徐明霞

(陕西国防工业职业技术学院，陕西 西安　710300)

0　前　言

矿产资源作为自然资源重要的组成成分，是人类赖以生存的物质基础及国民经济发展命脉。铝土矿作为生产金属铝最常用的原料，其用量野战世界铝土矿总产量90%以上。我国济源市拥有丰富的矿产资源，截止目前，共发现矿种37种，矿产地109处[1]。其中，已经查明的资源储量矿种有煤、铜、铁、硫(伴生)、铅、铝土矿、水泥用灰岩、水泥配料用粘土、砚石等19种，矿产地54处。该市具有发展优势的矿产包含：煤炭保有储量1.9亿t，主要分布在克井镇、下冶乡、大峪乡、王屋乡等；铁矿：这种资源的保有储量达到1 500万t，多数分布于王屋乡、五龙口镇；铜矿保有储量为3 796 t，主要分布在王屋乡、邵原镇境内；铝土矿的保有储量达到452万t，多分布在下冶乡[2]。除已经探查出来的矿产资源外，该市的西北部山区也蕴藏丰富的煤炭、硫铁矿、铝土矿资源，这也是该市矿产资源调查与勘查工作重点研究内容。下冶乡铝土矿处在太行山余脉王屋山的南缘，该区域极易出现泥石流灾害。基于此，本文在深入分析该区铝土矿地质及发育情况，并挑选河流弯曲程度、渣堆稳定性、坡将比等导致出现泥石流的危险因子，通过因子权重数量和赋值相乘后相加起来的评价方式，获得所选定4条沟谷泥石流潜势度及危险度排序。

1　矿区地质条件及发育形态

下冶铝土矿处在太行山余脉王屋山的山脚下，大致位于华北古板块南部，华北凹陷西北缘，王屋山向南倾斜，区域构造展现出北西向、近东西向特征[3]。矿区总体属于一个地垒构造，夹持在王爷庙与逢石河断裂之间，这两个断裂带近东西向分布，其具有规模法、延伸远等特点，对矿区地质、地形产生明显的影响。该矿区铝土框体形态由于奥陶系古侵蚀面的作用，矿体主要包含以下3种形态：透镜状、似层状及洼斗状,且矿区岩层形态与古岩溶侵蚀面存在密切的联系。如果古地形属于开阔、平坦的岩溶盆地及洼地，似层状的矿层，一般存在厚度稳定、品位低的特点。而奥陶系侵蚀面起伏较大的地段，组成洼斗状矿层，中间比较厚周边薄，展示出显著地萝卜状，但矿体延伸性有一定的限制[4]。必须注意，该矿区高品位铝土矿石就处在洼斗之中，这种形状的矿体也是本区域经济发达的最大铝土矿类型。下冶铝土矿的矿区范围之内的海拔高程处在160～631.9 m范围之内，相对高差为470 m，河谷的纵坡降比值大，且纵坡降比值和新构造的运动切割底层存在密切的联系，而切割奥陶系地层的坡降比值比较高[5]。该矿区沟谷发育方向主要以南北向为主，从东至西分别为官洗沟、水洗沟、黑沟及河东沟这4条“V”型沟谷。

2　下冶铝土矿泥石流地质灾害发展状况

该矿区铝土矿开发时间最早源于70年代，在2006年之前，下冶铝土矿一直处在无序开采状态。尤其在2001-2005年之间，氧化铝较高比较高，该区内展现出滥采滥挖的现象。本区内采矿坑口达到数百多个，采矿地区出现废石尾渣随处排放的情况。水洗沟、河东沟等沟区废石自沟顶到沟谷出现层层叠加的情况，使得原有沟道逐渐变窄，局部存在严重的淤积堵塞、地表径流不通畅等情况。除此以外，高陡山坡和沟岔所堆放的松散废石自身稳定性不佳，存在随时向下滑动的危险，日常遭遇连日阴雨或者暴雨天气，时常出现小型沟谷型泥石流。 2006-2007年，相关部门通过开展下冶铝土矿区的勘查，调查出本地区实际废渣堆数量超过300处且矿区内分布并不均匀，研究区域主要包含东南处的水洗沟、官洗沟、河东沟等地区，一共有142多个渣堆分布，各渣堆和渣堵之间处于相连的状态，而每一年会以一定速度增加[6-7]。实际调查发现，多数废渣并未设置拦渣挡护墙，虽然该区域并未出现较大的泥石流灾害，但小规模泥石流时常发生。加之，上述4条沟谷高陡地形地貌，松散废弃矿石越来越多，遇到夏季暴雨频发的季节，泥石流灾害突发隐患更为严重。

