矿山地质灾害发育特征初步研究

2018-01-31陈涵思张小连武成周

世界有色金属 2018年13期

陈涵思，张小连，武成周

（河南省煤田地质局三队，河南郑州 450000）

济源市地处豫西北，北部和西部为太行山和中条山，南部和东南部为黄土丘陵。济源市是我省最常见的多发矿山地质灾害地区之一。近年来，随着济源市经济的快速发展，矿山工程经济活动的破坏程度不断增加，部分矿山地质灾害的发生率和发生率显著增加。也提高地质灾害的危害和危险,目前,地质灾害防灾减灾的县市不能满足防灾减灾的需要,为此，提出了明显的滞后和不足,可以加强这类问题的研究工作,具有十分重要的意义。

1 矿山地质灾害发育现状

济源市地处我国地形第二阶梯与第三阶梯的交界处，北部和西部为太行山和中条山，南部和东南部为黄土丘陵。现状条件下，境内主要发育有崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝等地质灾害类型。

截止2015年，该区已发生地质灾害172处，包括①崩塌77处，占已发生地质灾害总数的44.8%，险情：小型77处；②滑坡73处，占已发生地质灾害总数的44.2%，险情：中型4处，小型69处；③泥石流3处，占已发生地质灾害总数的1.74%，险情：中型2处，小型1处；④地面塌陷11处，占已发生地质灾害总数的6.40%，险情：特大型1处，大型3处，中型5处，小型2处；⑤地裂缝8处，占已发生地质灾害总数的4.65%，险情：小型8处。

2 矿山地质灾害类型、特征及其危害

2.1 崩塌

斜坡崩塌灾害共77处，规模大部分为小型。按物质构成可分为土质崩塌和岩质崩塌两类，主要分布西部山区和南部丘陵区，即承留镇、王屋镇、下冶镇、邵原镇、大峪镇、轵城镇等一带。区内崩塌多位于道路沿线或紧邻人口聚居区，虽然规模较小，但突发性强，破坏性较大，易造成人员伤亡和财产损失。

2.1.1 土质崩塌

矿山地质斜崩塌率大于60°人工边坡表面高,自然因素如降雨引起,特征是突然强,更具有破坏性。通常在连续降雨后，其发展过程是隐蔽和缓慢的。一般故障类型的破坏模式，在重力荷载作用下，沿弱渗透层界面向下塌陷，这种塌陷发生势大，碰撞、破坏较大，影响广泛。

2.1.2 岩质崩塌

矿山地质斜坡斜率大于70°人工边坡表面,自然因素如降雨诱发。一种边坡矿体节理一般较发育，块状和楔状体发育，随着人工开挖爆破方法的早期实施，使边坡矿体破碎程度严重，水容易从裂缝中产生较大的动水压和静水压;二是岩体风化程度高，风化形成的风化矿体在矿山边坡切割后暴露出来。

矿石的较软地基容易被雨水冲刷和侵蚀。这种崩溃是非常突然的，难以预防和有害的。上层通常发生在分析的高度下降较大,重力势能越大,距离远,因此,小石头的大小也可能造成更大的伤害,并在这一过程中岩石落在约束条件下的斜坡,容易反弹,移动路径是很难预测的。

2.2 矿山滑坡

矿山滑坡灾害共73处，分为土质滑坡和岩质滑坡两种，规模以小型为主，主要分布于邵原镇、王屋镇、大峪镇、下冶镇、承留镇、轵城镇一带。

矿山坡度、滑坡尾缘裂缝一般不发育，主要发生在断层或塌陷的情况下，大部分滑移体滑移至坡脚，沿滑坡墙后缘滑，矿床形态呈直线形和圆弧状。矿山滑坡灾害规模一般较小，破坏程度一般较大。通过对滑坡矿物组成结构的分析，滑坡主要为土体，一般土体厚度较薄，大多小于5m，一般上半部分较厚，下半部分较薄。滑动结构面一般比较简单，多为组合接触面，如强风化与弱风化接触带、松散覆盖层与下伏基岩接触面等，滑动面普遍与坡面一致。

