露天非法开采矿山弃渣地质灾害危险性评估

张 赫 王全涛 张国春

(核工业二九〇研究所)

露天非法开采矿山弃渣地质灾害危险性评估

张 赫 王全涛 张国春

(核工业二九〇研究所)

以韶关市某露天非法开采钠长石矿为例，结合该矿山地质环境背景，采用定性与定量相结合的方法，对其弃渣边坡进行了地质灾害危险性的现状评估、预测评估及综合评估，并从宏观上提出了防治措施，为类似矿山提供参考。

非法开采 露天矿山 弃渣 地质灾害评估

韶关市位于广东省北部地区，拥有丰富的矿产资源，在“三打两建”专项行动中查封了各类非法开采矿山逾百座，其中露天矿山的开采矿种以石料、高岭土、稀土等非金属矿产为主。由于该类露天矿山属无证非法开采矿山，既无相应的技术资料指导开采，又缺乏相应的管理部门进行监管，使得大量弃渣随意堆放，严重破坏了矿区生态环境，也为地质灾害的发生埋下了隐患[1-5]。为有效规避地质灾害威胁，本研究以韶关市某露天非法开采钠长石矿为例，对该矿山弃渣可能遭受地质灾害的危险性进行评估，并对地质灾害防治措施进行探讨。

1 矿山地质概况

(1)地形地貌。韶关市某钠长石矿位于低山丘陵地貌区，山顶呈浑圆状，周边区域相对高差50～100 m，山坡自然坡度25°～30°，沿山脊两侧发育小冲沟，沟谷呈“V”或“U”形分布，沟谷切割深度20～50 m。由于该矿山属露天非法开采矿山，以短期获利为目的，使得开采过程中产生的弃渣随意堆放，弃渣多沿开采平台外缘顺坡堆放，甚至部分弃渣仍堆放于开采平台两侧的沟谷，弃渣依地形呈扇状分布，形成坡度20°～40°、堆高5～10 m的弃渣边坡。

(3)工程地质条件。弃渣边坡岩性复杂，质松散，稳固性一般，为松散工程地质岩组，粒径大小不一，大部分为0.5～5 cm砂砾和碎石，局部可见直径达2 m的孤石。弃渣边坡表面未见植被发育，局部发现水土流失现象。

(4)水文地质条件。弃渣边坡属松散岩类孔隙水含水层，现场未见地下水出露，其含水性弱，水量贫乏。大气降雨是松散岩类孔隙水的主要补给来源，在地势低凹处还接受基岩裂隙水的侧向补给，地下水径流方向依地势由高往低径流，径流途径短，水力坡度大，地下水流向与坡向接近一致，雨季地下水大部分排泄于沟谷中。韶关市地处南亚热带季风气候区，高温多雨，年均降雨量约2 000 mm，降雨主要集中于4—8月份。该矿山采用山坡型露天开采方式，地形条件有利于大气降水及开采区积水的自然排泄。由于采场范围及上部山坡大体为一个相对独立的水文地质单元，一般来说，矿区地面径流较小，可沿山坡自然排泄，但遇强降雨天气时，地表径流骤增，易引发弃土边坡滑坡、泥石流等地质灾害。

(5)主要地质灾害。弃渣边坡大量分布于沿开采平台外缘顺坡处和开采平台两侧的沟谷，整个矿山属山坡型露天开采矿山，流域上游位置多处地势较陡，地形切割较强烈，山坡自然坡度25°～30°，沿山脊两侧发育小冲沟，具有“V”或“U”形地貌特征，流域的形状便于汇集水流，具备发生滑坡和泥石流地质灾害的地形条件。弃渣边坡堆积物多为岩土混合物，以土质为主，疏松软弱，加之韶关地区地处亚热带季风气候区，高温多雨，降雨集中，在连续强降雨的作用下，土体易吸水饱和，因抗剪强度下降易产生滑坡，短时间内若有大量雨水汇集，极易形成泥石流。

