馬 斌 龐清媛 施愛(ài)菊

中國(guó)冶金地質(zhì)總局中南局南寧地質(zhì)調(diào)查所，廣西南寧，530022

應(yīng)用地質(zhì)

廣西德保縣通懷錳礦地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)及防治對(duì)策研究

馬 斌*龐清媛 施愛(ài)菊

中國(guó)冶金地質(zhì)總局中南局南寧地質(zhì)調(diào)查所，廣西南寧，530022

德保縣通懷錳礦礦山建設(shè)開(kāi)采可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害有崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害，危險(xiǎn)性小—中等；地下平硐采礦引發(fā)采空區(qū)地面塌陷，并引發(fā)地面崩塌、滑坡、地裂縫產(chǎn)生的可能性大,危險(xiǎn)性中—大等；地下平硐采礦，遭受井巷冒頂及井壁片邦，危險(xiǎn)性中等；03線以西生活區(qū)遭受采空區(qū)地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害，危險(xiǎn)性大。在基本查明礦山可能引發(fā)、加劇和遭受的地質(zhì)災(zāi)害的基礎(chǔ)上，提出對(duì)不同地段分別采用建攔砂壩、留設(shè)足夠的保安礦柱、加強(qiáng)災(zāi)害監(jiān)測(cè)等措施進(jìn)行防治。

礦山 地質(zhì)災(zāi)害 危險(xiǎn)性 評(píng)價(jià) 防治 研究

1 礦山概況

1.1 礦山自然概況

德?？h通懷錳礦位于廣西德?？h城南東30km處，礦山屬低山地貌，地勢(shì)西高東低。標(biāo)高最高769.9m，最低標(biāo)高為264.6m，相對(duì)高差一般為200m左右。周圍各地層均以灰?guī)r為主，構(gòu)成峰叢洼地地貌，懸崖陡壁甚多，地表多為浮土覆蓋。周圍沒(méi)有自然保護(hù)區(qū)、名勝古跡和其它重要建筑設(shè)施。

1.2 礦山建設(shè)方案概況

根據(jù)《德保廣源礦業(yè)有限公司通懷錳礦開(kāi)采設(shè)計(jì)方案》【1】，德?？h通懷錳礦礦山范圍面積2.566km2，設(shè)計(jì)開(kāi)采面積0.16km2，主要擬開(kāi)采賦存于下石炭統(tǒng)巖關(guān)階中的錳帽型氧化錳（①、②號(hào)礦體），開(kāi)采深度0.00～80.00m，開(kāi)采的最低標(biāo)高分別是275.00m和426.00m，均位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面（鑒河河床標(biāo)高為264.00m）以上。開(kāi)采設(shè)計(jì)可利用的資源量（333）為16.06萬(wàn)t，礦山設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模為采礦石5.0萬(wàn)t/a，礦山設(shè)計(jì)服務(wù)年限為4.3a。礦山開(kāi)采采用地下平硐削壁充填法進(jìn)行采礦，將采礦產(chǎn)生的廢石堆放于采坑內(nèi)，充填采空區(qū)。概括如下：

（1）對(duì)①號(hào)礦體，礦體分布標(biāo)高為280.00～540.00m，在不同地段，依據(jù)地形分別設(shè)計(jì)相應(yīng)開(kāi)采平硐，主要平硐有PD520、PD480、PD400、PD360.00、PD320。

（2）對(duì)②號(hào)礦體，礦體分布標(biāo)高為375.00～608.00m，在不同地段，依據(jù)地形分別設(shè)計(jì)相應(yīng)開(kāi)采平硐，主要平硐有PD560、PD530、PD500、PD460、PD420。

（3）采礦過(guò)程中，將采礦產(chǎn)生的廢石堆放于采坑內(nèi)，充填采空區(qū)內(nèi)，回采結(jié)束后，將所有通往采空區(qū)的通道封堵，保證人員的安全和減少礦井通風(fēng)系統(tǒng)的漏風(fēng)量。

（4）礦山地面建設(shè)設(shè)施主要是生活區(qū)、洗礦設(shè)施（含洗礦場(chǎng)、原礦及凈礦堆放場(chǎng)、廢水池）、排土場(chǎng)（尾礦庫(kù)）、高位水池。礦山的地面設(shè)施平面布置詳見(jiàn)圖1。

圖1 通懷錳礦地質(zhì)災(zāi)害綜合評(píng)估圖Fig.1 Geological disaster assessment map of Tonghuai manganese mine

生活區(qū) 已經(jīng)建成的礦山辦公、住宅區(qū)布置在07與03號(hào)勘探線之間的緩坡上，平整場(chǎng)地標(biāo)高約為583.00m，占地60m×40m，有礦山公路貫通。生活房為單層磚瓦結(jié)構(gòu)，占地20m×15m。

