王梅芳，胡明揚，周德全

(1．貴州師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，貴州 貴陽 550023；2．貴州財經(jīng)大學(xué)管科學(xué)院，貴州 貴陽 550025)

基于地質(zhì)地貌特征的貴州礦山地質(zhì)災(zāi)害防治管理研究

王梅芳1，胡明揚2，周德全1

(1．貴州師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，貴州 貴陽 550023；2．貴州財經(jīng)大學(xué)管科學(xué)院，貴州 貴陽 550025)

隨著社會經(jīng)濟發(fā)展的需要以及開采技術(shù)的進步，貴州礦產(chǎn)資源進入了規(guī)模開發(fā)利用的時代，開采能力大大提升。與此同時，礦山地質(zhì)災(zāi)害隱患隨之增加，必須予以高度重視。本文首先分析了貴州礦山特點及其地質(zhì)災(zāi)害隱患，分析了地質(zhì)災(zāi)害防治狀況，然后從礦山地質(zhì)環(huán)境基礎(chǔ)——地質(zhì)地貌的角度分析了貴州四類地質(zhì)地貌中易發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害類型和形成機制，最后提出了在人力及資金有限的條件下進行分區(qū)防治、高效管理的建議。

貴州；礦山；地質(zhì)地貌；地質(zhì)災(zāi)害

0 引言

貴州礦產(chǎn)資源豐富，據(jù)2016年貴州國土資源公報統(tǒng)計，查明有資源儲量的礦產(chǎn)89種，其中54種礦產(chǎn)資源儲量名列全國前10位，24種名列前三位，10種名列第四位至第五位[1]。貴州礦產(chǎn)資源優(yōu)勢明顯，開采礦山眾多，礦山地質(zhì)災(zāi)害頻繁，生態(tài)環(huán)境隱性損失巨大，礦山環(huán)境管理任務(wù)繁重。礦山地質(zhì)災(zāi)害防治一直是社會關(guān)注的熱點問題之一。

貴州山高河深，地貌復(fù)雜，巖性礦類繁多，相帶發(fā)育齊全。根據(jù)不同巖性相帯和地貌特征，貴州可分為喀斯特地貌區(qū)、中山丘陵丹霞地貌區(qū)、變質(zhì)巖低中山丘陵區(qū)和低山丘陵盆谷區(qū)四種類型[2](圖1)。礦山地質(zhì)災(zāi)害與地質(zhì)地貌密切相關(guān)。地質(zhì)構(gòu)造、巖性、水文地質(zhì)、地形、植被是區(qū)域性因素，在一定區(qū)域內(nèi)具有相似性的特點[3]。貴州四種地質(zhì)地貌分區(qū)中的礦山地質(zhì)災(zāi)害也具有各自相似的特點，而礦山地質(zhì)災(zāi)害與礦山開采具有一定的關(guān)聯(lián)[4]，因此，深入研究各地質(zhì)地貌區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的分布、類型和形成機制，對各區(qū)礦山開采過程中易發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害予以針對性的防治，具有重要的意義。

圖1 貴州省地質(zhì)地貌分區(qū)圖

1 貴州礦山特點及地質(zhì)災(zāi)害防治現(xiàn)狀

貴州礦山的特點在一定程度上決定了礦山地質(zhì)災(zāi)害的孕育、發(fā)生和演變，因此分析與地質(zhì)災(zāi)害相關(guān)的礦山特點對揭示地質(zhì)災(zāi)害的形成與發(fā)展具有重要的意義。此外，貴州地質(zhì)災(zāi)害及其防治狀況在一定程度上反映了貴州礦山地質(zhì)災(zāi)害的防治狀況。

