如等級不高，在滿足技術條件及經濟性的前提下可以使用大橋設計方案，如以中小橋涵過水方式。此外，針對中危區域地質災害防治，還需要采取必要的輔助手段，如增設可以起到泥石流攔截作用的工程等。

2.3 輕危地質災害的防治原則

礦區內通行路線設計上如果穿越區涉及到泥石流災害，但相比而言不具有過高的危險等級，泥石流活動較為穩定，同時能夠有效防治泥石流溝時，在路線上應首先考慮經濟性。此時可以合理測量路線的寬度及標高，預留泥石流活動的安全空間或攔截區。在泥石流扇區進行跨越時，可以采用大中橋方式，如所設計路線等級設定為中等級或低等級，可以采用中小橋涵過水的方式。低危公路泥石流方式需要突出方案的經濟性表現，同步加設泥石流攔截處理配套工程。

3 礦山泥石流地質災害工程防治模式探討

泥石流本身具備的特性是造成公路泥石流危害的首要因素，如泥石流溝類型特點、泥石流性質、公路所處區域與泥石流溝之間的空間關系等，因公路所在區域泥石流自身因素特點不相同，在礦山地質災害工程防治模式上需要因地制宜。

3.1 結合礦區地貌因素選擇正確地質災害防治模式

礦山地質災害的形成與山區溝谷地貌因素息息相關，根據溝谷地貌的不同特征，泥石流可以分為溝谷型泥石流、坡面型泥石流。坡面型泥石流在形成及運動上主要處于同一個坡面，一般不具備過大的泥石流溝流域。溝谷型泥石流在構成上主要包括了形成區、流通區及堆積區，各區有明顯分割，泥石流溝流域面積大。

在坡面型泥石流防治上，礦山建設規劃時，應結合實際情況優選防治模式，較為常用的模式有：明洞穿越、線路遷移、橋梁跨越、過水路面等幾種。明洞穿越模式根據坡面泥石流溝的匯流特點而定。此外，泥石流堆積扇體大，坡度陡的區域也以明洞穿越為主。線路遷移模式適用于危害路段比較狹長，坡面泥石流溝通不明顯的情況。如采用線路遷移模式，應在線路遷移處，即基礎設施與坡面泥石流交匯部位設置防護工程，如丁壩等，對坡面泥石流沖擊性進行消解。橋梁跨越模式主要是對泥石流溝進行跨越，如在泥石流能夠穩定流通的區域或沖切溝分布較為集中的區域等設置橋梁。這一模式在高等級基礎設施中較為適用。過水路面模式主要是選擇在礦山基礎設施與泥石流交匯部位設置混凝土抗侵蝕處，對泥石流進行清淤。

在溝谷型泥石流防治上，可供選擇的防治模式有：單一排導、排攔結合、沉砂排導、過水路面等幾種。其中，單一排導模式適用于中等級基礎設施，不僅用于泥石流防治，在其他災害防治上也較為有效。此模式將排導槽進行立體交叉，設置在基礎設施及地質災害發生的交匯部位，通過排導槽在基礎設施內側將泥石流排至設施外側部位，降低泥石流的危害程度。但大規模大面積的泥石流裹挾大顆粒泥土時，不宜采用這一模式。排攔結合模式在中等級及高等級礦山基礎設施中常見常用，如泥石流帶有大顆粒及砂石，發生規模及流經面積大，使用單一排導方法防治效果不佳，此時通過排攔結合，一方面發揮排導設施工程的優勢，另一方面設置附屬工程，如攔壩于泥石流溝流通區，能夠起到泥石流砂石等物質的攔蓄作用，使剩余小顆粒泥石流能夠經由排導槽泄出。沉砂排導模式結合了沉砂法及排導法，在中等級設施中可以選用，該模式下，側部一般具有平坦地勢，泥石流也不具備較大的溝道縱坡，如單純采用排導槽進行排導，容易導致泥石流出現停淤問題，對礦區周邊居民出行造成危害。采用沉砂與橋涵組合方式，能夠借助橋涵作用分流泥石流，然后將剩余泥石流截停在沉砂池，然后由基礎設施養護人員進行清淤[4]。過水路面模式與坡面型泥石流防治中的做法大體相同，配合路面防沖刷及清淤保通方式處理泥石流。

3.2 結合流體粘度因素選擇正確的防治模式

根據流體粘度主要可以分為稀性泥石流及粘性泥石流兩類。據此，應在對泥石流容重加以分析判斷的基礎上，根據其不同粘度屬性選擇相應的防治模式。

在稀性泥石流防治上，其主要具有強紊動性，阻力小及下切作用明顯等特點。對此，可以采用排導及攔擋相結合的方式，將排導工程設置在泥石流溝道，然后對泥石流溝床容重進行分析，使用窄深排導槽對稀性泥石流進行排導疏浚。此外也可以在沖溝部位架設橋涵，借助橋涵的作用實現泥石流排導。在粘性泥石流防治上，由于泥石流以黏稠泥漿形為主，自身帶有極強的侵蝕性，對公路危害較大。在防治上可以采用排攔相結合的模式，以排為主，輔之以攔，但如果泥石流規模過大，應借助橋隧跨越的方式進行繞避。在粘性泥石流的排導縱坡值等數據參數的獲取上主要結合容重因素確定。由于粘性泥石流的超強腐蝕作用，在設置排導槽時應選用梯形或矩形，注意加寬排導槽，在排導槽上加設抗腐蝕材料。針對粘性泥石流不宜采用彎道排導方式，以免降低排導速率。如遇到大型粘性泥石流，可以在泥石流流通區設置攔砂壩，對泥石流的流量峰值進行控制[5]。

3.3 結合礦山地質災害的成災形式選擇合理的防治模式

堵河型、淤埋型及沖毀型共同構成了礦山地質災害。在具體選擇各種類型防治模式時，主要把握如下幾點。

針對堵河型災害，其在短時間內的流量較大，裹挾的砂石等固體物質總量多，容易對主河造成堵塞，從而對礦區周邊基礎設施造成沖擊，導致周邊路基等部位被強力侵蝕。對此，在防治上，應結合礦山地質災害的危險范圍，采用繞避方式避讓大流量流體侵蝕。如無法繞避，可以采用攔排方式對大顆粒泥石流物質進行攔截，削弱流體流量峰值[6]。在排導槽設計上，應使其高于主河洪水位的出口高程，基礎在溝床下進行2m嵌入，將排導出口縱坡角設定為10%。針對淤埋型地質災害，主要由于礦區周邊基礎設施在設計時沒有設置大的排泄斷面，排導比降不大。在防治上，可以設置加較窄深的排導槽，加快流體的排泄速度[7]。對淤泥嚴重區域，采用明洞及排導結合方式進行排泄。針對沖毀型地質災害，其帶有極大的破壞性，對礦區周邊基礎設施及附屬設施能夠帶來毀滅性結果[8]。在防治上，應設置較高跨度的橋涵，橋涵單跨應能夠越過泥石流溝。也可以將橋墩設置在溝床部位，通過多跨及攔擋形式，對流體能量加以削減。

4 結語

礦山地質災害工程防治關系到礦山開采年限，在選擇具體的防治模式時，應遵循防治原則，充分結合地質災害防治標準，安全要求及地質災害活動特性，精準施策，對不同危險等級的地質災害采用相應的治理措施。與此同時，對地質災害的活動規律應加強預防及監測，引入信息化手段方式，使礦山地質災害危害程度降到最低。