薛云峰

广西灌阳县某石英矿山地质灾害特征及防治措施

薛云峰

（桂林理工大学，广西 桂林 541006）

结合广西灌阳县某石英矿山实例，通过野外调查区域内各类地质灾害，查明现状地质灾害发育特征，评估采矿活动引发、加剧以及矿山自身可能遭受已存在地质灾害的影响，提出相应的防治措施和建议。结果表明：现状地质灾害主要为不稳定斜坡和危岩，影响程度较严重；预测采矿活动可能引发和加剧的地质灾害类型为崩塌、滑坡、泥石流、采空区地面塌陷（沉陷）和矿坑突水等，影响程度严重。针对以上可能发生的地质灾害提出了注浆加固、截水防渗、生物消能、地面变形监测、及详细的水文地质勘探等防治措施。

石英矿；地质灾害；防治措施；广西灌阳

矿山地质灾害是指由于自然地质作用和人类采矿生产活动导致地质环境破坏，危及生命财产安全，并造成重大经济损失的矿区灾害事件（薛鹏，2014；刘莹，2020）。我国经济建设初期，由于过度追求社会和经济效益，对矿产资源进行了长期大量的开采和利用，矿山周围环境遭到污染并诱发多种地质灾害，严重破坏了生态环境的平衡（肖文凯，2020；徐辉，于树宾，2020）。据统计，2018年全国共发生典型矿山地质灾害案例共2966起，同年地质灾害造成105人死亡，73人受伤，7人失踪，直接经济损失达到了 14.7亿元（朱旗，2018，丁剑，2020）。因此，矿山地质灾害发育特征和防治措施研究对防灾减灾、减少对人身安全的威胁及财产损失尤为重要。

本文结合广西灌阳某石英矿山实例，通过野外调查、研究区域内各类地质灾害及其发育特征，针对不同地质灾害类型提出有效的防治措施和建议，为后续地质灾害治理工作提供理论依据，最大限度减轻对矿区和周边地区的危害。

1 矿山基本概况及地质环境条件

1.1 矿山基本概况

矿山位于灌阳县南部，隶属灌阳县新街镇管辖。矿区有简易公路与村道相通，交通运输较为便利。矿区面积约0.0879km2，开采矿种为脉石英矿，开采标高+580～+388m，生产规模为5.0万t/a，为中型非金属矿山。矿体呈脉状产出在志留系细中粒斑状黑云母二长花岗岩中，矿体严格受F1断层控制。矿山采用地下开采方式，采用浅孔留矿法采矿，前期矿山已有多年采矿活动，相应的生产和生活设施健全，开拓运输通风系统较完整。

1.2 矿山地质环境条件

矿区所在区域属亚热带季风气候，气候温和，雨量充足。据气象资料，年平均气温17.9℃，最高及最低温分别为 38℃和－5.0℃；年平均降雨量为1492mm，最大为2478mm，最小为1020mm，降雨多集中在夏初，多暴雨，暴雨多出现在5～7月。

矿区属低山地貌区，总体地势表现为南西高北东低，山脉总体走向为北东-南西向，地貌类型单一，海拔415～625m，相对高差210m左右。地形总体坡度30°～50°，局部较陡，坡度达到60°以上，在山体和凹地接触带起伏变化较大，地形复杂。

区内出露的地层岩性主要有第四系（Q）含碎石粉质粘土（厚0.1～3m）、岩浆岩主要有志留系细中粒斑状黑云母二长花岗岩（S1）。其中志留系花岗岩为本区赋矿层位，细-中粒花岗结构，块状构造。蚀变带、裂隙带发育弱。据该矿山开采设计，志留系花岗岩抗压强度115～168MPa，抗折强度8.4～13.6MPa，硬度系数f=12～16，属坚硬岩，矿体顶底板和围岩稳固性较好，矿区工程场地地基稳定性好。

矿区位于华南板块海洋山褶皱带之都庞岭背斜北西翼上（广西壮族自治区地质矿产局，2006）。区域上，观音阁断裂带呈北东向穿过矿区附近，受其影响，矿区内断裂构造和节理裂隙较为发育。矿区北东-南西向断裂（F1）发育，倾向北西，倾角72°～78°，长度约380m，宽度5.7～6.4m不等，为后期石英脉充填。F1断裂为矿区的控矿构造，矿体的产状及规模受该断裂控制，地质构造较复杂。