洗礦設(shè)施 該設(shè)計(jì)擬分別在兩個(gè)礦體下方，排土場(chǎng)的上游，分別建設(shè)①洗礦場(chǎng)：位于生活區(qū)西面約30m、標(biāo)高574.00的斜坡上，主要是放置槽式洗礦機(jī)械設(shè)備，洗礦排出的泥漿水經(jīng)明溝直接流到尾礦庫(kù)內(nèi)；②原礦和凈礦堆放場(chǎng)：位于洗礦場(chǎng)北面兩側(cè)的斜坡上，地形標(biāo)高580.00m左右。原礦堆場(chǎng)用于臨時(shí)堆放各采場(chǎng)運(yùn)來(lái)的原礦，凈礦堆場(chǎng)用于堆放經(jīng)洗滌后的凈礦；③廢水池：廢水池位于洗礦場(chǎng)排水明溝下方，沒(méi)有固定的位置，隨著尾礦庫(kù)回填高度升高而變化，通常比尾礦庫(kù)回填高程高1.00m左右，由高、寬均為1.50m土壩建成，廢水池用來(lái)匯集洗礦泥漿中的廢水，用φ125mm×40mm鋼管將回水揚(yáng)送到選廠高位水池，供選廠循環(huán)使用。

排土場(chǎng)（尾礦庫(kù)） 為使采礦生產(chǎn)能夠正常進(jìn)行，保護(hù)采用周圍的農(nóng)田和環(huán)境，需設(shè)置排土場(chǎng)。排土場(chǎng)主要堆放前期廢土以及洗選錳礦的尾礦、淤泥，后期的剝離廢土用來(lái)回填前期的采空區(qū)。根據(jù)礦山地形條件，在兩個(gè)礦體各設(shè)置一個(gè)排土場(chǎng)。設(shè)在①、②礦體主平硐口附近山谷，兩個(gè)尾礦庫(kù)總庫(kù)容約8萬(wàn)m3，礦山尾礦排放量為1.9844萬(wàn)t/a（尾礦堆容重為1.3t/m3），則尾礦庫(kù)服務(wù)年限約4a。

1.3 礦山開(kāi)采現(xiàn)狀

德?？h通懷錳礦為新開(kāi)礦山，從未出現(xiàn)過(guò)民采。

2 礦山地質(zhì)環(huán)境條件

2.1 氣象、水文

礦山屬溫暖、潮濕的亞熱帶氣候。常年平均氣溫為19.1～19.5℃，歷年極端最高氣溫為35.8℃，歷年極端最低氣溫為-2.6℃。氣候溫和宜人，四季變化幅度不大。年平均降雨量1440.30mm，5～9月份為豐水期，最大降雨量達(dá)1109.03mm，降雨量占全年降雨量的77%左右。

礦山范圍內(nèi)的地表水主要是由山間泉水形成的小溪，季節(jié)性明顯，部分只在雨季有水流，調(diào)查期間小溪流量0.008～1.280L/s，小溪均往北東流入礦山北面的鑒河。

2.2 地形地貌

據(jù)野外調(diào)查，礦山范圍內(nèi)地貌形態(tài)類型屬中低山區(qū)，局部為巖溶峰叢洼地貌。礦山地處桂西喀斯特高原區(qū)，屬低山地貌，地勢(shì)西高東低。標(biāo)高最高的769.9m，最低為264.6m，相對(duì)高差一般為200m左右，地形坡度一般為30°～45°。

2.3 地層巖性

根據(jù)《廣西德?？h通懷錳礦區(qū)南礦段錳礦普查地質(zhì)報(bào)告》【2】，礦山出露的地層有第四系、上石炭統(tǒng)、中石炭統(tǒng)、下石炭統(tǒng)巖關(guān)階和大塘階。

2.4 地質(zhì)構(gòu)造與區(qū)域地殼穩(wěn)定性

2.4.1 地質(zhì)構(gòu)造 礦山地處龍光背斜北東傾伏端，褶皺兩翼及轉(zhuǎn)析端次級(jí)褶皺較發(fā)育。主要發(fā)育有龍光背斜。礦山斷裂構(gòu)造不太發(fā)育，僅在中部分布一條較大規(guī)模的斷層。該斷層位于背斜核部，為正斷層。其走向與背斜軸向一致，為北東—南西向，斷層傾向南東，傾角55°～70°，斷距約為200m，斷層延長(zhǎng)約4km，切割上泥盆統(tǒng)及下石炭統(tǒng)。該斷層對(duì)錳礦層無(wú)直接影響。

2.4.2 區(qū)域地殼穩(wěn)定性 據(jù)《廣西通志·地震志》【3】資料，自公元288年至1985年間，在靖西—德保—大新—天等之間曾發(fā)生過(guò)12次地震，其中震級(jí)小于3.0級(jí)的3次，震級(jí)小于4.0且大于3.0級(jí)的2次，震級(jí)為4.0級(jí)的7次，評(píng)估區(qū)所在的德?？h建設(shè)用地位于地震基本烈度為VI度區(qū)內(nèi)，另?yè)?jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》【4】，德保縣一帶的地震動(dòng)峰值加速度為0.05m/s2，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.35s，區(qū)域地殼穩(wěn)定性較好。

2.5 礦體特征

2.5.1 礦體特征 礦山范圍內(nèi)的錳帽型氧化錳，賦存于下石炭統(tǒng)巖關(guān)階中，氧化深度都比較小，一般在30～60m之間，開(kāi)采深度0.00～80.00m，共有兩個(gè)礦體，編號(hào)為①、②。

①號(hào)礦體：分布于背斜南東翼00～20線之間，地表露頭長(zhǎng)2.3km，礦體平均厚度1.55m，礦體走向北東，傾向南東，在08～20線礦層傾角為27°～41°，在00～08線，礦層傾角為65°～80°。

