矿山露天开采所引发的地质灾害现状及预测分析

王君

摘 要：矿山露天开采所引发的地质灾害日益严重，引发的主要地质灾害类型为露天采场边坡的崩（滑）塌、泥石流。以凤城市福生化工有限公司（石灰石矿）矿山环境保护与土地复垦为例，论述矿山露天开采中可能引发、加剧的地质灾害问题，并给出防治措施。

关键词：露天采场、地质灾害、边坡崩（滑）塌、矿山环境保护、土地复垦；

一、矿区地质环境背景

（1）地形地貌：矿区位于辽东低山丘陵区，所处地貌单元为剥蚀丘陵及丘间谷地。矿区西部为剥蚀丘陵区，海拔345m- 503.5m，相对高差158.5m。地形切割浅，沟谷以“U”形为主，矿区位于北东走向山脊南东侧，山体总体坡度15-30°。地形条件中等，地貌类型简单。

（2）地层岩性：矿区地层比较简单，仅有古生界寒武系、奥陶系和新生界第四系。

寒武系（∈）：出露于矿区的西部和北部，岩性为薄层灰岩、竹叶状灰岩和紫色页岩。

奥陶系（O1）：岩性为灰色、深灰色厚层灰岩和薄层状灰岩组成，其中以厚层灰岩为主，薄层灰岩仅在西部碱性岩脉（E）的边部有少量出露。石灰岩矿体及赋存于该组地层内。

第四系（Q4）：主要为冲积物、洪积物，由砾石、砂、黏土等组成，厚度0～2m。

（3）地质构造：矿区内出露构造形式有单斜构造和断裂构造。断裂构造：区内有两条规模较大的断裂，F1 断层为实测断层，在矿区内的西北部，走向北东47°左右，倾向北西317°，倾角约80°，破碎带宽度10～20m，局部被碱性岩脉充填，地层断距623m。F2 断层在矿区外的东部，断层性质及走向与F1 相同。

（4）水文地质条件：矿区地下水可分为第四系松散岩类孔隙水和基岩裂隙水。第四系松散岩类孔隙水主要分布在矿区东部谷地及沟谷内第四系残坡积及冲洪积层，呈条带式分布，由坡洪积砂、砾石、砂碎石层组成，宽约500m，厚0.5-2m，水量约3.4L/s。该层透水性好，含水性弱；基岩裂隙水分布在浅部风化节理裂隙中，风化裂隙发育深度8m，裂隙可见水蚀痕。两条断裂构造均为阻水断层，构造裂隙及岩溶裂隙不发育，钻孔岩芯完整，地下水联系性差，储水空间小，钻孔单位涌水量q小于0.1L/s.m，属于水量贫乏区。

矿床及围岩均属于弱含水体，大气降水为矿床直接充水因素，侵蚀基准面230m，设计开采矿体位于当地侵蚀基准面标高以上，则矿床水文地质条件属于简单类型。

（5）工程地质条件：将矿区内地层划分为硬质岩类和松散岩类2种类型：松散岩类：主要为基岩全风化层、残坡积物，砂、砾石层等组成，主要分布于区内沟谷及坡地，厚度0.5-5m，其结构松散，力学性质差。硬质岩类：该矿床为奥陶纪灰岩，其硬度系数f=6-12，饱和单轴抗压强度为52.4-78.2Mpa，结构致密，为半硬质岩：属中等稳固-稳固岩石，浅部风化层厚度5-8m，风化裂隙较发育，使岩体力学性质下降，稳固性变差。矿区工程地质条件属中等类型。

综上所述，矿山地质环境条件为中等。

二、矿山开采现状

经长期开采现矿区内现形成一处采场，采场底部标高+360m，剥离台阶水平分别为+381m、+391m。在采场南部利用废渣堆排形成矿石加工的工业场地，建设有厂房、配电室、烧窑等建筑及设施，但已多年不投入使用。

