徐明霞

(陜西國防工業(yè)職業(yè)技術學院，陜西 西安　710300)

0　前　言

礦產資源作為自然資源重要的組成成分，是人類賴以生存的物質基礎及國民經濟發(fā)展命脈。鋁土礦作為生產金屬鋁最常用的原料，其用量野戰(zhàn)世界鋁土礦總產量90%以上。我國濟源市擁有豐富的礦產資源，截止目前，共發(fā)現(xiàn)礦種37種，礦產地109處[1]。其中，已經查明的資源儲量礦種有煤、銅、鐵、硫(伴生)、鉛、鋁土礦、水泥用灰?guī)r、水泥配料用粘土、硯石等19種，礦產地54處。該市具有發(fā)展優(yōu)勢的礦產包含：煤炭保有儲量1.9億t，主要分布在克井鎮(zhèn)、下冶鄉(xiāng)、大峪鄉(xiāng)、王屋鄉(xiāng)等；鐵礦：這種資源的保有儲量達到1 500萬t，多數(shù)分布于王屋鄉(xiāng)、五龍口鎮(zhèn)；銅礦保有儲量為3 796 t，主要分布在王屋鄉(xiāng)、邵原鎮(zhèn)境內；鋁土礦的保有儲量達到452萬t，多分布在下冶鄉(xiāng)[2]。除已經探查出來的礦產資源外，該市的西北部山區(qū)也蘊藏豐富的煤炭、硫鐵礦、鋁土礦資源，這也是該市礦產資源調查與勘查工作重點研究內容。下冶鄉(xiāng)鋁土礦處在太行山余脈王屋山的南緣，該區(qū)域極易出現(xiàn)泥石流災害?；诖?，本文在深入分析該區(qū)鋁土礦地質及發(fā)育情況，并挑選河流彎曲程度、渣堆穩(wěn)定性、坡將比等導致出現(xiàn)泥石流的危險因子，通過因子權重數(shù)量和賦值相乘后相加起來的評價方式，獲得所選定4條溝谷泥石流潛勢度及危險度排序。

1　礦區(qū)地質條件及發(fā)育形態(tài)

下冶鋁土礦處在太行山余脈王屋山的山腳下，大致位于華北古板塊南部，華北凹陷西北緣，王屋山向南傾斜，區(qū)域構造展現(xiàn)出北西向、近東西向特征[3]。礦區(qū)總體屬于一個地壘構造，夾持在王爺廟與逢石河斷裂之間，這兩個斷裂帶近東西向分布，其具有規(guī)模法、延伸遠等特點，對礦區(qū)地質、地形產生明顯的影響。該礦區(qū)鋁土框體形態(tài)由于奧陶系古侵蝕面的作用，礦體主要包含以下3種形態(tài)：透鏡狀、似層狀及洼斗狀,且礦區(qū)巖層形態(tài)與古巖溶侵蝕面存在密切的聯(lián)系。如果古地形屬于開闊、平坦的巖溶盆地及洼地，似層狀的礦層，一般存在厚度穩(wěn)定、品位低的特點。而奧陶系侵蝕面起伏較大的地段，組成洼斗狀礦層，中間比較厚周邊薄，展示出顯著地蘿卜狀，但礦體延伸性有一定的限制[4]。必須注意，該礦區(qū)高品位鋁土礦石就處在洼斗之中，這種形狀的礦體也是本區(qū)域經濟發(fā)達的最大鋁土礦類型。下冶鋁土礦的礦區(qū)范圍之內的海拔高程處在160～631.9 m范圍之內，相對高差為470 m，河谷的縱坡降比值大，且縱坡降比值和新構造的運動切割底層存在密切的聯(lián)系，而切割奧陶系地層的坡降比值比較高[5]。該礦區(qū)溝谷發(fā)育方向主要以南北向為主，從東至西分別為官洗溝、水洗溝、黑溝及河東溝這4條“V”型溝谷。

2　下冶鋁土礦泥石流地質災害發(fā)展狀況

該礦區(qū)鋁土礦開發(fā)時間最早源于70年代，在2006年之前，下冶鋁土礦一直處在無序開采狀態(tài)。尤其在2001-2005年之間，氧化鋁較高比較高，該區(qū)內展現(xiàn)出濫采濫挖的現(xiàn)象。本區(qū)內采礦坑口達到數(shù)百多個，采礦地區(qū)出現(xiàn)廢石尾渣隨處排放的情況。水洗溝、河東溝等溝區(qū)廢石自溝頂?shù)綔瞎瘸霈F(xiàn)層層疊加的情況，使得原有溝道逐漸變窄，局部存在嚴重的淤積堵塞、地表徑流不通暢等情況。除此以外，高陡山坡和溝岔所堆放的松散廢石自身穩(wěn)定性不佳，存在隨時向下滑動的危險，日常遭遇連日陰雨或者暴雨天氣，時常出現(xiàn)小型溝谷型泥石流。 2006-2007年，相關部門通過開展下冶鋁土礦區(qū)的勘查，調查出本地區(qū)實際廢渣堆數(shù)量超過300處且礦區(qū)內分布并不均勻，研究區(qū)域主要包含東南處的水洗溝、官洗溝、河東溝等地區(qū)，一共有142多個渣堆分布，各渣堆和渣堵之間處于相連的狀態(tài)，而每一年會以一定速度增加[6-7]。實際調查發(fā)現(xiàn)，多數(shù)廢渣并未設置攔渣擋護墻，雖然該區(qū)域并未出現(xiàn)較大的泥石流災害，但小規(guī)模泥石流時常發(fā)生。加之，上述4條溝谷高陡地形地貌，松散廢棄礦石越來越多，遇到夏季暴雨頻發(fā)的季節(jié)，泥石流災害突發(fā)隱患更為嚴重。

