張 喆

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 酒泉 735000）

甘肅省西部地區(qū)是三大成礦帶和四大含油氣盆地的重要組成地區(qū)，該地區(qū)的成礦地質(zhì)條件優(yōu)越，礦床規(guī)模大且礦產(chǎn)質(zhì)量好。隨著開采力度不斷加強(qiáng)，甘肅省西部地區(qū)頻發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，在外動(dòng)力以及人為地質(zhì)動(dòng)力的作用下，能夠降低礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的次數(shù)[1]。為此研究礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育規(guī)律以及防治措施是很有必要的。甘肅省西部地區(qū)山脈交錯(cuò)，未利用土地資源較多，地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，復(fù)雜的地勢(shì)環(huán)境造成集中性的高地應(yīng)力，礦山就會(huì)形成強(qiáng)烈的地質(zhì)災(zāi)害。國(guó)外針對(duì)礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育規(guī)律研究起步較早，早在20世紀(jì)20年代就已開始研究地質(zhì)災(zāi)害，并在20世紀(jì)30年代，根據(jù)泥石流流量以及流速構(gòu)建了災(zāi)害發(fā)育的動(dòng)力特征。國(guó)內(nèi)最早在20世紀(jì)90年代初開始研究礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育規(guī)律，構(gòu)造出應(yīng)力場(chǎng)分布及變化規(guī)律分析礦山開采帶來的地殼形變程度，在高精度現(xiàn)代化測(cè)量?jī)x器的幫助下，現(xiàn)已形成較為成熟的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育規(guī)律研究方法。綜合國(guó)內(nèi)外的研究來看，針對(duì)甘肅省西部地區(qū)的研究還存在一定的空白。

1 甘肅省西部地區(qū)礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育規(guī)律及防治建議

1.1 礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育規(guī)律

1.1.1 發(fā)育特征

甘肅省西部地區(qū)與新疆省青海省相鄰，地質(zhì)條件較為復(fù)雜，大型滑坡災(zāi)害分布范圍廣。以氣象水文、地質(zhì)環(huán)境條件以及人類活動(dòng)為綜合影響因素，甘肅省西部地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)呈現(xiàn)出了多點(diǎn)、分布廣的特點(diǎn)，不同的區(qū)域有著不同的控制因素以及誘發(fā)因素，綜合西部地區(qū)降雨量來看，整體的年降雨量較少，降雨大多在夏季雨期，常常出現(xiàn)暴雨或是其他自然災(zāi)害，在強(qiáng)降雨過程中，礦山極易發(fā)生泥石流災(zāi)害，根據(jù)礦山泥石流地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的數(shù)量與降雨量的數(shù)值關(guān)系，如下圖所示。

圖1 泥石流與災(zāi)害數(shù)量的關(guān)系

根據(jù)上圖所示的降雨量與災(zāi)害數(shù)量的關(guān)系，在6月～9月之間，西部地區(qū)的降水量逐漸增多，地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，隨著10月～12月份降雨量逐漸減少，泥石流災(zāi)害逐漸減少。甘肅省西部地區(qū)的降雨量影響著礦山泥石流災(zāi)害的發(fā)生，是誘發(fā)泥石流災(zāi)害發(fā)生的主要因素。

除去泥石流災(zāi)害外，礦山在實(shí)際開采過程中受到地殼運(yùn)動(dòng)的限制，常常會(huì)發(fā)生崩塌的現(xiàn)象。甘肅省西部地區(qū)多處的礦山與黃土溝谷邊坡地帶相鄰，一旦不穩(wěn)定的斜坡發(fā)生坍塌，那么此時(shí)礦山也就發(fā)生坍塌災(zāi)害。受到地理環(huán)境的影響，可將礦山坍塌劃分為黃土崩塌以及巖質(zhì)崩塌。根據(jù)斜坡的運(yùn)動(dòng)形式將礦山崩塌分為傾倒式與滑移式[2]。西部地區(qū)因其特殊的自然環(huán)境以及巖土條件，大多數(shù)的礦山崩塌災(zāi)害規(guī)模較小，周期性強(qiáng)且預(yù)測(cè)性強(qiáng)。