矿区地下水类型划分为松散岩类孔隙水、火成岩风化裂隙孔隙水和断裂破碎含水带三种。松散岩类孔隙水主要分布赋存于第四系松散的残坡积、冲积层的孔隙中，属弱透水层；火成岩风化裂隙孔隙水赋存于矿区志留系细中粒斑状黑云母二长花岗岩岩层中，富水性中等—强；断裂破碎含水带分布于矿体周边志留系细中粒斑状黑云母二长花岗岩挤压破碎带中，为良好的隔水层（中国人民解放军〇〇九三四，1978）。地下水区域总体流向为由南东至北西，矿区属于地下水补给径流区，地下水存储条件相对较差。全矿区矿坑正常涌水量为81.85～195.08m3/d（最大涌水量约为245.54～585.23m3/d），矿区水文地质条件复杂程度中等。

2 矿山现状地质灾害发育特征

野外调查发现，矿山现状地质灾害主要为不稳定斜坡和危岩（图1）。

2.1 地质灾害发育特征

2.1.1 不稳定斜坡发育特征

矿区前期的基建和采矿活动形成了7处斜坡（表1），其中P1、P2为修建采场形成挖方斜坡，P3、P4为修建采场形成的堆填斜坡；P5、P6为修建平台区形成挖方斜坡；P7为2#废渣场堆放废渣形成堆渣斜坡。其中P1、P6、P7不稳定斜坡存在危岩群，其余边坡未发现崩塌、滑坡等地质灾害。

图1 矿区地质灾害分布图

表1 矿区现状斜坡基本特征及稳定性分析表

2.1.2 危岩发育特征

矿区采场、平台区、废渣场不稳定斜坡（或自然山体斜坡）发育有3处典型危岩群，危岩群基本特征见表2。

表2 矿区现状危岩群（带）基本特征及稳定性分析表

图2 Wq1危岩剖面示意图

图3 Wq2、Wq3危岩剖面示意图

2.2 地质灾害发育现状评估

2.2.1 不稳定斜坡地质灾害现状评估

矿区内7处现状不稳定斜坡，根据其基本特征及稳定性分析，发育程度强；威胁对象主要为采场、平台区、2#～3#废渣场、堆料场、矿山公路附近工作人员、行人（3～8人）、机械设备、运输来往车辆等，可能造成直接经济损失30～80万元，危害程度小，危险性中等。

2.2.2 危岩地质灾害现状评估

矿区内3处危岩群，根据其基本特征及稳定性分析，发育程度强；威胁对象主要为采场、平台区、2#废渣场等区域工作人员和机械设备、运输车辆等，矿山公路行人、运输车辆，受威胁人数3～8人，可能造成的直接经济损失30～50万元，危害程度小，危险性中等。

综上所述，矿区现状地质灾害中等—强发育，危害程度小，危险性小—中等。现状地质灾害影响或破坏程度较严重（DB45/T382-2006；广西地质学会，2014）。

3 矿山地质灾害发育预测

3.1 采矿活动可能引发的地质灾害预测

采矿活动可能引发的地质灾害主要为不稳定斜坡、危岩、地面沉陷、采空塌陷和泥石流等。

3.1.1 不稳定斜坡

后续采矿过程中，将新建PD500、PD540做为开拓运输平硐，预测矿山新增两处平硐口，形成平硐口不稳定斜坡宽度3～5m，高2～3m，坡角约为80°，边坡体性质为粉质粘土+破碎花岗岩，岩土体松散破碎，局部坡高较大，在自然和人类工程活动的影响下，未来将发展为不稳定斜坡，继而发生崩塌、滑坡地质灾害。据其基本特征分析，发生地质灾害的可能性大，主要威胁PD500平硐口、PD540平硐口、采场、平台区、堆料场及矿山公路等区域工作人员、机械设备、运输车辆和建筑物等，受威胁人数在3～5人，可能造成的直接经济损失在100～150万元，危害程度中等，危险性大。

3.1.2 危岩

先存危岩在矿山后续开采过程中，部分会逐渐被清除，但新开拓平硐口处也会逐渐发育形成新的危岩。在自然和人类工程活动的影响下，危岩易失稳形成崩塌地质灾害。预测采矿活动引发危岩发生崩塌地质灾害的可能性大，主要危害矿区进出平硐口、采场、堆料场、平台区、堆料场、1#～3#废渣场工作人员、矿山公路等区域行人和行驶车辆、机械设备等，堵塞河道等，周边村道行人和车辆等，威胁人数10～15人，可能造成的直接经济损失100～200万元，危害程度中等，危险性大。

