矿山地质灾害形成原因及治理措施

何云峰

（1.甘肃省地下水工程与地热资源重点实验室，甘肃 兰州730000；2.甘肃省地质环境监测院，甘肃 兰州 730000）

陡峭的地形，充沛的水源及堆积在流域中的大量松散固体物质，是地质灾害形成的基本条件。研究区流域面积0.97km2，主沟长2.17km，流域相对高差320m，流域形状呈“羽毛”形，较为利于汇水。流域山地以中山为主，山势陡峭，沟床平均纵坡降147‰，谷底较为狭窄，宽3～8m，沟道内堆积了大量的泥石流冲积物，存在沟道淤积现象，并形成多处跌水陡坎。谷底下游沟谷部分地段呈“U”字型，沟谷宽度多在15m以上。

堆积区呈扇状，直对洮河，坡度3—7°之间。研究矿区周边建有学校及居民房屋等。综上所述，陡峭的地形条件为泥石流具备了较大的势能，为矿山地质灾害的形成提供了有利的地形条件。

1 地质灾害发生地分区特征

流通区位于下游，面积0.02km2，占流域总面积的2.1%，沟谷形态为“U”形谷。沟道顺直，局部宽度大于20m，以过流为主。由于流通区短，因而地质灾害常常来势凶猛，暴发后成灾率较高。

堆积区位于沟口呈扇状分布，由一早期堆积扇和现状堆积扇所组成。早期堆积扇所处位置现为下岷县寨子矿床处，矿床周边各类房屋建筑物密布，地表形态不太明显。该堆积扇长约200m，宽100m～150m，比降7%，面积0.03km2。堆积形态由主沟出山口向前缘及两侧缓状，堆积扇表面的原始形态因为矿区在建道路已被破坏。现状堆积扇位于洮河一级阶地上，长约180m，宽200m～300m，面积0.039km2。受后期水流切割、侵蚀形成，地形纵、横向起伏不大，坡度2°～4°。堆积物主体由，块石、角砾及砂土构成，平均厚达0.2m～0.5m。

2 矿山地质灾害的形成过程与流动特征

易发生地质灾害区域内的固体松散物质主要集中在主沟两侧沟道堆积物与沟岸的松散坡积体上，暴雨期间，雨水顺陡峻的坡面而下，并冲刷携带坡面松散物质沿程冲蚀主沟道物质，特别是主沟中游、下游集中分布的崩塌等松散物质的冲蚀汇入，流体内的泥沙和石块含量不断增大，迅速加大了灾害的重度及流量，从而形成大规模地质灾害。流量较大的地质灾害通常具有流量大、汇流大的特征，从岷县寨子矿床周边居住居民得知，矿山地质灾害发生前期，泥沙总体呈持续流动特征，矿体边坡经冲刷冲刷聚积在一起，这一过程中未出现断流现象，仅是连雨天时泥沙的流速、性质及流量产生变化。矿区周围开挖一些排洪沟，随雨水所携带的泥沙会通过这些排洪沟排出，可加快其排洪速度。

3 地质灾害发生后的危害特征

矿区地质灾害的形成、径流及堆积特征分析，结合其历史灾害的特点，总结出岷县寨子矿区大规模地质灾害的危害特征。危害区主要是沟口堆积区，危害方式以冲毁、淤埋为主：

①冲毁危害：区域地质灾害具有强大的冲毁能力，泥沙冲出沟口后，受狭窄的沟道限制，迅速漫过沟道，冲毁所研究矿区两侧的居民房屋、道路及耕地。②淤埋危害：淤埋危害是最常见的危害方式，也是破坏力巨大的危害，据调查，矿区发生地质灾害往往来不及排泄越过沟道后，大量的泥沙石块停留下来，淤埋沟口开采井口及矿山建筑。

4 地质灾害形成原因及发展趋势分析

地质灾害发展具有一定的波动性，其所处的阶段性受诸多因素的影响，在矿区地质灾害形成的三个基本条件中，地形条件的变化比较缓慢。地质灾害发展处于逐步增强的趋势主要基于以下三个方面：

（1）区域构造运动不断隆升，沟谷下切侵蚀及溯源侵蚀强烈，沟岸不断扩展，沟谷本身处在发展期，这为泥石流的不断发育提供了基础条件。

（2）随着沟谷的不断下切侵蚀及侧向侵蚀，矿区边坡体的稳定性被破坏，造成矿体的滑塌，潜在储量巨大。

（3）随着岷县寨子矿区的持续开采及建设，地质灾害发生的危害程度将不断提高。

总之，受以上各种因素的影响，岷县寨子矿区的发生频率将增高，大规模的地质结构发生变化的可能性增大，其危害程度也在不断增大。

5 治理工程措施建议

通过综合分析岷县寨子矿区的形成条件、发育特征，危害方式等因素基础上，根据治理的目的、任务及原则，综合分析区域地质灾害的形成条件，运移、堆积、危害特征，并考虑实际的治理工程费用，本次岷县寨子矿区地质灾害治理工程措施包括：拦挡工程、排导工程。

5.1 拦挡工程

通过拦挡坝拦蓄泥沙，抬高坝前的沟床侵蚀面，增加两岸沟坡稳定性，以较好地稳固滑坡、崩塌、坡面松散堆积体，这是地质灾害治理中常采用的措施，其工法成熟，经验丰富。同时，它还能拓宽沟床宽度，调缓沟床比降，减轻水流对沟岸的冲刷，从而可大大降低水流冲蚀搬运能力，最终减少矿体边坡冲刷下来的泥沙含量和流量。

综合考虑主沟地形、沟道两侧松散物质、拦沙库容、拦挡作用、坝间距及坝基、坝肩岩土性能，尤其是坝肩稳定性等因素的基础上，对坝址进行了认真选择。建立成拦挡防护体系，减少地质灾害所带来固体物质来源及流量，减轻下游排导沟压力的目的。

5.2 排导工程

排导措施也是矿区地质灾害防治工程中经常采用的方法之一，其优点主要是施工简单、经济实用，安全可靠，排泄效果良好。

针对本次治理对象岷县寨子矿区，根据现有矿体堆积现状、沟槽宽度、地质灾害发生时可能翻越位置等，在堆积区根据现有沟道布置双侧排导沟护堤工程。约束流动方向，防治漫流、淹埋灾害，保护矿区周边人民群众生命财产安全，达到将拦蓄后的洪水安全、顺畅地排泄至洮河的目的，并能防止地质灾害对道路的直接冲击破坏。