2.3 泥石流

泥石流灾害共3处，均为小型规模，分布在王屋镇。泥石流具有突发性强、破坏性大之特点，常造成较大人员伤亡和巨大的经济损失，危害程度一般为重大级。

2.4 地面塌陷

地面塌陷灾害共11处，主要为采空塌陷，分布在大峪镇、下冶镇、克井镇、王屋镇。当地下矿层开采后，采空区及围岩体呈现空框架结构，破坏了原有的平衡。采空区顶板在重力和上覆岩层作用下发生向下运动和弯曲变形。当内部拉应力超过岩石抗拉强度极限,直接矿层将首先变形,粉碎,然后下降,和旧的屋顶的形式类似的曲梁在层理面法线的方向和弯曲变形,因此,分层断裂和破碎。当矿区面积足够大时，地层向地表移动，形成一个比采空区大得多的凹陷盆地。空间中的这种运动、变形和破坏是一个从相对静止——显然是剧烈运动——到形成新的平衡时完全停止的过程。活动范围内的各类建筑物和地下水体都会受到影响，会发生不同程度的变形和破坏，导致地面沉降、地面裂缝等地质灾害。

2.5 矿山地质裂缝

矿山地质裂缝灾害共8条，其中下冶镇3条、大峪镇5条，规模均为小型，主要是由于地下矿产开采和水库蓄水两种因素共同作用引起。在地形起伏较大的部位还易引发崩塌、滑坡等灾害。

矿山地质裂缝是一种特殊形式的地面变形,这是地壳表面裂缝介质,由内部压力,压力和人类活动等外部因素或以上因素叠加造成的表面完整性的破坏,表现为一定的表面裂缝的长度和宽度。济源市矿山地质裂缝主要是由于地下矿产开采引起的整个矿区矿石应力分布的变化，矿石结构类型的变化和矿石抗变形能力的降低。

3 矿山地质灾害主要影响因素分析

研究区矿山地质灾害主要分布在邵原镇南部、王屋镇南部、下冶镇北部、大峪镇南部、承留镇南部、轵城镇西南部及克井镇地区。矿区内构造复杂，褶皱及断裂均很发育，主要活动可分为四期：中条期、王屋期、燕山期、喜山期。且东部和西部显示出明显的差异，西部多紧闭甚至倒转的褶皱，多期活动的正断层及少量的逆断层，构成了北西向断裂褶皱带，东部则以高角度正断层及平缓开阔褶皱为主要特征。总体上该区地质灾害发育分布主要受地形地貌、岩体结构、河流侵蚀、地层岩性、活动断裂、气候条件和人类工程活动等方面控制。

3.1 地形地貌、岩体结构、河流侵蚀对崩塌、滑坡、泥石流灾害发育分布的影响

济源市北部为太行山，西部为中条山，南部为黄土丘陵，东部为平原区，地形高差大，一般在几百米到上千米，岩土侵蚀强烈，地表水系发育，以黄河、沁河、济水、蟒河、溴河、大店河、逢石河等为干流，支流支沟密布，地形破碎，为滑坡、崩塌、泥石流的形成提供了条件。其中中低山区分布有大量斜坡，具有产生崩塌、滑坡变形活动的临空条件；低山丘陵区由于受河流侵蚀、切割影响，坡度陡峭，且多由次软-半坚硬矿石组成，在河水冲刷、掏蚀下，形成各类地质灾害。

3.2 气候条件对崩塌、滑坡、泥石流灾害发育分布的影响

济源市属暖温带大陆性季风气候，四季分明，气候温和。春季气温回升快，多风少雨、干旱频发；夏季炎热，热量充足，降雨集中，局部易涝易旱；秋季秋高气爽，气温降幅较大，雨量减少；冬季寒冷，雨雪稀少。6～9月份为主汛期，气候异常，雨季提前或退后，降水量集中的雨季为济源西部中低山区地质灾害高发时段；另外，非汛期日降水量50mm或连续大雨3天以上、过程降水量大于100mm持续降雪、冰雪融化时段，西部中低山区也很有可能爆发滑坡崩塌泥石流等地质灾害。

3.3 矿山工程对崩塌、滑坡、泥石流灾害发育分布的影响

研究区由于矿山工程经济活动（包括切坡修路、水库蓄水位变化、矿山开采等人类工程活动）引起的崩塌和滑坡占崩塌、滑坡总数的97%；人类开矿对环境的破坏是引发地面塌陷、地裂缝的主要因素；修建水渠、切坡和修路是引发滑坡和崩塌的主要因素。济源市地灾隐患数量多、分布广，伴随着矿山工程活动的加剧，遇到极端恶劣天气，矿山地质灾害有进一步加重的趋势，地灾防治形势依然很严峻。