②號(hào)礦體：分布在背斜南東翼00～09線之間，地表出露長(zhǎng)1.3km，礦體平均厚1.11m，礦體走向北東，傾向北西，在00～07線，傾角18～30°，在07線以西，傾角大于55～70°。

2.5.2 礦層直接頂、底板特征 錳礦層的直接頂、底板巖性均為硅質(zhì)巖、泥質(zhì)硅質(zhì)巖；顏色呈棕褐色，部分為灰白色，致密結(jié)構(gòu)，薄—中厚層狀及透鏡狀構(gòu)造，單層厚0.10～0.30m不等，局部風(fēng)化深者呈粉末狀。直接頂板往上10～20m巖石中含錳普遍較低，近礦層0～5m，常見(jiàn)小條帶狀、小透鏡狀氧化錳礦；底板以下巖石一般不含錳，但常發(fā)育有石英細(xì)脈，巖層層面局部呈波狀起伏。

2.6 水文地質(zhì)條件

2.6.1 地下水類型及巖石富水性

（1）松散巖類孔隙水：為第四系松散巖類孔隙含水層，分布于礦山山間洼地中，巖性為粘土、含碎屑粘土，結(jié)構(gòu)松散，接受河水補(bǔ)給，為富水性弱的孔隙水含水層。

（2）碎屑巖類裂隙水：由下石炭統(tǒng)巖關(guān)階（C1y）硅質(zhì)巖夾泥巖組成，厚度50～276m，構(gòu)成礦層直接頂、底板。因風(fēng)化破碎，節(jié)理、裂隙發(fā)育，含裂隙水。主要發(fā)育有兩組裂隙，一組裂隙產(chǎn)狀為130°∠60°，線狀裂隙率為2條/m，另一組裂隙產(chǎn)狀為338°∠55～56°，線狀裂隙率為1～2條/m。該類裂隙水以主要接受大氣降水及上部殘坡積層的孔隙水的滲透補(bǔ)給，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查山間溝谷中泉水流量為0.039～0.55L/s，富水性為弱。

（3）溶洞裂隙含水層：下石炭統(tǒng)大塘階(C1d)、中石炭統(tǒng)(C2)和上統(tǒng)(C3)中厚層狀—塊狀灰?guī)r組成，局部含硅質(zhì)巖條帶或白云巖透鏡體，總厚度約1300m，分布于礦山周圍，溶巖水發(fā)育，地表常見(jiàn)有溶洞、落水洞及暗河進(jìn)出口，在設(shè)計(jì)的②號(hào)尾礦庫(kù)南面435.00m標(biāo)高處發(fā)現(xiàn)一落水洞，洞口寬8～12m，高5.0～8.0m，落水洞沿走向?yàn)?5°方向發(fā)育延伸。

該含水層為礦山內(nèi)主要含水層，泉水流量為0.12～1.18L/s，富水性為弱—中等。

2.6.2 地下水的補(bǔ)給、逕流及排泄特征 礦山地形總趨勢(shì)是西高東低，地表水流總體向是由西南往東北流入鑒河。礦山地下水主要是接受大氣降水的補(bǔ)給，其逕流方向與地表水流向一致，在山間洼地或山坡腳以泉水的形式排泄補(bǔ)給鑒河。

2.6.3 地下平硐開(kāi)采涌水量預(yù)測(cè) 礦山氧化錳礦埋深為0.00～80.00m，賦存于石炭統(tǒng)巖關(guān)階（C1y）硅質(zhì)巖夾泥巖中，礦井直接充水含水層為下石炭統(tǒng)巖關(guān)階（C1y）的碎屑巖類裂隙水，含水層厚度50～276m，該含水層富水性弱，且礦體多分布在山體斜坡淺部，地形利于采礦平硐自然排水。根據(jù)開(kāi)采設(shè)計(jì)預(yù)計(jì)礦井正常涌水量：Qzh=56.7m3/d。

2.7 巖土體工程地質(zhì)特征

2.7.1 巖土體工程地質(zhì)類型及特征 結(jié)合礦山地層巖性、巖石強(qiáng)度、巖體結(jié)構(gòu)以及土體的巖性、成因、結(jié)構(gòu)和地貌，將其巖土體劃分為三個(gè)工程地質(zhì)巖組(土體)，其特征如下：

（1）松散結(jié)構(gòu)的碎石土體 分布在第四系殘坡積層（Qedl）中，巖性主要為灰黃、棕黃色亞粘土，以及大小不一、呈棱角狀的巖石碎塊混雜而成的松散堆積物，巖石碎塊成分以硅質(zhì)巖為主，少量泥巖及灰?guī)r。局部地段殘積層中有堆積錳礦。該層結(jié)構(gòu)松散，承載力特征值fk為150～230kPa，厚度0.5～10m。

（2）半堅(jiān)硬、堅(jiān)硬的硅質(zhì)巖巖組 巖性為由下石炭統(tǒng)巖關(guān)階（C1y）硅質(zhì)巖、硅質(zhì)巖夾泥巖、含錳硅質(zhì)巖夾泥巖組成，巖石自上而下風(fēng)化減弱。構(gòu)成礦層直接頂、底板。硅質(zhì)巖為淺黃、灰黃、淺灰、淺白等色，微晶結(jié)構(gòu)，微至薄層狀，局部夾薄層含錳泥巖，單層厚0.30～5.00cm，硅質(zhì)巖巖石抗壓強(qiáng)度56.00～110.00MPa，在強(qiáng)風(fēng)化帶內(nèi)，巖石裂隙發(fā)育，巖（礦）層較松散破碎；泥巖為淺黃、灰白、（磚）紫紅等色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，微至薄層狀構(gòu)造，單層厚0.50～1.50cm，局部含錳，巖石抗壓強(qiáng)度為20.00～30.00MPa。石炭系下統(tǒng)巖關(guān)階（C1y）厚度50.00～276.00m。