1.1 基于地質(zhì)災(zāi)害角度分析的貴州礦山主要特點

貴州礦山種類多、規(guī)模小、數(shù)量大、開采方式多樣、礦山生態(tài)環(huán)境復(fù)雜，礦山地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生及類型與這些因素密切相關(guān)[5]。為了全面系統(tǒng)地了解貴州礦山地質(zhì)災(zāi)害，本文從地質(zhì)災(zāi)害的角度分析貴州礦山的主要特點。

1)在礦山類型及數(shù)量方面，礦山數(shù)量龐大，類型繁多。根據(jù)2016年貴州省國土資源公報，2016年貴州共有礦山4 503個，其中煤炭礦山1 106個，磷礦30個，鋁土礦75個，錳礦49個，金礦40個，鐵礦39個，鋅礦61個，汞礦18個，普通螢石礦山26個，重晶石礦山110個，方解石礦山36個，水泥用灰?guī)r礦山87個，建筑石料用灰?guī)r礦山1 465個，飾面用灰?guī)r礦山97個，建筑用白云巖104個，建筑用砂礦山524個，磚瓦用頁巖167個。礦山類型多、數(shù)量大，地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測、預(yù)警等工作量大、技術(shù)要求高，是造成貴州礦山地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的一大原因。

2)在開采規(guī)模方面，大中型礦山所占份額極少。從圖2可見，從2010～2016年，小型礦山和小礦數(shù)量明顯減少，大中型礦山數(shù)量在逐年穩(wěn)步增加，但小型礦山和小礦礦山數(shù)量仍占據(jù)著礦山總數(shù)的絕大部分。在2016年的礦山數(shù)類型中，大中型礦多為國有企業(yè)，采礦技術(shù)先進，管理嚴謹，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生少；小礦和小型則多是私有企業(yè)，存在技術(shù)落后、設(shè)備老化、管理不善等問題，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生比例高。

3)在開采方式方面，煤礦等沉積型礦山在坑采礦山中所占份額極高。貴州地下開采礦山是地裂縫、地面塌陷的一個重要原因。地下礦山主要為煤礦、磷礦、鋁土礦、錳礦、鐵礦、鋅礦和汞礦，其中沉積型礦產(chǎn)(煤礦、磷礦、鋁土礦、錳礦和部分鐵礦)所占有份額極高(圖3)。特別是煤礦，其數(shù)量比其他六種礦山的總數(shù)還多。貴州煤炭資源儲量比我國江南其他12個省區(qū)總和還多，是貴州極具開發(fā)優(yōu)勢的礦種，但煤炭開采層數(shù)多，在其開采區(qū)地裂縫、地面塌陷發(fā)育最多，隱患最大。

圖2 2010～2016年貴州各類礦山數(shù)量變化圖(數(shù)據(jù)來源：據(jù)貴州省國土資源公報統(tǒng)計，其中2011年礦山數(shù)量數(shù)據(jù)缺失，按2010年和2012年中值計算)

圖3 2016年貴州主要坑采礦山數(shù)量圖(數(shù)據(jù)來源：2016貴州省國土資源公報)

4)在礦山生態(tài)環(huán)境方面，喀斯特地貌區(qū)的礦山和地質(zhì)災(zāi)害數(shù)額占比極高。從圖4和圖5可見，在貴州地質(zhì)地貌四大分區(qū)中，各類區(qū)域均有礦山分布，但喀斯特地貌區(qū)中的礦山數(shù)所占份額極高，高達全省總數(shù)的86.3%；丹霞地貌礦山數(shù)量最少。由于喀斯特地貌區(qū)脆弱的生態(tài)環(huán)境特性，決定了該區(qū)礦山的地質(zhì)災(zāi)害隱患最大，技術(shù)復(fù)雜，防災(zāi)減災(zāi)管理難度也最大。

圖4 2016年各類規(guī)模礦山數(shù)量區(qū)域分布圖(數(shù)據(jù)來源：2016貴州省國土資源公報數(shù)據(jù)，按各區(qū)所占面積比值算，I區(qū)無具體數(shù)據(jù)，故圖中不顯示)