3　露天鋁土礦泥石流危害性評價

地質災害潛勢度作為地質災害形成的條件及潛在能力評價指標，表示某個地區(qū)地質環(huán)境特征，也是反映地質災害綜合成因的表達，成為預測鋁土礦危害性的基礎[8-9]。下文在選取142處堆渣場所、溝谷山體坡度、渣堆穩(wěn)定性等實地調查條件下，根據國內學者提倡的泥石流發(fā)生因子“9度”綜合預警評估方式，探究滿足鋁土礦泥石流地質災害潛勢度量化評估方式，還在由空間、時間方面探索有效地防冶方法[8]。

3.1　選擇評價因子及等級劃分

下冶鋁土礦中有4條泥石流溝，它們的植被覆蓋度、降雨等因素基本相似，其差異性主要表現(xiàn)在渣堆穩(wěn)定性、溝谷形態(tài)等方面。因此，通過調查、比較方式下，優(yōu)先選取采礦棄渣量、渣堆補給長度與溝岸山坡坡度、渣堆穩(wěn)定性等當做溝谷泥石流危險性評估因子。結合本地區(qū)的特點，并給出相應因子排列順序，求得不同因子權重值，把渣堆總量、溝谷縱坡降比當做主要的因子，其他各項指標為次要因子?；谒x取泥石流評估因子的條件下，把礦渣型泥石流潛勢度劃分為4個等級，如表1所示。等級劃分通過實地調查對響應數(shù)據進行統(tǒng)計，除去差異較大的最大和最小數(shù)值，利用最大值減最小值經相應處理，獲得不同指標等級劃分區(qū)間值。

表1　下冶鋁土礦泥石流危險性評價因子及潛勢度分級

3.2　潛勢度評估結果

對不同泥石流溝各項指標根據極高、高、中及低四個潛勢度等級，分別賦予值如下：1.0、0.7、0.3、0。上述各因子權重系數(shù)相乘，采用各因子定量賦值當做因子得分數(shù)，各指標因子得分綜合即為溝谷泥石流的潛力度，詳細數(shù)據見表2。

表2　下冶鋁土礦各溝谷泥石流賦值及潛勢度

3.3　危險度評價

危險度評價就是某一條溝谷在特定時間內由于降雨、尾礦壩潰決等因素的影響，出現(xiàn)泥石流災害的定量化表達方式。本次選取礦區(qū)開采所排放的廢石能夠為泥石流發(fā)生提供豐富的物源，陡峭地形地貌也為泥石流發(fā)生提供水和物源條件，而強降雨則是激發(fā)泥石流發(fā)生的關鍵因素。上文提到的溝谷處在長度為3 km、寬度為2.5 km范圍之內。假定這一范圍中的強降雨程度相同。因此，基于單條溝泥石流潛勢度排序下，與該區(qū)域引發(fā)泥石流災害降雨臨界數(shù)值相乘，在一定程度上可以表征泥石流出現(xiàn)危險度。該礦區(qū)泥石流發(fā)生臨界降雨設定為50 mm/24 h。由下圖可知，在相同的降雨量基礎上，潛勢度較高的溝谷其風險度依然比較高，即者4條溝谷的風險度未改變。

圖1　下冶鋁土礦危險度排序情況

4　結　論

綜上所述，由于國民對礦產資源的需求量不斷上升，但粗放、無序的礦產資源開發(fā)行為容易引發(fā)各類地質災害隱患，帶來一系列的社會問題。本文選取下葉鋁土礦為研究對象，自礦區(qū)發(fā)育條件、泥石流發(fā)生危害展開分析，并通過“9度”綜合預警評估方式，選取該地區(qū)縱坡降比、溝岸山坡坡度、河流堵塞情況等9個指標當做溝谷泥石流潛勢度評估因子，并把4條溝谷出現(xiàn)泥石流的地質條件進行排序。研究結果表明，官洗溝、黑溝和水洗溝3個溝谷泥石流潛勢度和危險度最高，上述指標也能較好的反應該礦區(qū)實際情況，為優(yōu)先開展泥石流溝防治、預警提供重要的依據。