（3）堅(jiān)硬的灰?guī)r巖組 巖性為下石炭統(tǒng)大塘階(C1d)、中石炭統(tǒng)(C2)和上統(tǒng)(C3)中厚層狀-塊狀灰?guī)r，灰?guī)r溶洞、裂隙發(fā)育。在設(shè)計(jì)的②號(hào)尾礦庫(kù)南面435.00m標(biāo)高處發(fā)現(xiàn)一落水洞，洞口寬8～12m，高5.0～8.0m，落水洞沿走向65°方向發(fā)育延伸；灰?guī)r發(fā)育有二組構(gòu)造裂隙，一組走向?yàn)?24°，傾角40°，線狀裂隙率為2～3條/m；另一組走向?yàn)?40°，傾角為58°，線狀裂隙率為3～4條/m，裂隙寬0.20～2.00cm。巖石抗壓強(qiáng)度為30.00～60.00MPa。

2.7.2 礦體及圍巖工程地質(zhì)特征 礦山錳礦層賦存于下石炭統(tǒng)巖關(guān)階下部與中部之間的氧化帶內(nèi)，含礦巖性為含錳硅質(zhì)巖夾泥巖，結(jié)構(gòu)較松散，穩(wěn)固性差。含錳硅質(zhì)巖夾泥巖含錳量較低，一般介于3%～9%之間，經(jīng)過(guò)淋濾富集后，在氧化帶中錳礦品位有所提高，含錳量一般在15%～35%之間，局部地段可高達(dá)45%。

3 礦山地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性現(xiàn)狀評(píng)估

3.1 地質(zhì)災(zāi)害類型及特征

礦山范圍內(nèi)僅已有礦山公路邊坡發(fā)現(xiàn)小型崩塌一處（N1），位于設(shè)計(jì)平硐PD500入口附近的礦山公路北面邊坡上，坡高3.0～5.0m，邊坡角77°，邊坡臨空方向104°，崩塌寬約8.00m，高4.0～5.5m，厚1.2～3.0m，崩塌體積84.0m3，崩塌物質(zhì)為第四系殘坡積層（Qedl）的紅褐色粘土。

3.2 地質(zhì)災(zāi)害成因分析

N1崩塌是由于人工挖土邊坡太陡，邊坡角77°，大于天然邊坡角（30°左右），破壞了天然邊坡的穩(wěn)定性，邊坡由結(jié)構(gòu)松散的粘土層組成，在降雨的滲入作用下，粘土吸水變軟，土體自重增大，減弱了土體的內(nèi)聚力，導(dǎo)致了崩塌的產(chǎn)生。

3.3 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性現(xiàn)狀評(píng)估

在評(píng)估區(qū)范圍內(nèi)，山體斜坡穩(wěn)定，植被發(fā)育良好，僅發(fā)現(xiàn)前述之1處小型土質(zhì)崩塌地質(zhì)災(zāi)害，由于崩塌所在地為新修建的公路邊坡，無(wú)建筑物及其它有價(jià)值對(duì)象，沒(méi)有造成直接經(jīng)濟(jì)損失，危險(xiǎn)性小，目前這個(gè)崩塌所在邊坡處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。因此，礦山屬地質(zhì)災(zāi)害弱發(fā)育，危險(xiǎn)性小的地區(qū)。

4 礦山地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)評(píng)估

4.1 礦山建設(shè)、開(kāi)采引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性

未來(lái)礦山主要是進(jìn)行地下平硐采礦，并在采場(chǎng)附近建設(shè)洗礦場(chǎng)、尾礦庫(kù)和磚瓦結(jié)構(gòu)的辦公生活區(qū)等，根據(jù)評(píng)估區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件、巖工體工程地質(zhì)特征、地形地貌和已發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害成因、特點(diǎn)，結(jié)合評(píng)估區(qū)礦山開(kāi)采設(shè)計(jì)方案，本礦山在建設(shè)過(guò)程中和建成投入使用后可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害為崩塌、滑坡、采空區(qū)地面塌陷、礦井冒頂、泥石流等，現(xiàn)分述如下：

4.1.1 礦山建設(shè)、開(kāi)采引發(fā)崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性

（1）生活區(qū)建設(shè)引發(fā)崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性 位于03、07勘探線之間的山脊頂部較平緩處，場(chǎng)地平整標(biāo)高為583.00m左右，地形坡角為10°～20°，地形平緩，未來(lái)生活區(qū)建設(shè)對(duì)場(chǎng)地略加平整即可，因此生活區(qū)建設(shè)引發(fā)崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測(cè)其可能性較小，危險(xiǎn)性小。