圖5 2016年地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域分布圖(數(shù)據(jù)來源：2016貴州省國土資源公報數(shù)據(jù)，按各區(qū)所占面積比值算，I區(qū)無具體數(shù)據(jù)，故圖中不顯示)

1.2 貴州礦山地質(zhì)災(zāi)害概況

貴州93%的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生在喀斯特地貌區(qū)，這與該區(qū)分布廣面積大以及礦山眾多密切相關(guān)。貴州發(fā)生最多的地質(zhì)災(zāi)害是滑坡，其次是崩塌，再次是泥石流，地面塌陷和地裂縫相對較少。大量的滑坡和部分崩塌與斜坡地面松軟的泥土直接相關(guān)，與礦山開采并無關(guān)聯(lián)，但在其他類型地質(zhì)災(zāi)害中，部分與礦山開采具有直接或間接的成因聯(lián)系。

在礦山引起的地質(zhì)災(zāi)害中，地面塌陷最為嚴重。貴州西部盤江、水城、六枝三大煤電集團和中部貴陽林東礦務(wù)局下屬煤礦，南部荔波煤礦，西北部畢節(jié)地區(qū)煤礦等礦區(qū)的地面塌陷面積，初略估計已有上百平方公里。硫鐵礦、錳礦、鋁土礦、磷礦等開采區(qū)的地面塌陷也較嚴重。據(jù)不完全統(tǒng)計，貴州省礦山地面塌陷破壞公路約150余條，破壞耕地、林地3 805.54 ha，使得460多個村莊或城鎮(zhèn)的房屋開裂，經(jīng)濟損失巨大[6]。

此外，礦山開采引發(fā)的泥石流災(zāi)害也時有發(fā)生。在務(wù)川汞礦、汪家寨煤礦、開陽磷礦、南山煤礦、銅仁汞礦、轎子山煤礦、黔西南地區(qū)的金礦等不少礦山泥石流危害嚴重并經(jīng)常發(fā)生。礦山引起的地裂縫主要分布在六盤水、畢節(jié)、習(xí)水、仁懷、遵義、銅仁、荔波等地，以采煤、磷、錳、鋁土礦礦區(qū)為主。地裂縫寬可達1.5 m、長可達200 m[2]。

1.3 貴州地質(zhì)災(zāi)害防治狀況分析

特殊的地質(zhì)地貌，加之小礦眾多、開采技術(shù)落后、管理粗放，使得貴州礦產(chǎn)資源經(jīng)過多年開發(fā)利用后，礦山地質(zhì)災(zāi)害逐漸顯現(xiàn)，發(fā)生頻繁，其造成的災(zāi)害損失具有總體不斷上升的趨勢礦山地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)管理部門沒有進行統(tǒng)計，參照貴州總體的地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)進行類比(圖6)。

隨著地質(zhì)災(zāi)害的逐漸增多，貴州投入預(yù)防和治理的經(jīng)費也在不斷增加。從表1可以看出，地質(zhì)災(zāi)害成功預(yù)報的次數(shù)逐年上升，有效的減少了傷亡人數(shù)和經(jīng)濟損失。在治理方面，項目數(shù)量總體不斷增加，治理經(jīng)費逐年增加，使災(zāi)害得到一定控制。但貴州經(jīng)濟落后，防治經(jīng)費較少，還存在預(yù)防不力，治理不夠等問題。

圖6 2010～2016年地質(zhì)災(zāi)害損失統(tǒng)計圖(數(shù)據(jù)來源：2010～2016年貴州省國土資源公報)

年份準確預(yù)報(起)避免傷亡人數(shù)(人)避免直接經(jīng)濟損失(萬元)治理項目數(shù)(個)投入治理資金(萬元)20162817772277179671282015115498312170247537552014106905612269425892236201316176534338328944201218785184777310652011872622466930072201024335437224919284

