河南省宝玉石矿山地质灾害分析及防治对策研究

2014-03-28罗勇苏博江富建李丹王云飞南阳师范学院独山玉研究实验室河南南阳473061

长江大学学报(自科版) 2014年16期

罗勇，苏博，江富建，李丹，王云飞（南阳师范学院独山玉研究实验室，河南南阳 473061）

河南省地处华北板块与扬子板块碰撞造山带内，属于我国六大宝玉石成矿带中最重要的秦岭成矿带东段，宝玉石矿产极为丰富，迄今为止发现虎睛石、绿松石等约40余种宝玉石资源［1－4］。河南省是矿业大省，全省已发现各类矿产126种（含亚矿种为154种），探明资源储量为73种。矿产资源开发强度较大。据初步统计，截至2010年底，全省共有4078个采矿单位从事矿业生产活动，开发利用矿产数为106种（含亚矿种）。生产矿山（点）1543个，筹建矿山277个，停产矿山2155个，关闭矿山52个，其他51个。河南省主要矿山地质灾害有采空地面塌陷、地裂缝、崩塌、滑坡、泥石流、矿坑突水等，同时还有煤矸石堆放及自燃、占用和破坏土地，矿区水土流失，区域地下水位下降、水体污染等［5－6］。

矿山地质灾害是指自然地质作用和矿山地质作用导致矿山生态地质环境恶化的一系列灾害事件［7］。前人在矿山地质灾害方面研究成果丰硕，研究主要侧重于煤矿、金属矿山等方面的研究，关于非金属矿山地质灾害研究较少。而关于非金属矿种中最为珍贵的宝玉石矿种方面的矿山地质灾害研究尚属于空白。宝玉石矿山由于其珍贵稀有的属性，具有极高的价值，在非金属矿产资源开发中，往往由于矿山开发单位唯利是图或民间的私采、盗采，乱采、乱挖，地质灾害隐患极强，造成的后果也极其严重。

宝玉石矿山由于其特殊的地质属性，不仅有常见的崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等地质灾害，同时还有其特殊的地质灾害，如岩溶（汉白玉矿、米黄玉矿）、重金属污染（绿松石矿、萤石矿）、放射性辐射（萤石矿）、石棉污染（虎睛石矿）等。随着宝玉石矿山开发的规模逐渐扩大，宝玉石矿山地质灾害的隐患也会逐渐增强，因此有针对性的研究宝玉石矿山地质灾害成因，并根据不同宝玉石矿山不同地质灾害成因，提出相应的防治措施显得尤为重要。

1 河南省宝玉石地质灾害分析

1.1 宝石矿山地质灾害分析

1）水晶矿山地质灾害河南省宝石级水晶主要分布在信阳、南阳、驻马店3地，产出环境主要有伟晶岩脉晶洞（如安皋镇）和石英脉晶洞（如桑树沟、姚家村）2种类型。伟晶岩脉型晶洞往往空间较大，所产出的水晶质量较好，石英脉型晶洞往往空间较小，受构造控制作用明显。由于水晶性脆，易发生崩塌、泥石流等矿山地质灾害，并且不同产出环境发生崩塌、泥石流的概率不一样，伟晶岩脉型晶洞易发生崩塌，石英脉型晶洞易发生滑坡、泥石流等地质灾害。

2）萤石矿山地质灾害河南省可供工艺用的萤石矿主要分布在信阳邢集镇尖山、驻马店泌阳县大路庄乡楼房岭村等地，主要产于花岗岩型（尖山、楼房、陈楼）和大理岩型（刘营）中。花岗岩型因其产在晶洞中，可能会发生崩塌等地质灾害；大理岩型则容易发生岩溶塌陷。

3）蓝晶石矿山地质灾害蓝晶石主要为高铝硅酸盐矿物，主要分布在南阳市宛城区新店乡隐山和桐柏县固县镇2地，其中隐山蓝晶石矿已基本采完，固县镇蓝晶石矿正处于大规模开发中。蓝晶石矿均产于新元古界变质岩系中，易发生崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害。

4）红柱石矿山地质灾害河南红柱石资源主要分布在西峡桑坪乡杨乃沟红柱石矿，是我国目前规模最大、晶体质量最好、开发条件优越的超大型矿床。红柱石主要产在云母石英片岩和二云石英片岩中，易发生崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害。

5）矽线石矿山地质灾害河南矽线石资源主要分布在西峡、内乡、镇平、桐柏一带，主要赋存于矽线石英片岩和石榴黑云矽线片岩中。矽线石属于钙硅酸盐类，在低温水解作用下不稳定，经水解形成层状黏土矿物和游离硅酸，该类矿山易发生滑坡、泥石流等地质灾害。

1.2 玉石矿山地质灾害分析

1）独山玉矿山地质灾害独山玉是黝帘石化斜长岩，现阶段仅发现产于南阳市独山，围岩主要为辉岩、辉长岩，岩石坚硬，但受构造运动作用裂隙发育，岩块崩塌易发；同时由于深部开采，又涉及到岩爆、地下采空、地面塌陷等地质灾害；同时储量丰富，开采尾矿也是滑坡、泥石流等地质灾害的隐患点。

