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矿山地质灾害的形成机理与危险性评估

2019-02-09颜国伟

世界有色金属 2019年20期
关键词:易发危险性泥石流

颜国伟

(甘肃省地矿局第二地质矿产勘查院,甘肃 兰州 730020)

我国地貌种类繁多、地形起伏变化大、构造活动复杂,具备地质灾害发生的条件。部分地区有地震活跃、极端降雨几率高、人类活动频繁的情况。这些情况使得地质灾害活动频繁发生。根据《地质灾害防治条例》,矿山地质灾害主要包括崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等四类,前三种大多出现在山区,而地面塌陷大多分布在平原[1]。地质灾害破坏大、种类多、影响范围广,严重影响了当地经济发展和安定有序的生产生活。近年来,社会主义事业不断深入发展,出于国家安全的考量,“一路一带”战略应运而生。该战略明确指出了加大煤炭、金属矿产等传统能源资源勘探开发、合作。资源大规模的开发使得各类地质灾害频繁发生,既影响了地质安全,也威胁着矿山开发安全。开挖、爆破、弃渣堆放等人为活动破坏了坡体的平衡,从而引发滑坡。泥石流多发生在金属矿区附近,近十年的采矿、堆浸,使得弃石堆以及尾矿大量堆积在沟内,从而为泥石流等灾害的形成提供了条件。矿区范围一旦出现强降雨,就会形成山洪,进而引发泥石流,致使堆浸场的生产、生活设施和含金贵液被冲毁,造成大量直接经济损失。

1 矿山地质灾害的形成机理

崩塌主要发育在岩浆岩、变质岩地层中。主要发育于泥岩、变质岩、砂岩中。影响崩塌发生的主要因素有地形、岩体裂隙、降雨发育[2]。地面塌陷是地表岩体和土体向下陷落,并且有塌陷坑在地表形成。其以岩溶塌陷和采空塌陷为主。暴雨、洪水、重力、地震是岩溶塌陷的主要引发条件。坑道排水突水、抽取岩溶地下水是人为岩溶塌陷形成的主要原因。矿区开采中的不合理行为,比如滥采,导致了采空塌陷。如果再受到外界因素的影响,较薄的顶板地区就会更加不稳定,此时就容易发生地面塌陷。由于采空塌陷与采矿量成正相关,所以煤矿区附近极易发生采空塌陷。

滑坡是一种较为常见的地质灾害。处在斜坡上的岩体、土体,受到外界的影响,稳定性降低,而后顺斜坡向下滑行。形成滑坡的主要因素包括地质构造因素、地形因素、降水因素、蒸发因素、岩土体特性因素、地震因素和人类工程活动因素。很多大规模的滑坡都是因为岩体风化、破碎导致的。区域性侵蚀和地面构造快速抬升导致基准面下降,岸坡高差增加,为滑坡创造了条件。岸坡坡体侧蚀加速,导致支撑力下降,引发滑坡灾害。上岩土和地层的特点,易形成高且陡峭的边坡,引发滑坡。七级以上地震发生区属于特大型高速滑坡,与强烈地震的关系极为密切。人为活动会破坏坡体的平衡状态,进而诱发滑坡灾害。

泥石流是一种特殊洪流现象。其中含有大量石块、泥沙等固体[3]。其特点是流速快、流量大、物质容量大、破坏力强等。地形地貌、地质、水文都可以是导致泥石流发生的原因。泥石流可以分为坡面型、沟谷型和过渡型。沟谷型的成灾可能极大,已经受到了相当的重视。

地面塌陷分为采空塌陷和岩溶塌陷两种,有岩溶塌陷灾史的地区成为地面塌陷高发区,地面塌陷中易发区则是无岩溶塌陷灾害史的裸露型碳酸盐岩区。采空塌陷易发地段,要根据野外调查的采空区空间分布特征进行确定。

对采空塌陷进行综合分析,确定采空塌陷的可能性;然后根据采空区分布地段发生采空塌陷的可能性、可能发生的规模来确定采空塌陷的易发程度,地下开采矿山主要以煤矿为主,且集中分布,发生采空塌陷点少、规模为小型,将有可能形成采空塌陷灾害中易发区。

2 危险性评估

2.1 山区灾害的评估

我国山区面积广大,崩滑流等传统地质灾害在山区十分常见。地质灾害易发性评价是在传统灾害危险性评价的基础上进行的。

地质灾害易发性评价主要考虑较稳定的地质环境因素。降雨、地震、人类工程活动等有时空不确定性的影响是评价体系考虑的主要方面[4]。

我国大部分地区的地质灾害都是以崩滑流灾害为主的。地震诱发、降雨诱发和人工活动诱发等三方面是这类地质灾害的主要诱因,且这类地质灾害的危险性评价体系已经相当成熟。对灾区进行地质灾害危险性评价时,要从潜在形成条件、历史活动程度、影响范围、诱发因素四个方面来建立评价体系。

2.2 平原灾害的评估

在我国,华北平原和汾渭盆地等是比较典型的平原区地质灾害发育区。地面塌陷是平原地质灾害的主要类型。地面塌陷因变形缓慢、变形过程不易察觉、发育面积广,加上造成的损失小于崩滑流地质灾害,早期并未受到的过高的重视,所以这方面相关研究较少。平原危险性评价采用的体系和山区的评价体系侧重点不同[5]。平原的评价体系更侧重地下可压缩性的分析,而不考虑有关地形地貌。因为平原灾害的主要表现形式事地面塌陷,而大部分地面塌陷是因为地表地层沉降不均匀。而活动构造、过量抽取地下水导致的地层不均匀压缩是导致地表地情不均匀沉降的原因。

3 结语

本文通过岩性特征、地层结构、均匀性等地质条件,为地质灾害防治、分析提供了地质依据。研究了主要地质灾害的形成、特征、规模、类型、危害程度、形成条件等问题,对地质灾害基本特征进行了分析计算。对地质灾害地形条件,水源条件,松散固体物质条件进行了分析,对影响岩土稳定性的因素进行了分析评价。对矿山主要地质灾害的防治对策进行了可行性分析。提出防治对策后,从防治对策标准、荷载及工况设置、岩土工程参数、挡碴墙、拦碴坝、防护堤稳定性验算方面为防治对策有关参数的选取提供了依据。

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