吳 杰
(桂林理工大學地球科學學院,廣西 桂林541004)
開發(fā)利用礦產(chǎn)資源可以促進社會經(jīng)濟的發(fā)展,同時容易導致礦山生態(tài)地質(zhì)環(huán)境惡化[1]。因此,對礦區(qū)地質(zhì)災害進行分析預測顯得尤為重要,這樣能夠減輕或避免地質(zhì)災害造成的損失,確保礦區(qū)生產(chǎn)及周邊民眾的生命和財產(chǎn)安全。廣西龍勝縣泗水砂巖礦位于龍勝縣泗水鄉(xiāng)。礦區(qū)中心地理坐標為東經(jīng)110°5′19.5″、北緯25°50′46.1″。礦區(qū)面積0.1994k m2,開采標高+458~+260 m,砂巖礦體主要為震旦系下統(tǒng)南沱組中段(Zan2)和震旦系下統(tǒng)南沱組上段(Zan3)灰綠色砂巖,礦體部分裸露地表,呈山體產(chǎn)出。礦山生產(chǎn)規(guī)模為2×104m3/a,為小型露采非金屬礦山?廣西壯族自治區(qū)三一〇核地質(zhì)大隊 .廣西龍勝縣泗水鄉(xiāng)沂潭采石場砂巖礦礦產(chǎn)資源儲量簡測地質(zhì)報告.2010.?廣西壯族自治區(qū)三一〇核地質(zhì)大隊 .廣西龍勝縣泗水鄉(xiāng)沂潭采石場砂巖礦礦產(chǎn)資源開發(fā)利用方案.2010.。下面,筆者對廣西龍勝縣泗水砂巖礦地質(zhì)災害及其防治對策進行了探討。
1)地形地貌 礦區(qū)屬構造剝蝕地貌區(qū)之低山地貌亞區(qū),地貌類型較單一,總體地勢為東西兩側(cè)高中部低,海拔標高+716.3~+363.5 m,海拔標高+497.3~+245 m,相對高差約252.3 m,自然山坡坡度30~45°,地形起伏變化中等。
2)氣象水文 礦區(qū)屬亞熱帶季風氣候區(qū),雨量充足,氣候宜人,年平均氣溫18.1℃,年均降雨量1500~2400 mm。對礦區(qū)地質(zhì)災害發(fā)生有較大影響的氣象特征主要為大強度集中降水的暴雨天氣,可能會引起崩塌、滑坡等地質(zhì)災害的發(fā)生。礦區(qū)內(nèi)主要地表水體為礦區(qū)內(nèi)一自北向南徑流的溝溪,寬5 m、水深約1 m,地表水主要接受大氣降水補給,大氣降水可利用地面坡度自行排入低洼地帶,自然疏干條件良好。
4)地質(zhì)構造 礦區(qū)位于河口-田門向斜北部仰起端的東翼,該向斜軸向為北北東向,核部地層為震旦系上統(tǒng)燈影組,翼部地層為震旦系下統(tǒng)南沱組,區(qū)域上礦區(qū)外圍西側(cè)約100 m處有馬堤-宛田區(qū)域性逆斷層通過,受斷層影響,局部地層發(fā)生倒轉(zhuǎn)。礦區(qū)地層主要表現(xiàn)為單斜構造,巖石節(jié)理、裂隙較發(fā)育,頻度4~10條/m,節(jié)理主要為剪節(jié)理,節(jié)理面多平直。
5)巖土體工程地質(zhì) 中-厚層狀堅硬砂巖泥質(zhì)砂巖巖組和較堅硬千枚巖片巖變質(zhì)粉砂巖巖組;第四系松散土體則主要為含碎石粉質(zhì)粘土單層土體。
6)地下水類型 礦區(qū)地下水類型主要為松散巖類孔隙水、碎屑巖(變質(zhì)巖)裂隙水。松散巖類孔隙水分布于礦區(qū)地勢低洼處,水量微弱,其補給來源主要靠大氣降水滲入補給;碎屑巖(變質(zhì)巖)裂隙水賦存于基巖裂隙以及基巖的風化裂隙中,富水性較差,水量小。