三、矿山地质灾害现状分析

根据现场实际调查，矿区内现状地质灾害不发育，未发生滑坡、泥石流地质灾害，露天采场边坡曾发生过小规模的崩滑塌，采场边坡多凌空直立，边坡坡脚多处崩塌堆积物，崩塌物呈锥形堆积，堆积物多为碎石、块石，零星巨石，堆积体松散。采场边坡坡角70°-90°，岩层倾向190°～210°，倾角11°-18°左右，属小角度斜交顺向坡，风化残坡积厚度约1.5m左右，在未超前剥离部分尚有零星坍滑痕迹，未见有其他重大变形迹象。经调查，自开采以来发生的崩塌均未造成人员伤亡及财产损失，其地质灾害危险性小。

四、矿山地质灾害预测分析

根据采矿工程活动特点和矿山地质环境条件，预测本区内可能引发和遭受的地质灾害类型为露天采场边坡崩塌、滑塌泥石流。

（1）露天采场边坡崩塌

根据开发利用方案和矿山地质环境调查结果，该矿山下一步仍采用露天开采，设计采场采用台阶式的采矿方法，自上而下开采顺序。随着采矿范围的扩大及开采深度的增加，对露天采场边坡的稳定性破坏也随之加大，在风化作用下，将使得边坡表层岩体破碎加重，同时受采矿震动及雨水冲刷影响，可能会在局部边坡发生崩滑塌地质灾害。威胁开采作业人员和设备安全，造成人员伤亡。发生可能性较大，危害性中等。

（2）滑塌泥石流

礦区内历史上未有泥石流发生，根据开发利用方案，矿山下一步开采将产生剥离的表土，表土场或为泥石流的产生提供了大量的物质来源，加之原地表沟谷及山坡的第四系的松散体，在暴雨、融雪和震动作用仍可作为上覆堆积体的软弱结构滑动面。表土透水性较弱。当堆积体的规模不断扩大，且出现排水不畅，在强降雨、山洪暴发和冻胀等因素作用下，堆积体有引发泥石流地质灾害的可能性，对矿山及沟谷的农田树木、道路及沟口居民及矿山工作人员构成威胁，其发生可能性中等，地质灾害危险性中等。

五、地质灾害治理措施

（1）露天采场边坡崩滑塌

在露天采场边坡设置监测点，及时清理边坡危岩体，随时监控矿山地质环境问题，防止崩滑塌地质灾害的发生。在露天采场的边坡外缘设置水泥柱铁丝网拦挡，防止人畜误入，发生伤亡。共需设置铁丝网1700米，每隔50m设一个警示牌，共需警示牌34个。

（2）滑塌泥石流

表土场边坡不稳定，并且有引发泥石流地质灾害的可能性，对矿山及沟谷的农田树木、道路及沟口居民及矿山工作人员构成威胁。为了防止水土流失和发生滑塌泥石流，因此需在表土场的坡脚修建挡土墙进行围挡。外挡土墙修建长度为400m。挡土墙设计规格：地面以上高l.5m，埋深1.0m，上宽0.3m，下宽0.8m。挡土墙设排水管采用直径为5cm的PVC排水管，间距2.5m，需160m。挡土墙断面图如图1-1。

七、结论

现状条件下，矿山地质灾害对矿山地质环境影响程度为“较轻”，预测矿山露天开采可能引发、加剧和遭受的地质灾害为露天采场边坡滑塌及泥石流等，地质灾害危险性中等，对矿山地质环境影响程度“较严重”。露天开采过程中会产生大量的表土剥离，土地的挖损，边坡失稳以及泥石流。建议矿山法人及全体职工要对地质灾害的危险性和危害性有足够的、清醒的认识，不能有丝毫的麻痹大意，避免或减少其对矿山采矿活动的影响和危害，最大限度地减少矿山采矿活动引发、加剧地质灾害发生，减少人类工程活动对地质环境的破坏。