祁连山北麓地区矿山地质灾害特征及防治对策

2018-01-30张富民

世界有色金属 2018年6期

张富民，王斌

（甘肃省地质矿产勘查开发局第四地质矿产勘查院，甘肃酒泉 735000）

酒泉地处河西走廊西端，其南部的丰乐河、观山河、红山河及红水河等河流均发源于祁连山，各大河流及支沟的出山口一带，常因暴雨洪水冲蚀易发生地质灾害，祁连山北麓地区矿山属中高山区，水文网密集，该地带的灾害沟谷均属内陆水系，缺少主河疏导，与其他地区的矿山地质灾害无论充发育条件上，还是在径流、危害特征上，均有很大的区别。

1 矿区水文地质特征

从流域面积来看，以5～15km2的为多，这与矿山地层松散物质补给特性有关，一般来说，流域面积越大，主沟就越长，其单位面积的补给量就越小，矿山地质灾害在主沟中沉积的几率就越大，暴发的频率就越低，大流域面积的沟谷一旦暴发地质灾害，其规模也会十分巨大，这与实际情况相吻合。从水文地质形态来看，该地区的发生灾害后呈现形态多为“瓢形”，自上而下具有明显的形成区、流通区和径流区，这是形成地质灾害最有利的沟谷形态[1]。从地形起伏来看，该矿区的地质灾害沟谷的平均沟床比降以120‰～200‰为多，山体坡度30°～50°，形成区沟床比降在180‰～270‰之间，山体坡度40°～60°，便于水流迅速汇集。总体来看，该地区的沟谷流域对矿山地质灾害的形成十分有利[2]。

2 沉积物中矿物组合特征

该矿区因地质灾害产生沉积物质补给量为15～30万m3/km2，并具有面积越大，单位面积补给量越小的特征，形成的沉积物质来源以残坡积物和沟道堆积物为主，发生地质灾害后或工程弃渣等为辅，残坡积物和沟道堆积物二者约占总补给量的76%～98%。残坡积物主要集中在流域中下游，这与当地发育的矿体关系密切，该矿体面积约600km2，是加里东晚期的侵入体，受区域构造的冲断变形作用，矿体破碎，节理十分发育，风化作用强烈，地表矿石常因球形风化形成孤石，耸立于坡面，形成危岩体的同时，风化残积物是该矿区地质灾害的主要物源。酒泉地区气候干燥，昼夜温差大，矿物常裸露，风化强烈，加之沟道内径流量小，无常年大规模搬运，因而积存的土石较多，堆积层厚度大，结构疏松，每遇洪水冲蚀便形成地质灾害，补给方式以下切和侧向侵蚀为主。

酒泉地区的祁连山北麓一带，常受暴雨洪水冲击和侵蚀，易发生地质灾害，被当地人称为“洪水片”。由于酒泉市位于蒙新冷槽和太平洋副热带高压的辐合带，每年6～8月份，盛夏时期东南季风深入河西走廊东部，影响流域内的降水天气，导致流域内出现大雨或暴雨。矿区流域内松散堆积物表面有粗化层，平时处于干燥状态。当暴雨强度很大时，一次降雨强度达25mm/h时即该矿区易发生地质灾害。

3 径流及堆积特征

该地区矿山地质灾害沟流域内松散固体物质主要为沟道堆积物和残坡积物，沟道堆积物表面巨石满布，有较厚的粗化层，因冲动粗化层需要较大的流量和流速，所以能够暴发矿山地质灾害的机会较少。但粗化层一旦被冲毁，底部细颗粒层将迅速冲走而发生溃失性流动，与水流融汇从而演变成大规模的矿山地质灾害。其形成过程多以洪水冲蚀河床物质而成。暴雨或高温天气期间，雨水或冰川积雪融水顺陡峻的坡面而下，迅速汇集于沟道内，并冲刷携带坡面松散物质及支沟沟沟物质，当洪水流速超过沟床中大多数颗粒的启动流速是，即可发生矿山地质灾害。根据统计，本地区矿山地质灾害的暴发周期为6～13年，由于这里蓄水条件差，矿山地质灾害多随洪流而生，来势迅猛，历时短暂，与陇南山区相比，根据陡涨陡落的特点，一般持续到雨后一小时左右。

在历次矿山地质灾害活动中，当地出山口普遍发育规模巨大的堆积扇，扇面连续分布，面积最大的观山河矿山地质灾害堆积扇主轴长达7km，面积达35km2，扇面石块混杂，漂砾满布，重达十几吨到几十吨的屡见不鲜。后期侵蚀形成冲沟也相当发育，由于频繁改道沟道，大多数沟道短小，部分沟道被新矿山地质灾害掩埋，形成盲沟或无头沟。在纵向沉积剖面上，堆积扇上部以侵蚀为主，细颗粒物质被冲蚀，遗留岩性颗粒粗大，粒径一般2mm～300mm，最大可达2m。堆积扇前部以堆积为主，粒度粒径逐渐变小，粗略统计，粒径大于200mm的漂石、块石在沟口附近约占60%～75%，中部约20%～30%，前部约5%～10%。

4 矿区发生地质灾害危害

当地的矿山地质灾害危害可分为两部分：对村庄的危害和对矿区周边农作物的危害。对村庄的危害主要体现在淤埋和漫流两方面，由于该区域地质灾害规模大，流速快，携带大颗粒物质较多，往往在堆积扇沟道的弯曲低矮地段，大量的泥沙停留下来，堵塞沟道，淤埋农田和村庄。对农业的危害除了直接的淤埋外，还表现在冲毁水利设施造成农作物减产甚至绝收的间接危害。

5 灾害防治对策分析

针对该矿区地质灾害的发育特征和危害特点，其防治措施可分为拦挡和排导两部分，在拦挡措施方面又可分为拦挡坝工程和停淤场工程，地属内陆河水系，缺乏主河疏导，故布设一定数量的拦挡坝，可以有效减少输入排导渠的泥沙量，降低排导渠的排泄压力和淤积量，延长工程使用年限，合理利用出山口规模巨大的堆积扇，通过引流、导流、围堰、分流或集流等措施，在地形条件合适的情况下，将部分堆积扇改为停淤场；排导方面可分为排导渠工程、导流工程及渡槽工程等，当地布设排导渠工程，相比陇南地区泥沙淤积量高，工程寿命较短，但可通过断面、比降的形式进行调整，依然是保护矿区周边耕地的有效措施。