綜合上述發(fā)育特征可知，多數(shù)礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的季節(jié)在降雨量多的時(shí)期，降雨量的變化與地質(zhì)災(zāi)害呈現(xiàn)正比例的數(shù)量關(guān)系。根據(jù)分析得到的發(fā)育特征，分析礦山地質(zhì)災(zāi)害的平面空間分布。

1.1.2 平面空間分布

甘肅省西部地區(qū)在地理位置上處于我國(guó)第一階梯向第二階梯過渡的位置，內(nèi)部河流分布較少，地形地勢(shì)較高，山脈復(fù)雜多變。西部地區(qū)山脈海拔較高，地勢(shì)走勢(shì)受河流走向影響較為明顯，處于地脈發(fā)育處的位置較多，海拔數(shù)值差基本在1600m～2500m之間，占西部區(qū)域面積的40%，礦山開采時(shí)所處的海拔較高，礦山橫坡呈現(xiàn)上薄下厚的地形結(jié)構(gòu)，礦山旁的斜坡地勢(shì)較為陡峭，坡積物沿著斜坡堆積。礦山地質(zhì)構(gòu)造在外部復(fù)雜的環(huán)境影響下，崩塌、滑坡以及不穩(wěn)定斜坡內(nèi)的巖體易出現(xiàn)斷裂以及褶皺，斷裂以及褶皺的出現(xiàn)會(huì)造成巖體內(nèi)部形成一個(gè)物質(zhì)空間，隨著時(shí)間的推移，巖體內(nèi)部的土體會(huì)破壞原有巖石結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，褶皺端不斷發(fā)展成為斷裂巖石，礦山內(nèi)部的整體結(jié)構(gòu)失去平衡，為地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生提供條件。

在不斷深入的礦山開采工程下，介質(zhì)密度參數(shù)不同的填充物會(huì)在地殼的正常運(yùn)動(dòng)下，形成含有孔隙填充空間，在強(qiáng)降雨的影響下，內(nèi)部礦洞與外部泥水將礦山填充物沖刷出來，形成非自然的泥石流災(zāi)害。此時(shí)在平面空間分布上，礦洞為外部雨水提供了流通空間，以礦洞填充物為分界點(diǎn)，雨水為填充物提供了勢(shì)能，在該勢(shì)能的作用下，礦山內(nèi)部物質(zhì)產(chǎn)生流動(dòng)，形成地質(zhì)災(zāi)害。除了環(huán)境因素引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，人為活動(dòng)也是地質(zhì)災(zāi)害形成的主要原因之一，采礦活動(dòng)改變了坡體的應(yīng)力狀態(tài)，山體出現(xiàn)開裂變形，誘發(fā)滑坡災(zāi)害，加之人工爆破，嚴(yán)重松動(dòng)了巖土體，改變巖土體結(jié)構(gòu)，也會(huì)誘發(fā)崩塌災(zāi)害。

1.2 礦山地質(zhì)災(zāi)害防治建議

1.2.1 劃分礦山地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域

結(jié)合上述分析得到的甘肅省西部地區(qū)礦山地質(zhì)發(fā)育規(guī)律，將西部地區(qū)地形地貌以及地質(zhì)構(gòu)造為控制因素，設(shè)定一個(gè)地質(zhì)災(zāi)害劃分原則。首先根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育規(guī)律來講，根據(jù)不同地區(qū)環(huán)境條件的差異性，分析不同礦山的災(zāi)害發(fā)展趨勢(shì)，并根據(jù)災(zāi)害的易發(fā)性，劃分為不同的易發(fā)區(qū)域。結(jié)合不同礦山災(zāi)害的特征，形成一個(gè)以災(zāi)害主導(dǎo)因素的空間分布圖，根據(jù)該分布圖的結(jié)果，按照災(zāi)害發(fā)生嚴(yán)重程度，劃分為不同的危險(xiǎn)等級(jí)。在該等級(jí)的控制下，結(jié)合西部地區(qū)人口密度以及人類正常生產(chǎn)活動(dòng)為礦山防治帶來的阻礙，調(diào)整實(shí)際的防治力度。結(jié)合甘肅省西部地區(qū)政府經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方向，考慮防治工程對(duì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)產(chǎn)生的影響，調(diào)整防治工程的重點(diǎn)。根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育規(guī)律、礦山的分布以及當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展趨勢(shì)，評(píng)定不同區(qū)域地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生災(zāi)害可能性。