數(shù)據(jù)來源：2010～2016年貴州省國土資源公報。

2 貴州各類地質(zhì)地貌中礦山地質(zhì)災(zāi)害研究

在貴州五種主要的礦山地質(zhì)災(zāi)害類型中，滑坡與地貌陡峭以及松軟的巖石泥土關(guān)系密切，只有極小比例的滑坡與礦山開采相關(guān)。因此，在地質(zhì)地貌分區(qū)探討中以崩塌、泥石流、地面塌陷和地裂縫四種災(zāi)害為主。

2.1 黔北中低山丘陵丹霞地貌區(qū)

該區(qū)面積小，占全省面積1.9%，包括貴州赤水大部分面積、習(xí)水和桐梓的少部分中生代紅色砂礫巖分布區(qū)。其地形以低中山、低山、丘陵和臺地為主。該區(qū)地層穩(wěn)定，巖性堅固，礦產(chǎn)種類少，礦山不多(僅有建筑石材礦山)，礦山地質(zhì)災(zāi)害很少，主要以滑坡和崩塌為主。

2.2 黔中大部喀斯特全貌區(qū)

該區(qū)面積大，占全省的61.9%，包括貴州中部的大部分區(qū)域。該區(qū)為連片的碳酸鹽分布，喀斯特發(fā)育的類型主要為喀斯特高原地貌，形態(tài)類型復(fù)雜多樣。該區(qū)為貴州主要的礦產(chǎn)地，分布有煤、磷、鋁、錳、鐵等沉積型優(yōu)勢礦產(chǎn)，礦山地質(zhì)災(zāi)害有崩塌、地裂縫、塌陷和泥石流，以崩塌為主(圖7)。

圖7 2016年Ⅱ區(qū)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量統(tǒng)計圖(數(shù)據(jù)來源：2016貴州省國土資源公報，數(shù)據(jù)按各區(qū)所占面積比值算)

2.3 黔東南中山丘陵淺變質(zhì)巖區(qū)

該區(qū)面積小，占全省面積的11.85%，位于黔東南地區(qū)。該區(qū)長期隆升經(jīng)構(gòu)造運動、侵蝕和風(fēng)化剝蝕，特別是流水的剝蝕作用，使本區(qū)地勢差異明顯，由西部中山緩慢降低為東部低山丘陵，以中山、低山和丘陵地貌為主。區(qū)內(nèi)主要開采的礦產(chǎn)是銻、金、重晶石和建筑用材料等。該區(qū)地層質(zhì)地堅硬，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生較少，容易發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害主要為崩塌，有少量塌陷(圖8)。

圖8 2016年Ⅲ區(qū)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量統(tǒng)計圖(數(shù)據(jù)來源：2016貴州省國土資源公報，數(shù)據(jù)按各區(qū)所占面積比值算)

2.4 黔西南丘陵盆谷硅質(zhì)陸源碎屑巖區(qū)

本區(qū)面積小，全省面積的4.8%，位于黔南南部、北盤江下游及紅河水地區(qū)，在貴州高原向南急劇降低的斜坡地帶。本區(qū)在長期的風(fēng)化侵蝕和流水侵蝕下造就了低山、低中山、丘陵和盆地等地形。該區(qū)礦產(chǎn)主要有煤礦、金礦和建筑砂石。該區(qū)地質(zhì)災(zāi)害大致與Ⅱ區(qū)相似，以崩塌為主，占67%；其余三項為次，占33%。