1)崩塌 崩塌地質(zhì)災害容易發(fā)生在礦區(qū)開采平臺附近,如發(fā)生在平臺斜坡坡腳處的崩塌體(B1)形態(tài)呈近長方體,體積為5 m3,崩塌方向為40°,該崩塌體為采礦活動引發(fā)的石質(zhì)崩塌,現(xiàn)處于穩(wěn)定狀態(tài)[2]。
2)滑坡 H1滑坡體位于礦區(qū)西側(cè)開挖形成的邊坡中部,在平面上呈扇形,長6~10 m、寬6 m、厚1~1.5 m,體積約58 m3,其后緣呈圍椅狀,滑面上陡下緩,剖面上呈勺狀凹進?;麦w主要由破碎的砂巖礫石及夾雜的含碎石粉質(zhì)粘土組成,脫離滑坡床體積較小,為一小型巖土質(zhì)滑坡,目前仍處于不穩(wěn)定狀態(tài)。
1)地形地貌因素 礦區(qū)地形起伏較大,山體坡度一般為30~45°,相對高差達187 m,高陡的山體在采礦作業(yè)中遭受開挖,往往形成一定大小的臨空面,在強降雨和機械作業(yè)等因素的影響下易發(fā)生崩塌、滑坡地質(zhì)災害,同時礦區(qū)屬于構造剝蝕低山地貌,溝谷較為發(fā)育,采礦場內(nèi)碎石廢渣堆積多在溝谷中,在強降雨作用下,堆積物極易沿狹長而深的溝壑形成泥石流地質(zhì)災害。
2)地層巖性因素 礦區(qū)基巖以砂巖、變質(zhì)粉砂巖為主,并有砂質(zhì)頁巖夾層,巖石受變質(zhì)作用強烈影響,節(jié)理裂隙發(fā)育,巖石物理性質(zhì)較差,表層的風化破碎帶厚度達5~10 m,基巖經(jīng)風化形成的含碎石粉質(zhì)粘土或殘坡積物,結構較松散、干燥,在坡度及降雨的誘發(fā)下,發(fā)生軟化并滑動,易發(fā)生崩塌、滑坡地質(zhì)災害。
3)自然降雨因素 礦區(qū)內(nèi)崩塌、滑坡和泥石流的引發(fā)與降雨頻繁密切相關,大強度暴雨天氣將使雨水長時間沖刷山體,巖土體在滲水后物理力學性質(zhì)發(fā)生變化,穩(wěn)定性降低,松散的碎石和土體易成為滑坡的滑動面,節(jié)理裂隙發(fā)育的基巖在雨水作用下易發(fā)生崩塌,同時礦區(qū)內(nèi)的溝溪水位增高、水量增多,攜帶堆積的碎石廢渣堆積體沿溝谷至下游,引發(fā)泥石流地質(zhì)災害。
4)人類活動因素 礦區(qū)內(nèi)的采礦活動是誘發(fā)地質(zhì)災害的主要因素之一,已發(fā)生的崩塌、滑坡均發(fā)生在采礦場周邊地區(qū)。在山體開挖、開采平臺拓寬、坡腳搬運采石等活動的影響下,巖土體失去自然的支撐,穩(wěn)定性下降,在臨空面處易發(fā)生崩塌、滑坡。另外,機械工具的使用和采場內(nèi)的爆破活動引起的震動,使原本就遭到破壞的巖體結構發(fā)生更大變化,極易引發(fā)崩塌、滑坡等地質(zhì)災害。
1)崩塌和滑坡 目前,礦區(qū)內(nèi)已發(fā)生的崩塌體B1暫時處于穩(wěn)定狀態(tài),若不采取正確的防治措施,隨著邊坡的再次破壞而發(fā)生二次崩塌。雖然已發(fā)生的滑坡體H1未處于河谷中,但滑坡體在河水的沖刷和改造下,不穩(wěn)定性加劇,所在邊坡的堆積物將再次活動,沿滑動面繼續(xù)向前活動形成滑坡地質(zhì)災害,同時滑坡體后緣山體處于臨空面,易發(fā)生崩塌地質(zhì)災害。此外,由于礦石的搬運和廢渣的堆積,采礦場內(nèi)已形成5處寬約60~120 m、高3.0~16.0 m、坡角50~80°的巖土質(zhì)邊坡,均由結構松散的含碎石粉質(zhì)粘土、殘坡積物和砂巖碎塊組成。這些邊坡結構松散、穩(wěn)定性較差,特別是處于工作面與自然邊坡面交線處的巖石,應力狀態(tài)從開采前的平衡狀態(tài)向開采過程中新的平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)化,在此過程中巖石易沿節(jié)理裂隙面崩解,在強降雨、采場排水和機械振(震)動等多種因素的影響下,不穩(wěn)定巖塊向下崩落形成崩塌、滑坡地質(zhì)災害。