構(gòu)建一個(gè)評(píng)價(jià)因子體系，以地質(zhì)災(zāi)害控制因素、引發(fā)因素以及發(fā)育程度為評(píng)定因子體系類型，根據(jù)導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害可能性參數(shù)的大小，劃定控制因素以及引發(fā)因素為兩個(gè)評(píng)價(jià)因子等級(jí)，對(duì)不同等級(jí)的評(píng)價(jià)因子進(jìn)行賦值，參考甘肅省西部地區(qū)的地理面積，劃分為不同的網(wǎng)格單元，以網(wǎng)格單元內(nèi)數(shù)值最大的兩個(gè)評(píng)價(jià)因子為區(qū)域劃分的依據(jù)。采用圖斑合并的方式整合未形成網(wǎng)格的剩余地區(qū)面積，以甘肅省西部地區(qū)整體的面積為基礎(chǔ)，將網(wǎng)格上數(shù)值相同的權(quán)值因子相連接，形成不同的礦山地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域。在實(shí)際實(shí)行防治措施時(shí)，按照不同的區(qū)域?qū)嵤┎煌拇胧?/p>

1.2.2 具體防治措施

以上述劃分得到的區(qū)域?yàn)榉乐未胧?duì)象，將幅值數(shù)值大區(qū)域作為重點(diǎn)防治區(qū)域，將數(shù)值適中的區(qū)域作為次等防治區(qū)，將數(shù)值最小的區(qū)域作為一般防治區(qū)。針對(duì)重點(diǎn)防治區(qū)域，在礦山地區(qū)密集區(qū)域修建線路通透的引水渠道，在降雨量多的夏季，定時(shí)的排除礦山區(qū)域內(nèi)的水流，控制雨水對(duì)礦山的沖刷[3]。當(dāng)處于雨量較少的季節(jié)時(shí)，關(guān)閉礦山區(qū)域內(nèi)的排水設(shè)施，保證礦山內(nèi)水循環(huán)的平衡。在引水渠道連貫處，設(shè)置儲(chǔ)存量不同的排導(dǎo)設(shè)置，處理雨水夾帶的土體或是巖石，規(guī)范礦山泥石流流經(jīng)的方向，在總的泥水控制口處，防止圓形尺寸最大規(guī)格的通過口，通過口處設(shè)置一個(gè)溝口堆積扇區(qū)，保持礦區(qū)內(nèi)的水泥平衡。

在巨大勢(shì)力作用下，礦山內(nèi)部固體物質(zhì)會(huì)被泥石流夾帶，對(duì)排水裝置產(chǎn)生破壞，使排水設(shè)施不起作用，所以在排水設(shè)施上，設(shè)置采用格柵壩、攔砂壩攔截排水渠中夾帶著的固體物質(zhì)，降低固體物質(zhì)對(duì)排水渠產(chǎn)生的沖刷效應(yīng)。礦山滑坡地帶防治也可參考松散堆積層滑坡的治理方法?？蛇M(jìn)行削坡減載、坡腳壓載、修建支檔系統(tǒng)，另外也可對(duì)礦山坡體植被進(jìn)行改良。結(jié)合不同季節(jié)下甘肅省西部地區(qū)礦山的自然環(huán)境，及時(shí)調(diào)整礦山地質(zhì)災(zāi)害防治措施，基于上述處理，最終完成對(duì)甘肅省西部地區(qū)礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育規(guī)律以及防治建議的研究。

2 結(jié)語

作為我國(guó)礦產(chǎn)主要開發(fā)區(qū)，甘肅省西部地區(qū)常常發(fā)生各種類型的地質(zhì)災(zāi)害，研究該地礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育規(guī)律，能夠更加科學(xué)的掌握災(zāi)害發(fā)生的形式以及原因，在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)展規(guī)律的控制下，提出相應(yīng)的防治建議，能夠?yàn)闉?zāi)害防治工作人員提供科學(xué)依據(jù)，保證礦山結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，保護(hù)防治人員的人身安全。