（2）洗礦場(chǎng)、原礦與凈礦堆放場(chǎng)建設(shè)引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性 洗礦場(chǎng)位于高位水池下方約574.00m標(biāo)高的斜坡上，主要是放置槽式洗礦機(jī)械設(shè)備。洗礦場(chǎng)僅需要對(duì)場(chǎng)地略加平整即可，洗礦場(chǎng)建設(shè)引發(fā)崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害的可能性較小，危險(xiǎn)性小。

原礦和凈礦堆放場(chǎng)：位于洗礦場(chǎng)北面兩側(cè)的斜坡上，地形標(biāo)高580.00m左右，亦是利用原有地形稍加平整，在堆放場(chǎng)周圍砌1.00～1.50m高的擋墻，原礦堆場(chǎng)用于臨時(shí)堆放各采場(chǎng)運(yùn)來(lái)的等待洗滌的原礦；凈礦堆場(chǎng)用于臨時(shí)堆放經(jīng)洗滌后的凈礦，凈礦由汽車運(yùn)輸外售。當(dāng)?shù)V石堆放超過(guò)擋墻高度，在降雨作用下，預(yù)測(cè)可能發(fā)生小規(guī)模崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害，危險(xiǎn)性小。

（3）排土場(chǎng)（尾礦庫(kù)）建設(shè)引發(fā)崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性 德?？h通懷錳礦擬建2個(gè)排土場(chǎng)（尾礦庫(kù)），①號(hào)排土場(chǎng)設(shè)置在12勘探線位置的沖溝中，下方溝底修筑有攔砂壩，以防止廢石、廢土流失，壩高約25.00m，長(zhǎng)約110.00m，寬10.00m。②號(hào)排土場(chǎng)設(shè)置在一小型盆地中。

尾礦庫(kù)的建設(shè)主要是擋土壩的建設(shè)，根據(jù)廣西天等縣把荷錳礦經(jīng)驗(yàn)，擋土壩由均質(zhì)土分層壓密筑成，壩底寬20.00m，壩頂寬10.00m，壩身內(nèi)埋設(shè)適當(dāng)?shù)呐潘?。壩基礎(chǔ)埋入地下為2.00～4.00m，壩體兩端埋入基巖的深度不小于1.50m，開(kāi)挖壩基槽預(yù)測(cè)引發(fā)小規(guī)模崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害可能性小，危害現(xiàn)場(chǎng)施工機(jī)械和人員的安全，危險(xiǎn)性中等。

4.1.2 礦山地下平硐采礦引發(fā)采空區(qū)地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性 根據(jù)開(kāi)采設(shè)計(jì)方案所確定本礦山巖體的移動(dòng)角為上盤(pán)β=60°，下盤(pán)γ=65°，走向端部δ=65°，松軟巖層及表土取45°，結(jié)合開(kāi)采深度為0.00～80.00m，在地形地質(zhì)圖上標(biāo)出開(kāi)采地表巖體移動(dòng)范圍，并參考《工程地質(zhì)手冊(cè)》（第三版）【5】，分別計(jì)算各礦體在不同地段的平均開(kāi)采深度時(shí)的地表變形參數(shù)值（最大傾斜值(imax)、最大曲率值（Kmax）、最大水平變形值（emax），詳見(jiàn)表1。

表1 地表變形參數(shù)計(jì)算表Table 1 Parameter calculation sheet of land surface deformation

由表1可知，在①、②號(hào)礦體開(kāi)采范圍內(nèi)（開(kāi)采深度0.00～80.00m），最大下沉值ηmax為318.08～761.81mm，最大傾斜值(imax)大于11.37mm/m，最大曲率值（Kmax）為0.618～4.347mm/m2，最大水平變形值（emax）大于5.530mm/m。

因此，根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021－2001）【6】的要求，在礦山開(kāi)采深度（0.00～80.00m）影響范圍內(nèi)，全部為采空區(qū)地面塌陷易發(fā)，地表變形不穩(wěn)定地段。該范圍內(nèi)回采放頂后，采空區(qū)地面塌陷都可能發(fā)生，并可能引發(fā)地面崩塌、滑坡、地裂縫的產(chǎn)生。但由于該范圍內(nèi)均絕大部份是山坡荒地，僅對(duì)地面地質(zhì)環(huán)境造成危害，危險(xiǎn)性中等。其中在03線以西已建成的礦山生活區(qū)位于該范圍內(nèi)，如果建筑物下方?jīng)]有留設(shè)足夠的保安礦柱，則危險(xiǎn)性大。

4.1.3 地下平硐開(kāi)采引發(fā)井巷冒頂及片邦地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性 德?？h通懷錳礦氧化錳層的頂?shù)装鍑鷰r均是薄層狀硅質(zhì)巖，巖層被裂隙面及層理面交叉切割成5.00～30.00cm的塊狀，穩(wěn)固性差。在地下平硐采礦過(guò)程中，如果對(duì)井巷頂板及井壁沒(méi)有采取適當(dāng)?shù)闹ёo(hù)措施，較易發(fā)生井巷冒頂及井壁片邦現(xiàn)象，直接危害井下設(shè)施、人員的安全，預(yù)測(cè)其危險(xiǎn)性中等。

