四川宣漢縣礦山地質災害現狀和成因研究

陶加勝

宣漢縣隸屬于四川省達州市，地理坐標處于東經107°22′～108°32′，北緯31°06′～31°49。位于四川盆地東北大巴山南麓，川、渝、鄂、陜結合部，東北與城口接壤，東與開縣相鄰，南連開江，西接達川區、通川區和平昌縣，北與萬源市交界，是北通陜西、東達湖北的要口。縣域面積4271km2。全縣共54個鄉鎮。

1 礦區地質環境概況

1.1 地形地貌

宣漢縣境內地形復雜、山勢逶迤，總體由東北向西南傾斜綿延，呈“七山一水兩田”的總體地貌。宣漢縣位于大巴山南麓和四川盆地東北部的交接地帶，以低山地形為主，占幅員面積的57.4%，東北端和西南側分別為中山地形和丘陵地形，各占幅員面積的9.8%和32.8%，低山地形是宣漢縣的主要地形特征，研究區域的西南側和東北地帶地勢分別為西南低東北高，有明顯的切割河谷，同時存在較大的地形起伏，最高點為東北端龍泉土家族鄉的大團包，海拔高程2458m，最低點為君唐鎮千丘塝，海拔高程277m，最大相對高程為2181m。山脈走向基本上與地質構造線走向一致，河流走向總體呈北東-南西向。

1.2 氣象水文

1.2.1 氣象

四川宣漢縣所處季風帶為亞熱帶季風，表現出的特征為：夏季降雨量較多、溫暖潮濕，冬季少雨，偶爾也出現極端天氣，如大風、暴雨、冰雹等。綜合分析近幾年宣漢縣的氣象數據發現，每年一月降雨量最少，5月降水量最多為192mm，出現集中降雨的時間為每年的5月～10月，降雨量可達到年降雨量的80%左右。查閱資料發現年降水量最多的一年達到1700mm，降水量最少的一年為860mm，極差為832mm。近年來宣漢縣每年均出現暴雨過程，其中2004年9月3日～5日全縣普降兩百年不遇的大暴雨，持續降雨70h以上，最高降雨量達到463mm，最低降雨量也突破了300mm；2005年7月6日～8日，全縣持續降雨達28h，最高降雨量375.8mm，最低降雨量達140mm；2007年7月28日～7月30日，全縣持續降雨達36h，累計降雨量達120mm。因四川宣漢縣存在較大的地勢差，降水量與地勢高差有有一定的關聯性，研究區域北部年平均降水量達到1400mm左右，西部和南部地區因所處的地勢較低，在降雨量集中時期其降水量也較少，平均降水量僅1100mm左右。

1.2.2 水文

四川宣漢縣所有河流屬于嘉陵江水系，經過系統研究發現河流水系運移會產生較大落差，經過狹窄河谷，全境由前河、中河、后河貫穿，河流最終匯集到州河內，河流經過區域巨石凸起明顯，這也直接導致急彎卡口增多。在境內河流流經面積大約占宣漢縣總面積的80%左右。長灘河與明月江分別流經研究區的西北和西南部。流經過后最終注入到了巴河、州河內，在縣內流域面積占全縣幅員面積的12%。河流流經的開闊地帶若遇狹谷段易出現灘沱交錯現象，產生的水能量能量可用于發電。在四川宣漢縣境內某山區山頂或坡頂，風化殼孔隙內有自然降雨穿過這一通道對含水層的水量進行大量補給，在山體的半坡，風化殼裂隙補給為農業生產提供了充足的水量。因四川宣漢縣地下水的分布面積較大，且屬于淺層地下水，隨著大氣降水量的變化，對研究區的地形地貌產生一定影響，在對地下水進行及時補充同時也在附近位置進行排泄。因此，可以斷定宣漢縣地層水的補給、排泄有一套獨立的系統。

1.3 地層巖性

縣內地質災害發育區地層主要為侏羅系沙溪廟組（J2s）、遂寧組（J2sn）、蓬萊鎮組（J3p）及白堊系白龍組（K1b）與蒼溪組（K1c），其地層巖性主要為泥巖、粉砂質泥巖及砂巖組成。區內三疊系上統須家河組（T3xj）分布于深部，地表出露少，巖性主要為巖屑石英砂巖、夾泥巖、頁巖、炭質頁巖、煤層等。區內三疊系中統（T2l）及下統嘉陵江組（T1j）分布于深部，地表出露少。巖性主要為白云巖、白云質灰巖、灰巖夾泥質灰巖、鈣質頁巖等。