2 地质灾害危险性评估

2.1 现状评估

2.1.1 定性评估

对弃渣边坡的地质灾害危险性进行定性评估，主要通过野外地质灾害调查工作，充分了解弃渣边坡的分布情况、自然地理位置、规模、表面特征、组成物质类型、运动特征、地形地貌、地层岩性、地质构造、气象及水文地质特征及人类经济工程活动情况，以定性判断为主要方法并结合相关规范，对照评估指标进行评估，确定其危险性。选取该钠长石矿一处弃渣边坡进行定性评估，该边坡体坡顶横向宽80 m，纵向坡长140 m，坡底宽约40 m，坡角20°～30°，沿开采平台外缘呈扇状分布。边坡体由黏土、砂砾及碎石组成，砂石粒径多为0.5～10 cm，局部有约1 m的完整岩石。弃渣体厚度分布不均，总体呈中间厚、上下两侧薄的形态，上下缘厚0～3 m，中间较厚，达5～10 m。在该边坡中上部发现多条拉张裂缝，在局部堆积体较陡的区域有坍塌现象。对照相关规范中滑坡和泥石流地质灾害的评价指标，判断其为基本稳定状态，现状评估危险性属中等。

2.1.2 定量评估

定量评估是根据地质灾害的类型和特征，建立形成机理的相关模型，选取合适的岩土参数和计算方法，通过定量计算对地质灾害的现状稳定性和发展趋势进行评估。选取该钠长石矿一处弃渣边坡进行定量评估，土体的物理力学参数主要采用工程类比法，与同类型岩土体进行比较，确定该弃渣边坡天然容重20 kN/m3、内聚力6.0 kPa、内摩擦角30°。根据弃渣边坡的基本地质特征，对其进行建模并采用传递系数法进行了计算，得出天然状态下该弃渣边坡的稳定系数为1.098，属基本稳定状态。

综合定性评估和定量稳定性计算结果，认为该钠长石矿弃渣边坡发生滑坡、泥石流等地质灾害的危险性属中等。

2.2 预测评估

2.2.1 定性评估

弃渣边坡堆积物疏松软弱，在未来遭遇连续极端降雨等不利条件下，该钠长石矿弃渣边坡土体易吸水饱和，坡顶变形可能加大，并发生局部或整体失稳，由于抗剪强度下降易产生滑坡，若短时间内有大量雨水汇集，极易发生泥石流，从而对矿山下部的房屋、道路和农田造成威胁。考虑到一旦发生滑坡和泥石流等地质灾害将会对人民生命财产造成较大损失，因而定性预测其潜在的危险性大。

2.2.2 定量评估

由于弃渣边坡堆积物疏松软弱，渗透性较好，连续极端降雨易对目前滑面产生较大的削弱作用。按极端气象条件取值，该弃渣边坡内摩擦角取30°，采用传递系数法进行计算，得出稳定系数为0.915，属不稳定状态，判定其潜在的危险性大。

综合定性评估和定量稳定性计算结果，认为该钠长石矿弃渣边坡发生滑坡、泥石流等地质灾害的危险性大。

2.3 综合评估

地质灾害危险性综合评估是根据现状评估和预测评估的结果，综合评估地质灾害的危险程度。现状评估弃渣边坡发生滑坡、泥石流等地质灾害的危险性属中等，预测评估弃渣边坡发生滑坡、泥石流等地质灾害的危险性大。结合评估地区地质环境背景，综合分析后认为该钠长石矿弃渣边坡地质灾害危险性大。根据适宜性原则，该钠长石矿弃渣边坡场地适宜性差，应为地质灾害的重点防治区。

3 措 施

(1)工程措施。集中堆放矿山剥离的表土、废石，在堆放场所下方修筑挡土坝，在堆放场所上方开挖截水沟，将雨水引排至堆放场地外围。

(2)植物措施。在弃渣集中堆放场所和两侧斜坡进行植被绿化，可起到固坡和防止雨水对堆放场所表面侵蚀和冲刷的作用。

[1] 刘传正.论滑坡稳定性评价的几个关键问题[J].中国地质灾害与防治学报，1996(3)：55-58.

[2] 王 灿，任 元.驻信高速公路弃渣场的治理[J].中国水土保持，2002(11)：34-36.

[3] 史春华，王 琼.废弃采石场植被生态恢复探讨[J].中国园艺文摘，2009(4)：65-67.

[4] 陈昌彦，朱志刚，王维理.废弃矿山植被恢复工程地质灾害危险性评估关键问题分析[J].中国地质灾害与防治学报，201l，22(2)：76-81.

[5] 王维理，陈昌彦.废弃矿山植被恢复工程中弃渣边坡地质灾害危险性评估[J].地质灾害与环境保护，2013(3)：17-20．

2015-07-24)

张 赫(1983—)，男，工程师，471000 广东省韶关市武江区武江科技工业园广前路18号。