4.1.4 礦山建設(shè)、開(kāi)采引發(fā)泥石流地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性 德?？h通懷錳礦的兩個(gè)尾礦庫(kù)，①號(hào)尾礦庫(kù)位于①號(hào)礦體北面沖溝，尾礦庫(kù)最大堆積標(biāo)高325.00m；②號(hào)尾礦庫(kù)位于00、03勘探線之間②號(hào)礦體南東面洼地內(nèi)。其中①號(hào)尾礦庫(kù)建設(shè)有擋砂壩，并在尾礦庫(kù)周邊修筑截水排水溝，防止山坡雨水匯流進(jìn)入尾礦庫(kù)內(nèi)。因此，正常情況下，在降雨作用下，形成泥石流的可能性較小，危險(xiǎn)性小。但當(dāng)尾礦庫(kù)堆積的廢泥、泥漿超過(guò)擋土壩高度，擋土壩失穩(wěn)，且在強(qiáng)暴雨作用下，這些松散的廢泥、泥漿，容易被沖刷進(jìn)入壩下的沖溝內(nèi)，引發(fā)泥石流地質(zhì)災(zāi)害的可能性小—中等，危險(xiǎn)性中等。

4.1.5 礦山建設(shè)對(duì)地表水、地下水污染的危險(xiǎn)性

德?？h通懷錳礦可能對(duì)地表水、地下水產(chǎn)生污染的污染源是①號(hào)尾礦庫(kù)、②號(hào)尾礦庫(kù)對(duì)應(yīng)的洗礦場(chǎng)，排出的泥漿水。在洗礦場(chǎng)排水明溝下方尾礦庫(kù)內(nèi)，建有廢水池，用來(lái)匯集洗礦泥漿的廢水，廢水經(jīng)沉淀后抽回高位水池再利用。尾礦庫(kù)底部有2.00～5.00m的粘土、含碎屑粘土，對(duì)尾礦庫(kù)中殘留泥漿水起到過(guò)濾作用。因此，預(yù)測(cè)洗礦場(chǎng)泥漿水對(duì)地表水，地下水的污染較小，危險(xiǎn)性小。但是，在②號(hào)尾礦庫(kù)南面435.00m標(biāo)高處，有一落水洞，洞口寬8～12m，高5.0～8.0m，落水洞沿走向?yàn)?5°方向發(fā)育延伸，如果該尾礦庫(kù)在使用前，沒(méi)有用混凝土將該落水洞封堵住，直接將洗礦泥漿水排到庫(kù)中，則泥漿水會(huì)通過(guò)落水洞，直接污染當(dāng)?shù)氐牡叵滤?，危險(xiǎn)性中等。

4.2 礦山建設(shè)、開(kāi)采加劇地質(zhì)災(zāi)害的可能性和危險(xiǎn)性

礦山范圍內(nèi)僅在設(shè)計(jì)平硐PD500入口附近的公路邊坡上，有一崩塌體積84.0m3土質(zhì)崩塌地質(zhì)災(zāi)害，未來(lái)礦山開(kāi)采是采用平硐式開(kāi)采，因此礦山開(kāi)采不存在加劇現(xiàn)有地質(zhì)災(zāi)害的可能，危險(xiǎn)性小。

德?？h通懷錳礦在礦山建設(shè)過(guò)程中及建成后礦山開(kāi)采過(guò)程中，將繼續(xù)遭受前述地質(zhì)災(zāi)害的危害，危險(xiǎn)性小—中等，特別是在已建成的生活區(qū)位于03、07勘探線之間的山脊頂部較平緩處，采空區(qū)地面變形不穩(wěn)定地段，遭受采空區(qū)地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害，危險(xiǎn)性大。

4.3 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合評(píng)估

根據(jù)前述礦山地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀評(píng)估結(jié)果和預(yù)測(cè)評(píng)估結(jié)果，綜合考慮礦山地質(zhì)環(huán)境條件的復(fù)雜程度、地質(zhì)災(zāi)害類型、危害對(duì)象、經(jīng)濟(jì)損失、穩(wěn)定狀態(tài)、礦山建設(shè)、開(kāi)采對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的破壞程度，并根據(jù)未來(lái)礦山開(kāi)采所引發(fā)或加劇、遭受不同的地質(zhì)災(zāi)害類型，對(duì)礦山地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性進(jìn)行分區(qū)、分級(jí)，共劃分為一個(gè)危險(xiǎn)性大區(qū)、一個(gè)危險(xiǎn)性中等區(qū)、一個(gè)危險(xiǎn)性小區(qū)，共三個(gè)區(qū)（圖1），具體如下：

Ⅰ區(qū)：分布在03線以西地下平硐開(kāi)采影響范圍內(nèi)，地形標(biāo)高530.00～636.20m，山高坡陡，開(kāi)采深度為0.00～80.00m。該范圍內(nèi)地下平硐采礦放頂后，采空區(qū)地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害，危害已有生活區(qū)的安全，危險(xiǎn)性大，巷道冒頂與巷道片邦地質(zhì)災(zāi)害，危險(xiǎn)性中等，為建設(shè)用地適宜性差區(qū)。

Ⅱ區(qū)：分布在03線以東地下平硐開(kāi)采影響范圍內(nèi)（開(kāi)采深度為0.00～80.00m），①號(hào)尾礦庫(kù)及礦區(qū)范圍內(nèi)的鑒河及在洗礦設(shè)施場(chǎng)地，②號(hào)尾礦庫(kù)及其山間洼地地段。該范圍內(nèi)地下平硐采礦放頂后，采空區(qū)地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)地面地質(zhì)環(huán)境破壞較大，危險(xiǎn)性中等；泥石流地質(zhì)災(zāi)害，危險(xiǎn)性中等；崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害、尾礦庫(kù)泥漿對(duì)地下水的污染，危險(xiǎn)性中等，礦山建設(shè)用地基本適宜區(qū)。