3.1.3 采空区地面塌陷和沉陷

（1）采空区地面塌陷

矿山采用地下开采方式，浅孔留矿法采矿，地下开采形成采空区后，上部的岩层失去支撑，导致失衡，随之可能形成地面塌陷。

根据计算，垮落带高度Hm=17.99～45.90m，总体上小于矿体埋深，且矿体围岩本身工程地质条件良好。因此，预测采矿活动造成地面塌陷地质灾害的可能性小，危害程度中等，危险性小。

（2）采空区地面沉陷

随着矿山开采，矿体大面积采空后，矿体顶板岩层失去支撑，上覆岩土体原有平衡条件被破坏，在重力作用下易产生移动和变形，导致地表相应下沉变形。

根据有关经验计算公式进行计算，矿体充分采动程度为非充分采动，通过矿体采空区地表移动与变形预测计算，最大下沉值Wcm为148.89mm，最大倾斜值icm为3.78mm/m，最大曲率值Kcm为0.15mm/m2，最大水平移动值εcm为44.67mm，最大水平变形值Ucm为1.72mm/m，因此，矿体开采后引发采空塌陷地质灾害的可能性中等，主要表现为地面沉陷。采空区范围主要为采场、平台区、堆料场、2#废渣场、矿山公路和林地等，主要危害采场、平台区、堆料场、2#废渣场、矿山公路和林地等区域工作人员、机械设备、树木等，以及采空区的存在可能损坏采矿设备，或危害矿区工作人员安全，受威胁人数5～9人，可能造成的直接经济损失100～200万元。预测采矿活动引发地面沉陷地质灾害的可能性中等，危害程度中等，危险性中等。

3.1.4 泥石流

矿山基建及未来采矿活动中，形成的不稳定斜坡崩塌、废渣场堆放废渣将会产生松散土石，在自然诱发及人为因素影响下，可能形成泥石流地质灾害。在暴雨或持续强降雨情况下，在各堆土、堆石下方、废渣场区段引发泥石流地质灾害，规模以小型为主（小于2000m3），主要危害矿区工棚、1#～3#废渣场、矿山公路等区域工作人员、下方村道行人（10～20人）及村道、机械设备、堵塞河道等，毁坏矿山公路和村道等，造成的直接经济损失100～200万元。预测采矿活动引发泥石流地质灾害可能性中等，危害程度中等，危险性中等。

3.2 采矿活动可能加剧地质灾害预测

采矿活动可能加剧的地质灾害主要为不稳定斜坡、危岩和泥石流等。

3.2.1 不稳定斜坡

矿山开采完成后，矿区平硐口开拓形成的2处不稳定斜坡PD540、PD500仍然存在，在未来矿山地质环境治理和土地复垦工作过程中可能发生崩塌地质灾害。据其基本特征分析，发生地质灾害的可能性大，预测不稳定斜坡发生崩塌、滑坡规模约为50～200m3，影响范围为PD500平硐口、PD540平硐口、采场、平台区、堆料场、矿山公路等区域，威胁治理与复垦工作人员、巡视监测人员、运输车辆、复垦设施和恢复植被、矿山公路行人和行驶车辆等，受威胁人数在5～8人，可能造成的直接经济损失在100～200万元，危害程度中等，危险性大。

3.2.2 危岩

矿山开采完成后矿区范围内可能有未清理危岩存在，采矿完成后如未及时进行清除和防护处理，后期矿山治理或复垦过程中自然及人为活动活动因素的影响下，危岩易失稳形成崩塌地质灾害。根据危岩基本条件分析，采矿活动可能加剧危岩发生崩塌地质灾害的可能性大，主要危害矿区内进出平硐口、采场、堆料场、平台区、堆料场、1#～3#废渣场等区域治理与复垦工作人员、巡视监测人员、矿山道路行人和机械设备、运输车辆等，堵塞河道等，周边村道行人和车辆等，威胁人数10～20人，可能造成的直接经济损失100～200万元，危害程度中等，危险性大。

3.2.3 泥石流

矿山开采完成后，形成的不稳定斜坡崩塌、废渣场堆放废渣、场地覆土将会产生松散土石，在自然诱发及人为因素的影响下，可能形成泥石流地质灾害。暴雨或持续强降雨情况下，在各堆土、堆石下方、废渣场等区段引发泥石流地质灾害，规模以小型为主（小于2000m3），主要危害矿区工棚、1#～3#废渣场、矿山公路等区域治理与复垦工作人员、巡视监测人员、复垦设施及植被、矿山道路行人和机械设备、运输车辆等，堵塞河道等，毁坏矿山公路和村道等，威胁人数10～15人，造成的直接经济损失100～200万元。预测采矿活动可能加剧泥石流地质灾害可能性中等，危害程度中等，危险性中等。