3 貴州礦山地質(zhì)災(zāi)害分區(qū)防治的對策建議

由于地質(zhì)環(huán)境遭受破壞后產(chǎn)生的災(zāi)害具有滯后性、長期性，地質(zhì)災(zāi)害隱患特別是坑采礦山造成的隱患具有較高隱蔽性等特點，所以完全依靠礦山進行地質(zhì)環(huán)境保護和災(zāi)害防治是很困難的，管理部門必須輔以宏觀調(diào)控的手段，使地質(zhì)環(huán)境保護措施更加完善[7]。對礦山地質(zhì)環(huán)境問題進行科學(xué)分類，因地制宜，對礦種不同、規(guī)模不同、開采階段不同的礦山，應(yīng)有不同的要求和恢復(fù)治理方式[8]。貴州礦山地質(zhì)災(zāi)害防治點多面廣、工作量大，而且礦山地質(zhì)災(zāi)害防治具有技術(shù)性強、進入壁壘高等特點，為了在資金和人力有限的條件下，提高防治效果，很有必要根據(jù)礦山地質(zhì)環(huán)境特點進行分區(qū)防治管理。

1)丹霞地貌區(qū)要注意人為地質(zhì)災(zāi)害。該區(qū)礦山少，地層穩(wěn)固，地質(zhì)災(zāi)害不太發(fā)育，因此在礦山管理上容易掉以輕心而減少地災(zāi)的投入，缺乏地災(zāi)防治相關(guān)措施，造成人為的礦山地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。如礦渣堆積過高，邊坡失穩(wěn)，造成人為的泥石流災(zāi)害發(fā)生。因此，礦山采場邊坡和礦渣要進行重點防治，預(yù)防該區(qū)地形深切容易導(dǎo)致的崩塌和泥石流的發(fā)生。

2)喀斯特全貌區(qū)要防治各類災(zāi)害。該區(qū)地質(zhì)環(huán)境脆弱，礦山較多，各種災(zāi)害都可能發(fā)生，要進行全方位的防范和治理。該區(qū)各類喀斯特地貌發(fā)育，礦山開采要特別注意溶洞、漏斗等特殊地質(zhì)地貌帶來的危害，高度預(yù)防崩塌、塌陷的發(fā)生；該區(qū)成層狀大面積開采的沉積型礦產(chǎn)多，要高度重視保安柱的設(shè)計與回采，對可能發(fā)生塌陷的地方要及時支撐維護，對大面積采空區(qū)要及時進行高質(zhì)量的回填，預(yù)防地面塌陷和地裂縫；對礦區(qū)外圍邊坡失穩(wěn)地段要及時治理，預(yù)防滑坡產(chǎn)生；對礦渣較多的礦山，要注意尾礦壩的穩(wěn)定，減少水流進入礦渣，避免礦渣泥石流的發(fā)生。對已經(jīng)發(fā)生的各類災(zāi)害，要及時進行治理，避免引發(fā)產(chǎn)生更大損失和災(zāi)害。

3)淺變質(zhì)巖區(qū)要重視礦山引發(fā)滑坡和崩塌。該區(qū)為貴州的老地層，巖石受風(fēng)化剝蝕嚴重，土層較厚，地質(zhì)災(zāi)害主要有滑坡、崩塌和塌陷。該區(qū)礦山開發(fā)要高度重視對斜坡山體的影響，避免礦山開發(fā)引起不穩(wěn)山體的滑坡、崩塌；對坑采礦山，要及時支護和回填，避免塌陷。

4)硅質(zhì)陸源碎屑巖區(qū)要分礦種防治。該區(qū)地形低洼，地貌主要為丘陵盆谷，地質(zhì)災(zāi)害主要為崩塌。該區(qū)煤炭開采可直接導(dǎo)致塌陷、地裂縫，礦山要高度重視礦井支護；建筑砂石如在地形陡峭的地方開采會引發(fā)滑坡和崩塌，要及時治理礦山周圍失穩(wěn)的邊坡和圍巖；該區(qū)金礦已開發(fā)多年，廢渣堆放量大，要避免礦渣引起的泥石流。在對各區(qū)礦山地質(zhì)災(zāi)害的治理上，要視災(zāi)害類型和發(fā)生區(qū)域區(qū)別對待。對Ⅱ、Ⅳ區(qū)易發(fā)的地面塌陷(沉降)和地裂縫，因其的關(guān)聯(lián)性高，要提出系統(tǒng)的對策，需要多種方法同時使用，治理工作難度很大，要在專家的指導(dǎo)下進行。對地裂縫采用淺層平整法或挖深墊淺法，全充填壓力注漿法，對面積大、塌陷深、積水多的區(qū)域(5 m以上)，可以直接開發(fā)成旅游地，養(yǎng)魚等，重建礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境。對滑坡、崩塌和泥石流，要及時進行治理，避免災(zāi)害擴大。