Ⅲ區(qū)：分布在除地下平硐開(kāi)采區(qū)、尾礦庫(kù)之外的其它山間斜坡地段，該范圍山高坡陡，崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害，危險(xiǎn)性小，為礦山建設(shè)用地適宜區(qū)。

5 礦山地質(zhì)災(zāi)害防治措施

5.1 崩塌、滑坡的防治措施

礦山內(nèi)山高坡陡，相對(duì)高差一般為200m左右，地形坡度一般為30～45°。修建礦山公路挖土形成邊坡，組成邊坡的巖土體淺部為松散的殘坡積粘土、含碎屑粘土，在降雨作用下，地表水下滲使松散土層的自重增大，容易導(dǎo)致崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生。應(yīng)對(duì)高陡邊坡進(jìn)行削坡以降低邊坡角，避免采空區(qū)邊坡引發(fā)崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害。

5.2 泥石流的防治措施

由于礦山洗礦場(chǎng)排出的泥漿均堆放在尾礦庫(kù)內(nèi)，如果尾礦庫(kù)擋土壩失穩(wěn)，可能發(fā)生泥石流災(zāi)害。因此，在尾礦庫(kù)周邊必須修建截水排水溝，避免雨水進(jìn)入尾礦庫(kù)內(nèi)，同時(shí)應(yīng)有計(jì)劃地對(duì)尾礦庫(kù)場(chǎng)進(jìn)行逐步平整，并經(jīng)常派人對(duì)擋土壩、截水排水溝進(jìn)行檢查維護(hù)，防止因暴雨而形成泥石流災(zāi)害。

5.3 采空區(qū)地面塌陷的防治措施

地下平硐采礦放頂后，在礦層露頭傾向水平方向（上盤(pán)）75.0～80.0m，至礦層露頭下盤(pán)水平方向40.0m范圍內(nèi)，采空區(qū)地面塌陷都可能發(fā)生，因礦山采礦范圍內(nèi)多為山坡荒地，經(jīng)平整后仍可植樹(shù)造林。對(duì)采礦過(guò)程中出現(xiàn)的陷坑、裂縫及可能出現(xiàn)地表塌陷的范圍，應(yīng)及時(shí)圈定，并設(shè)警示標(biāo)志和采取安全措施。不宜在采空塌陷區(qū)影響范圍內(nèi)進(jìn)行工程建設(shè)，但采礦結(jié)束后，經(jīng)評(píng)估確認(rèn)地面變形穩(wěn)定后，才能進(jìn)行地面工程建設(shè)。

5.4 井巷冒頂及井壁片邦的防治措施

由于本礦礦層（氧化錳礦）及頂、底板圍巖（泥巖）穩(wěn)固性差，在井巷開(kāi)采過(guò)程中應(yīng)及時(shí)進(jìn)行支護(hù)，加強(qiáng)對(duì)頂、底板和井巷兩壁的觀測(cè)，設(shè)專人負(fù)責(zé)清理浮石，對(duì)不穩(wěn)定地段要先支護(hù)后開(kāi)采。

5.5 尾礦庫(kù)對(duì)地下水污染的防治措施

②號(hào)尾礦庫(kù)為巖溶峰叢洼地，洼地巖溶裂隙發(fā)育，洼地南面435.00m標(biāo)高處發(fā)育有一落水洞，洞口寬8～12m，高5.0～8.0m，落水洞沿走向?yàn)?5°方向發(fā)育延伸，該尾礦庫(kù)在使用前，必須用混凝土將該落水洞封堵住，并對(duì)庫(kù)底進(jìn)行防滲處理，如在庫(kù)底鋪墊粘土層或鋪設(shè)水工防滲膜，防止泥漿水通過(guò)落水洞，直接污染當(dāng)?shù)氐牡叵滤?/p>

同時(shí)在①號(hào)尾礦庫(kù)擋土壩底部應(yīng)埋設(shè)排水函管，在擋土壩后修筑集水池，集中尾礦庫(kù)滲出的污水，沉淀后抽回高位水池再利用，避免對(duì)地表水造成污染。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文在搜集相關(guān)地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，對(duì)德?？h通懷錳礦礦山地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性及防治對(duì)策有了較為深入的研究。取得以下主要結(jié)論或認(rèn)識(shí)：

（1）基本查明德?？h通懷錳礦地質(zhì)環(huán)境條件。礦山位于中低山地貌，地貌類型單一，地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，工程水文地質(zhì)條件和巖土體工程地質(zhì)性質(zhì)較好，破壞地質(zhì)環(huán)境的人類工程活動(dòng)較強(qiáng)烈，地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度為中等類型。

（2）基本查明礦山內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育特征，礦山范圍內(nèi)僅發(fā)育有崩塌體積為84.00m31處小型土質(zhì)崩塌（N1）的地質(zhì)災(zāi)害，，僅影響礦山公路正常運(yùn)行，沒(méi)有造成人員傷亡，直接經(jīng)濟(jì)損失小于1.00萬(wàn)元，危害程度小，危險(xiǎn)性小。