2)泥石流 礦區(qū)雨量充沛,地形起伏較大、坡高谷深,加之殘坡積層較為松散,具備發(fā)生泥石流的環(huán)境地質(zhì)條件。在采礦過程中形成的廢渣若不斷堆積,在溝谷內(nèi)形成大小不一的堆積群,廢渣堆積體坡度較陡(一般為40~65°),高度變化較大(3~8 m),加之廢渣、表土堆積體多為遭受嚴重風化的破碎巖石和表層土體,結構松散、穩(wěn)定系數(shù)低、防沖刷能力弱,這為泥石流的產(chǎn)生提供了物源條件。因此,若礦區(qū)內(nèi)已發(fā)生的滑坡體不能及時清除,后期生產(chǎn)中隨意堆放的廢渣堵塞溝谷,在遇到持續(xù)強降雨(尤其是暴雨)時,地下排泄區(qū)的地下水排量增大,孔隙水壓力加強,地面山洪暴發(fā),在地表水的沖刷及地下水滲透作用下,可能使堆放的廢渣堆積體在溝溪流水的攜帶下沿著溝谷搬運,引發(fā)泥石流地質(zhì)災害。
(1)合理安全的進行采礦活動,對礦區(qū)的生產(chǎn)活動進行規(guī)范管理,適度并有計劃的從事礦業(yè)工作,嚴格控制機械設備操作、采場鑿巖爆破、礦石開挖搬運等行為,對不規(guī)范、不安全的行為及時制止,嚴懲違法采礦行為,保持工業(yè)生產(chǎn)與環(huán)境的協(xié)調(diào)性[3]。
(2)對于已發(fā)生的崩塌、滑坡應及時進行清除,同時在周邊樹立警示牌。由于礦區(qū)內(nèi)現(xiàn)有的土質(zhì)邊坡均屬潛在崩塌、滑坡易發(fā)區(qū)段,對此應合理設計穩(wěn)定坡率,對現(xiàn)有邊坡、開采臺階上的危巖、浮石進行清理并集中堆放于廢渣場。
(3)為預防泥石流的發(fā)生,應盡可能將礦山開采過程中產(chǎn)生的廢石用作防治工程用料,多余者可運到廢渣場集中堆放,但要嚴格控制堆高和坡度,同時在廢渣場下游坡腳處修建階梯式漿砌石防護墻,墻頂修建排水溝,閉坑后對剩余廢渣進行植物固化,恢復生態(tài)植被,防止發(fā)生水土流失。
(4)在實施有效的恢復治理措施的同時,要由消極被動的應急避災轉(zhuǎn)為主動防災,即在汛期、雨季尤其是大強度集中降水的暴雨天氣,礦山應立即停止采礦活動,及時將作業(yè)人員撤出礦區(qū),在礦區(qū)有行人經(jīng)過的路段設立警示標志,從而保障人民的生命財產(chǎn)安全。
對于礦山的地質(zhì)災害的防治,必須堅持以預防為主、避讓與治理相結合和全面規(guī)劃、突出重點的原則,因勢利導,因害設防,各種防治技術相結合,這樣才能達到減災的目的。
[1]唐春,李波 .礦山地質(zhì)災害防治與土地復墾[J].中國水土保持,2007,27(2):25-27.
[2]DB45/T382-2006,廣西壯族自治區(qū)建設項目地質(zhì)災害危險性評估規(guī)程[S].
[3]DZ/T0223-2011,礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復治理方案編制規(guī)范[S].