1.4 地質構造

研究區域地質構造地處大巴山南緣弧形構造帶，此構造帶與新華夏構造帶形成了一個復合地帶，經深入勘查發現宣漢縣的地質主體構造為大巴山南緣弧形構造帶，褶皺構造出露明顯，同時有少量的壓扭性斷層出露。區內地質構造以褶皺為主，其次為斷層。構造在宏觀上決定了地層的產狀、巖體的破碎程度等。在構造應力集中區，如背、向斜軸部（特別是背斜軸部）、斷層附近巖體較為破碎，各種節理裂隙發育，易發生地質災害。

2 礦山地質災害類型及現狀

本次宣漢縣地質災害隱患排查，地質災害以滑坡為主，次為崩塌，不穩定斜坡、地面塌陷和泥石流極少，滑坡劃分為小型滑坡、中型滑坡、大型滑坡三類。其中小型滑坡最多，共計180處，占實地調查滑坡總數的77.59%；中型滑坡48處，占實地調查滑坡總數的20.69%；大型滑坡4處，占實地調查滑坡總數的1.72%。

3 礦區內地質災害影響因素分析

3.1 地質災害在各地貌區的表征

礦山地質災害發育與地貌存在內在聯系。宣漢縣地處大巴山南麓與四川盆地東北部的接合地區，以低山地貌為主，構造剝蝕侵蝕低山、構造侵蝕溶蝕中山及構造剝蝕丘陵三種構造類型共同構成了宣漢縣的地貌類型。低山分布于南壩-清溪-胡家-大成一線以北的廣大地區，丘陵分布于上峽、大成、南壩、胡家、新龍、清溪、七里一線的西南地區。

本次調查的271處地質災害點中，分布于中山地貌區的地質災害點31處，分布于低山地貌區的地質災害點177處，分布于丘陵地貌區的地質災害點63處，分別占全縣地質災害點總數的11.44%、65.31%、23.25%，面分布密度分別為7.14/100km2、7.18/100km2、4.64/100km2。

由統計數據可以看出，地質災害發育受地形地貌影響較大。據統計，宣漢縣地質災害主要發育于高差大、地形陡峭的構造侵蝕中低山地貌區，該區主要分布于南壩-清溪-胡家-大成一線以北的廣大地區，高程在1000m以上，相對高差500m～1000m，總體上河流侵蝕切割強烈，山高谷深，河谷呈狹窄的“V”字形或槽形。在高差小，地形坡度小的構造剝蝕高原丘陵地貌區地質災害發育少，且比較分散。該區分布于清溪、新龍、大成、南壩、七里、胡家、上峽一線的西南區域。山體相對高程達到100m～200m，地形坡度通常超過了20°，槽型是溝谷發育主要特征。礦物特性為泥巖互層、侏羅系（J）砂，泥巖性特征明顯，在強風化作用下，表層出現了松散土層，山頂圓潤。

3.2 地質災害在不同高程范圍的發育特征

將區內高程按照200m間距，分為6類，分析每個高程分類中地質災害分布數量，區內地質災害主要分布在300m～900m高程范圍內，該范圍內共發育地質災害236處，占地質災害總數的87.08%，這主要是由于在300m～900m高程范圍內，人口分布最為密集；采礦工程活動最為活躍，對地質環境條件影響相對較大，因此在該范圍內地質災害分布密度最大。當高程大于1100m時，地質災害分布減少，主要是由于高程1100以上人居分布稀少，采礦工程活動對地質環境影響較小，生態環境條件相對較好，地質災害發育稀少。