（3）研究表明，礦山建設(shè)開(kāi)采可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害有崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害，危險(xiǎn)性小—中等；地下平硐采礦引發(fā)采空區(qū)地面塌陷，并引發(fā)地面崩塌、滑坡、地裂縫產(chǎn)生的可能性大，在采礦影響范圍內(nèi)，危險(xiǎn)性中等，在03線以西的已建成生活區(qū)及人員造成危害，危險(xiǎn)性大；井巷冒頂及井壁片邦地質(zhì)災(zāi)害，危險(xiǎn)性中等；①號(hào)尾礦庫(kù)引發(fā)泥石流地質(zhì)災(zāi)害，危險(xiǎn)性大；②號(hào)尾礦庫(kù)場(chǎng)泥漿水對(duì)地下水的污染，危險(xiǎn)性中等。礦山建設(shè)、開(kāi)采可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害有崩塌、滑坡、巷道冒頂與片幫、采空區(qū)地面沉陷和泥石流，危害程度小—中等，危險(xiǎn)性小—中等；礦山建設(shè)、開(kāi)采過(guò)程中，不存在加劇現(xiàn)有地質(zhì)災(zāi)害的可能。礦山建設(shè)、開(kāi)采過(guò)程中，可能遭受的地質(zhì)災(zāi)害為生活區(qū)、排土場(chǎng)（尾礦庫(kù)）建設(shè)過(guò)程中和建成投入使用后，遭受崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害，危險(xiǎn)性小—中等。地下平硐采礦，遭受井巷冒頂及井壁片邦，危險(xiǎn)性中等，03線以西生活區(qū)遭受采空區(qū)地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害，危險(xiǎn)性大。

（4）在基本查明礦山可能引發(fā)、加劇和遭受的地質(zhì)災(zāi)害的基礎(chǔ)上，對(duì)崩塌、滑坡、巷道冒頂、片幫、采空區(qū)地面沉陷、泥石流和礦坑突水等地質(zhì)災(zāi)害提出了具體的防治對(duì)策。

基于以上結(jié)論和認(rèn)識(shí)，提出如下建議：

（1）對(duì)①號(hào)排土場(chǎng)下方設(shè)計(jì)攔砂壩，應(yīng)進(jìn)行專門的勘察、設(shè)計(jì)和施工，避免攔土壩失穩(wěn)，造成崩塌、滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害。

（2）由于03線以西已建成生活區(qū)位于采空區(qū)地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害范圍內(nèi)，建筑物下方必須留設(shè)足夠的保安礦柱，嚴(yán)禁開(kāi)采建筑物下方的礦體。

（3）建議在礦山建設(shè)期間和建成后采礦過(guò)程中，加強(qiáng)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情，及時(shí)采取工程處理措施，盡可能避免和減輕地質(zhì)災(zāi)害造成的損失。

1 李建新，張清明，梁紹堅(jiān)，等. 德保廣源礦業(yè)有限公司通懷錳礦開(kāi)采設(shè)計(jì)方案[R].廣西工業(yè)建筑設(shè)計(jì)研究院，2006

2 蔣元義，練偉榮. 廣西德保縣通懷錳礦區(qū)南礦段錳礦普查地質(zhì)報(bào)告[R] . 南寧三疊地質(zhì)資源開(kāi)發(fā)有限公司，2005

3 廣西壯族自治區(qū)地方志編纂委員會(huì). 廣西通志·地震志[M]. 南寧：廣西人民出版社，1990

4 GB18306-2001中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖[S] . 國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.北京：地震出版社，2001

5 常士驃，張?zhí)K民，項(xiàng)勃，等. 工程地質(zhì)手冊(cè)（第三版）[M]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1992

6. GB50021-2001巖土工程勘察規(guī)范[S].中華人民共和國(guó)建設(shè)部國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫局，2002

RESEARCH ON DANGEROUS ASSESSMENT OF GEOLOGICAL DISASTER AND PREVENTION MEASURES FOR TONGHUAI MANGANESE MINE IN DEBAO COUNTY,GUANGXI PROVINCE

Ma Bin Pang Qingyuan Shi Aiju

Nanning Institute of Geological Survey of Centralsouth Bureau of China Metallurgical Geological Bureau，Nanning ，Guangxi，530022，China

We have studied deeply on dangerous assessment of geological disasters and prevention measures, as well as identified the geological environment and the characteristics of geological disasters happened at Tonghuai manganese mine. The research result shows that some geological disasters at the risk of small-medium scale such as collapse and landslide will be caused by mining; and also some disasters will be caused by aditcut mining, such as the earth collapse, landslide and crack at the risk of medium- large scale, as well as the crush roof fall and sloughing at the risk of medium scale. Living areas on the west of No. 3 prospecting line are more dangerous for the depression of exhausted area. The paper brings up some detailed prevention measures for some geological disasters including collapse, landslide, crush roof fall, sloughing, depression of exhausted area, debris flow and water gushing-out from rabbet.

mine，geological disasters，risk，assessment，prevention，research

P694

A

1006–5296（2011）02–00100–09

* 第一作者簡(jiǎn)介：馬斌（1962～），男，從事礦山水文工程地質(zhì)及地質(zhì)災(zāi)害勘查、評(píng)估及治理工作，助理工程師

2010-03-12；改回日期：2010-04-22