4 結(jié) 語

礦山地質(zhì)災(zāi)害是礦山開采與特定地質(zhì)地貌聯(lián)合產(chǎn)生的結(jié)果，貴州四類地質(zhì)地貌決定了各區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害具有不同的類型和特點?；诖?，本文提出了分區(qū)防治礦山地質(zhì)災(zāi)害的相關(guān)措施建議，以供管理部門和礦山企業(yè)參考。

本文按地質(zhì)地貌分區(qū)進行研究，所采取的數(shù)據(jù)是根據(jù)行政區(qū)劃統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行估算的，具有一定的誤差。建議在今后的相關(guān)研究中，在管理部門的協(xié)助下對數(shù)據(jù)進行細化核實。

[1] 貴州省國土資源廳.2016貴州省國土資源公報[R].2017.

[2] 楊勝元.貴州礦山地質(zhì)環(huán)境[M].北京：地質(zhì)出版社，2012：188-214.

[3] 鄭鏑.青藏高原腹地多年凍土區(qū)典型地質(zhì)災(zāi)害研究[D].北京：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)，2009.

[4] 謝宏，王茂春.貴州采煤塌陷引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害及塌陷區(qū)的類型[J].貴州大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2012，29(3)：128-131，135.

[5] 黃家琰，楊紹章.貴州礦山環(huán)境問題及防治對策的思考[J].能源與環(huán)境，2011，6(1)：75-77.

[6] 邵林，李軍.貴州礦山地質(zhì)災(zāi)害類型及其基本特征[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報，2011，22(3)：56-60.

[7] 張維宸.地質(zhì)災(zāi)害防治對策[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報，2001，12(4)：79-82.

[8] 張興，王凌云.礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理研究[J].中國礦業(yè)，2011，20(8)：52-55.

Study on the prevention and control of mines geological disasters in Guizhou province based on geological and geomorphic features

WANG Meifang1，HU Mingyang2，ZHOU Dequan1

(1.School of Geographic and Environmental Sciences，Guizhou Normal University，Guiyang 550023，China；2.School of Management Science，Guizhou University of Finance & Economics，Guiyang 550025，China)

With the development of society and economy and the progress of mining technology，Guizhou mineral resources into the scale of development and utilization，greatly enhance the mining capacity.At the same time，the hidden dangers of mine geological hazards should be noted.This paper first analyzes the characteristics of Guizhou mine and its geological hazards，analyzes the status of geological disaster prevention and control，and then analyzes the types and formation mechanism of geological disasters in four geological topography in Guizhou from the perspective of geological geology and geomorphology under the conditions of the limited of manpower and funds，proposed the proposal of zoning control and efficient management.

Guizhou；mine；geological features；geological disaster

2017-04-28 責(zé)任編輯：劉艷敏

國家社科基金項目“貴州下寒武統(tǒng)‘黑層’能源多金屬礦的發(fā)展戰(zhàn)略研究” 資助(編號：12BJY059)

王梅芳(1992-)，女，碩士研究生，自然地理專業(yè)，E-mail：461452236@qq.com。

胡明揚(1970-)，男，地質(zhì)學(xué)博士，經(jīng)濟學(xué)博士后，地質(zhì)高級工程師，主要從事地質(zhì)勘查與礦業(yè)經(jīng)濟研究，E-mail：1271474153@qq.com。

TD163

A

1004-4051(2017)07-0091-05