3.3 降雨與礦山地質災害

依據近幾年對四川宣漢縣降雨數據的統計，發現研究區的年平均降水量達1213.5mm，其中1月份降水量最少，5月份降水量最多，降水主要集中在二三季度，達到了全年降水量的80%。通過水文地質調查在降雨集中季節地質災害發生概率大大增加。雖然各月份的降水量分布不均勻，但全年降水總量達標，為地下水的補給提供的基本條件，在每年5月份～10月份是地下水補充的時間段，除了降雨季節，大氣降水的滲入系數也對地下水的補充情況造成一定的影響，山體平緩、山體植被覆蓋率等都會對降雨的滲透率產生影響。在高陡坡區域大氣降水逐步滲入地下，為地層中的地下水進行有效補給，而在重力作用下，部分地下水向低洼處流動，特別是在地形起伏較大區域，地下水的徑流運移對裂隙水的下滲、流動造成巨大影響。經研究發現，地下水的內主要有泥巖夾層、鈣質砂巖，這些含水層厚度較薄，埋藏于地層表層，水文地質類型為淺層風化帶裂隙水，該類型的水文補給情況受地形地貌的影響較為明顯。

由于礦山開采、排渣等工程活動誘發滑坡、崩塌、 泥石流等地質災害。項目區較為突出的礦山地質災害為危巖崩塌，主要分布于建筑石料用灰巖采石場等露采礦區，由于斜坡開挖形成高陡邊坡，經過長時間暴露，邊坡卸荷裂縫發育，在自然風化及降雨等因素影響下，逐步形成危巖，發生崩塌。在集中降雨的影響下礦山山體表層出現了軟化滑動，滑坡體自重有明顯增加，滲透至節理裂隙，巖體被浸泡軟化后，山體斜坡應力發生了一些變化，應力主要集中在某一區域，導致山體出現滑動變形，如沉降、裂縫、膨脹等。

地質災害的發生有受氣候條件影響的因素，在段時間內出現強降雨或連續降雨的情況下，礦山地質災害發生概率更大。因降雨量增大表層結構面的抗剪強度持續下降，巖體軟化，飽和度持續增加，巖體容重量與軟弱結構面的抗剪強度成反比關系，直接影響斜坡向的發展情況，山體崩塌、滑坡發生概率持續增加。

同時，降雨對礦區內泥石流的形成也起到了關鍵性的作用，體現在兩個方面，一是受水動力的影響，降水在匯流、揭底、侵蝕的作用下，礦山易出現滑動，引發泥石流，二是降雨成為誘發泥石流主要因素，是泥石流爆發的必要條件。

通過總結發現，降雨量與地質災害發生概率存在必然聯系，每年6月、7月、8月、9月降雨量較大的月份，出現地質災害數量占全年的50%左右，這充分表明這一時期是地質災害頻發時期，數據資料說明四川宣漢縣地質災害多集中發生在這幾個月份，其他月份地質災害發生概率大幅度降低，所以可以斷定導致地質災害頻繁發生的主要原因是降雨情況。

3.4 水文條件與礦山地質災害

四川宣漢縣研究區域內影響礦山地質災害發育的水文因素主要是河水對岸坡的沖刷和洪水漲落形成的動水壓力。另外由于農業生產用水需求量大，修建的蓄水堰塘、水渠以及斜坡上大面積分布的水田是影響滑坡穩定性的重要因素，以2007年7月發生于清溪鎮的馬伏山滑坡為例，由于滑坡地表80%左右為水田覆蓋，地表水的長期滲透、浸潤和軟化作用，降低了滑坡穩定性，在降雨的引發下而發生滑動，造成了巨大的經濟損失。含水層結構破壞后，伴隨持續 性的排水活動，形成地下水降落漏斗，隨著采礦活動的進行， 漏斗面積不斷增加，不斷破壞礦山內部結構，對礦山的穩定 性造成威脅，嚴重時還會引發崩塌和滑坡等地質災害。

根據本次調查的271處地質災害點，統計各地質災害點到最近水系的距離，得出礦山地質災害點與水系的距離關系曲線。由實地調查可知，宣漢縣地質災害點分發育分布與水系距離趨勢關系明顯，距離水系越近的區域地質災害越發育，小于200m范圍內的地質災害點190處，占比70.11%，這也說明了地表水對礦區地質災害發育的影響較重。