3　露天铝土矿泥石流危害性评价

地质灾害潜势度作为地质灾害形成的条件及潜在能力评价指标，表示某个地区地质环境特征，也是反映地质灾害综合成因的表达，成为预测铝土矿危害性的基础[8-9]。下文在选取142处堆渣场所、沟谷山体坡度、渣堆稳定性等实地调查条件下，根据国内学者提倡的泥石流发生因子“9度”综合预警评估方式，探究满足铝土矿泥石流地质灾害潜势度量化评估方式，还在由空间、时间方面探索有效地防冶方法[8]。

3.1　选择评价因子及等级划分

下冶铝土矿中有4条泥石流沟，它们的植被覆盖度、降雨等因素基本相似，其差异性主要表现在渣堆稳定性、沟谷形态等方面。因此，通过调查、比较方式下，优先选取采矿弃渣量、渣堆补给长度与沟岸山坡坡度、渣堆稳定性等当做沟谷泥石流危险性评估因子。结合本地区的特点，并给出相应因子排列顺序，求得不同因子权重值，把渣堆总量、沟谷纵坡降比当做主要的因子，其他各项指标为次要因子。基于所选取泥石流评估因子的条件下，把矿渣型泥石流潜势度划分为4个等级，如表1所示。等级划分通过实地调查对响应数据进行统计，除去差异较大的最大和最小数值，利用最大值减最小值经相应处理，获得不同指标等级划分区间值。

表1　下冶铝土矿泥石流危险性评价因子及潜势度分级

3.2　潜势度评估结果

对不同泥石流沟各项指标根据极高、高、中及低四个潜势度等级，分别赋予值如下：1.0、0.7、0.3、0。上述各因子权重系数相乘，采用各因子定量赋值当做因子得分数，各指标因子得分综合即为沟谷泥石流的潜力度，详细数据见表2。

表2　下冶铝土矿各沟谷泥石流赋值及潜势度

3.3　危险度评价

危险度评价就是某一条沟谷在特定时间内由于降雨、尾矿坝溃决等因素的影响，出现泥石流灾害的定量化表达方式。本次选取矿区开采所排放的废石能够为泥石流发生提供丰富的物源，陡峭地形地貌也为泥石流发生提供水和物源条件，而强降雨则是激发泥石流发生的关键因素。上文提到的沟谷处在长度为3 km、宽度为2.5 km范围之内。假定这一范围中的强降雨程度相同。因此，基于单条沟泥石流潜势度排序下，与该区域引发泥石流灾害降雨临界数值相乘，在一定程度上可以表征泥石流出现危险度。该矿区泥石流发生临界降雨设定为50 mm/24 h。由下图可知，在相同的降雨量基础上，潜势度较高的沟谷其风险度依然比较高，即者4条沟谷的风险度未改变。

图1　下冶铝土矿危险度排序情况

4　结　论

综上所述，由于国民对矿产资源的需求量不断上升，但粗放、无序的矿产资源开发行为容易引发各类地质灾害隐患，带来一系列的社会问题。本文选取下叶铝土矿为研究对象，自矿区发育条件、泥石流发生危害展开分析，并通过“9度”综合预警评估方式，选取该地区纵坡降比、沟岸山坡坡度、河流堵塞情况等9个指标当做沟谷泥石流潜势度评估因子，并把4条沟谷出现泥石流的地质条件进行排序。研究结果表明，官洗沟、黑沟和水洗沟3个沟谷泥石流潜势度和危险度最高，上述指标也能较好的反应该矿区实际情况，为优先开展泥石流沟防治、预警提供重要的依据。