2）密玉矿山地质灾害密玉是石英岩类玉石，主要产于新密市，赋矿围岩主要为细粒石英岩。由于石英岩具有脆性且裂隙发育，所以易发生崩塌地质灾害。如刘正军［8］（1996）研究所述，密玉矿开采不同工作面，粉尘浓度不一样，所以密玉矿也应注重矿山职业病的防治。

3）虎睛石矿山地质灾害虎睛石是一种硅化石棉，主要产于内乡－淅川一带，且储量丰富。虎睛石常产出于多组裂隙交错部位或破碎蚀变带网脉发育部位，因此虎睛石矿的岩石一般较为松散和破碎，易发生滑坡、泥石流等地质灾害。由于虎睛石与蓝石棉相伴生，所以石棉污染极为严重，对工人生命产生极大危害。

4）梅花玉矿山地质灾害梅花玉为杏仁状安山岩，主要产于汝阳县上店镇境内。由于其处于地表，一般以路采或浅采为主，易发生地面塌陷、地裂等地质灾害，同时也会产生粉尘污染空气。对此应确定其成因及危害程度。

5）绿松石矿山地质灾害绿松石为铜铝磷酸盐矿物，围岩为硅质岩，主要产于淅川县大石桥乡境内。民采、私采严重，已发生地面塌陷、地裂缝的地质灾害，同时由于其本身还有重金属元素，开采过程中还易发重金属污染等环境地质灾害。

6）碳酸盐类玉石矿山地质灾害南召汉白玉矿、淅川米黄玉矿、鲁山大理石矿等都属于碳酸盐类玉矿，其成因各不相同，颜色、硬度等地质属性也各具特色。除常见的崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害外，碳酸盐类玉矿区因易溶于酸，所以易发生岩溶地质灾害，同时也会对水体造成一定程度的污染。

总之，各种宝玉石由于其特殊的矿物岩石属性及围岩性质，并受到构造、地貌、气象、水文等因素的影响，易发生崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等各种地质灾害。同时矿山地质灾害也会引发地下水循环破坏、水体污染、大气污染等环境地质问题。

1.3 宝玉石矿山地质灾害形成的影响因素

1）地理因素 ①地理位置。不同宝玉石矿山的地理位置条件、与中心城镇的距离和交通道路状况，可以作为衡量地质灾害应急响应机制速度的参考条件，同时也能作为评估矿山开发规模的参考条件。开发规模不同的矿山，地质灾害严重程度也各不相同。②地形地貌。不同宝玉石矿山的地形地貌特征，尤其是海拔、高差、坡度等参数的准确测量是评估地质灾害等级的依据，海拔高、高差大、坡度陡，发生地质灾害的概率较高。③气象水文。不同宝玉石矿山的气象水文情况，对矿山所在地区的气象资料进行搜集，尤其是气温、降水量等数据；对矿山所在地区水系河流发育情况、长度、落差、水质等进行调查，并搜集相应的年径流量等水文数据，由此确定地质灾害发生的概率，气候多变、水系发育的宝玉石矿山易发生滑坡、泥石流等地质灾害。④土壤植被。宝玉石矿山土壤植被覆盖情况，土壤矿物组成、气体、液体、微生物含量，植被类型、覆盖程度等因素，都是影响地质灾害参考因素。

2）地质因素 ①地层。不同宝玉石矿山地层特征，地层的新老、岩石组成、厚度、固结程度、接触关系等都是影响地质灾害的因素，老地层比新地层更易发生崩塌、滑坡等地质灾害。②构造。不同宝玉石矿山构造特征，褶皱、断层、节理发育程度、性质、产状等对地质灾害有着一定的控制作用，地质灾害常沿构造发育地段发生聚集。③岩性。不同宝玉石矿山出露岩石性质，不同岩石的矿物组成、固结程度、岩石产状、风化程度；矿体厚度、长度、倾角、埋深、设计开采水平等都是影响地质灾害发生因素。④水文地质。不同宝玉石矿山地下水分布和形成规律，矿区地下水分类，不同类型地下水赋存状态、埋深程度、补给来源等因素，影响着地质灾害发育程度，同时也影响着地表水平衡。⑤工程地质。不同宝玉石矿山工程地质情况，有无工程开挖、工程建设程度、边坡处理情况，周围桥梁、路基、水库建设等情况，这些都影响着矿山地质灾害。如水库地震能引发附近矿山地质灾害。

2 河南省宝玉石矿山地质灾害防治对策

河南省宝玉石矿山分布及地质灾害成因各不相同，但主要有崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等几种类型，同时这些地质灾害的发生主要受控于地理和地质2方面因素。针对不同宝玉石矿山地质灾害，从地质成因控制、气象人为监控、信息技术监控等角度提出宝玉石矿山地质灾害防治对策。

2.1 地质防治

宝玉石矿山地质灾害是由于宝玉石矿产的特殊地质属性所决定的，如矿物岩石结构、硬度，并受到构造、产出地层的影响。所以通过系统的宝玉石矿山地质灾害分布特征研究，总结不同宝玉石矿产易发地质灾害的规律，预测不同宝玉石矿山地质灾害级别，划分不同宝玉石易发主要地质灾害级别，开采中注意岩石属性、避开破碎带、合理设计开采工作，严格执行矿山防水设计，合理设置排水沟、挡水墙，并注重尾矿库选址中地质因素，通过地质成因研究，提出各个环节的防治措施，有重点、有目标的进行宝玉石矿山地质灾害防治。