4 礦山地質災害成因分析

隨著對宣漢縣資源的深度開發，占據優勢地理位置吸引了政府及一部分學者的關注。人類工程活動在帶動當地經濟發展的同時，必然會影響山區的水環境質量，給山區水環境造成壓力。由于研究區位于習水河的水系源頭，水環境容量小，對水環境保護的要求更為嚴格。發生地質災害，不但受自然因素的影響，同時也與人類工業生產活動有內在聯系。在經濟快速發展的大環境下，礦山開采活動向深部開采的趨勢愈演愈烈，礦山開采區周圍地層遭到嚴重破壞，生態環境也受到直接影響，主要表現在對自然斜坡的不科學及不合理的擾動，對森林草地等植被的破壞，打破了地質歷史長期以來斜坡的自然平衡，構成誘發礦山地質災害的主要引發因素之一。區內人類工程經濟活動——采礦活動對地質災害發育的影響主要體現在這些工程活動過程中不合理的削坡和開挖棄土滑坡和崩塌的發生的主要成因。

四川宣漢縣貯藏多種礦產資源，經過長時間的開采后，地下開采成為主要開采方式?，F階段，該研究區域因砂巖、石灰石、泥頁巖等礦物質深入開采，為宣漢縣的經濟發展提供有利支撐。但這些礦產資源開采還停留在粗放開采階段。隨著開采時間的增加，大量的廢棄礦石、礦渣等物質長期堆積，若存放方式不當，對礦區周邊土地及生態環境造成較大影響，當雨季來臨時，更容易引發地質災害發生。另外，過度的礦產資源開采活動，易出現地表塌陷情況，地裂縫擴大，會造成更為嚴重后果。采礦活動引發的地質災害較為顯著。主要地質環境問題：

4.1 礦渣堆積占地及引發地質災害

目前，礦山存在的地質環境問題主要是廢石（采礦廢石、選礦尾礦等）不規范堆放造成的生態環境破壞及潛在次生地質災害。礦山“廢石”污染主要源于井下掘進圍巖、采礦夾石等。這些堆積體對礦山環境造成了較為嚴重的破壞，危害也較為嚴重，主要表現在以下兩個方面：①堆積體占用了大量的耕地和林地，對礦區植被造成了嚴重的破壞，對生態環境的影響非常嚴重；②堆積體堆積方式主要為順坡堆積，區內廢石順坡堆積大多未采取支護措施，或支護措施簡陋，效果不夠理想，往往填方邊坡高陡，在不利條件下往往發生滑塌變形或沖入沖溝，甚至將次生為泥石流災害，對礦區公路、房屋、農戶、土地等造成嚴重的危害。

4.2 地下采空引發地質災害

地下采空與地下水疏干鐵山礦區始建于20世紀80年代，開采歷史悠久，為當地經濟發展做出了重要貢獻，但同時也遺留下了嚴重的環境地質問題，由于礦區多采用井下開采，導致采空區上覆巖土體冒落而在地表發生大面積變形破壞并伴隨地表水和淺層地下水漏失。地面變形呈現面狀分布地面塌陷以及線狀分布的地裂縫，造成礦區大量農田損毀，地表建筑物遭受嚴重破壞。鐵山礦區改制后，致使開采過程中造成的地質環境破壞及礦渣等廢棄物造成的潛在的地質災害隱患無法處理，對宣漢縣的整體發展造成了嚴重的影響。

5 結論

四川宣漢縣礦山地質災害主要發生類型是由于大規模的礦山開挖而導致的山體滑坡，規模以小型滑坡為主，崩塌及地面塌陷災害次之，全縣地質災害重點防范區域可分為中西部的峽谷高易發區、西南部的深丘中易發區、東部的低山低易發區和礦山工程活動影響區。

本區夏季暴雨等強降水呈增多趨勢，7月、8月、9月更是地質災害的高發期，約占全年的75%左右。應對宣漢縣礦內地質災害按其威脅、危害程度大小及輕重緩急對其進行應急勘查、預警預報和實施治理，以減輕或避免災害損失。

選取重點地質災害發育地段、重大礦山地質災害體建設地質災害區域監測預警系統，分析滑坡發生與自然因素和開采活動過程之間的關系，建立多因素耦合的礦山地質災害監測預警判據體系，進行預警工程區地質災害的監測預警，為地質災害綜合預警提供依據。

礦山工程活動已成為導致地質災害高發的不可忽視的影響因素之一，應加大地質災害防治宣傳方面的深度和廣度，礦區的防災減災工作任重而道遠。