3.3 矿山本身可能遭受的地质灾害预测

矿区现状地质灾害主要有不稳定斜坡和危岩，预测矿山本身可能遭受已存在的不稳定斜坡和危岩地质灾害的危害。

3.3.1 不稳定斜坡

矿区前期的基建和采矿活动形成了7处现状不稳定斜坡，据其基本特征分析，发生地质灾害的可能性大。采场、平台区、1#～3#废渣场、平硐口、堆料场、矿山公路及经过村道运矿人员和车辆均在不稳定斜坡影响范围内，矿山建设和生产中威胁工作人员、机械设备和运输车辆等。受威胁人数10～15人，可能造成的直接经济损失100～200万元；矿山开采完成威胁治理与复垦工作人员、巡视监测人员、机械设备、运输车辆、复垦设施以及植被等，受威胁人数10～15人，可能造成的直接经济损失100～150万元，危害程度中等，危险性大。

3.3.2 危岩

矿山周边山体现状存在3处典型危岩群，主要为前期采矿、自然风化形成，为三面临空或多面临空状态，稳定性差。矿区采场、平台区、堆料场、1#～3#废渣场、工棚、生活区和矿山公路等处于危岩影响范围内，在自然及人为因素影响下，易失稳形成危岩崩塌地质灾害，主要危害矿区采场、平台区、堆料场、1#～3#废渣场、工棚、生活区和矿山公路等区域内工作人员和机械设备、矿山公路行人和行驶车辆等，威胁人数10～20人，可能造成的直接经济损失100～200万元。因此，矿山建设和生产自身可能遭受已存在危岩崩塌地质灾害的可能性大，危害程度中等，危险性大。

4 矿山地质环境保护与恢复治理综合分区

4.1 分区原则及方法

本文采用地质环境问题及影响程度分区法，根据矿山开采方案，矿山地质环境问题类型、分布特征及其危害性，矿山地质环境影响评估结果，进行矿山地质环境保护与恢复治理分区。矿山地质环境影响程度中的严重、较严重、较轻级别，分别对应划分为矿山地质环境保护治理重点（Ⅰ）、次重点（Ⅱ）、一般防治区（Ⅲ）（DB45/T382-2006；广西地质学会，2014）。

4.2 分区结果及评述

按照上述原则与方法，将矿区划分为矿山地质环境保护治理重点防治区（Ⅰ）和一般防治区（Ⅲ）：

（1）重点防治区（Ⅰ）

重点防治区主要为采场、平台区、堆料场、1#～3#废渣场、工棚、生活区和矿山公路等及其附近区段。矿区现状地质灾害主要为不稳定斜坡和危岩，现状地质灾害中等～强发育，危害程度小，危险性小—中等；采矿活动可能引发的地质灾害主要为不稳定斜坡、危岩、地面沉陷、采空塌陷和泥石流等，预测发生地质灾害的可能性小—大，危害程度中等，危险性小—大；采矿活动可能加剧的地质灾害主要为不稳定斜坡、危岩和泥石流等，预测发生地质灾害的可能性中等—大，危害程度中等，危险性中等—大；预测矿山本身可能遭受已存在的不稳定斜坡和危岩地质灾害的危害，预测发生地质灾害的可能性大，危害程度中等，危险性大。综上所述，区内地质灾害影响程度为严重，防治难度大。

（2）一般防治区（Ⅲ）

一般防治区为矿区内除重点防治区之外的所有区域。区内现状地质灾害弱发育，危害程度小，危险性小。预测区内地质灾害弱发育，危害程度小，危险性小。综上所述，区内地质灾害影响程度为较轻，防治难度小。

5 矿山地质灾害防治措施

5.1 崩塌、滑坡防治措施

①矿山生产过程中，严格按照有关条例和国家相关技术规范，依据矿山开发利用方案合理、规范的开采；②及时清理现状边坡区段上的危岩和不稳定岩土体，降雨、暴雨期间，加强巡视及边坡监测；③开采过程中，严禁掏挖坡脚，边坡裂隙采用砂浆进行注浆加固，加强坡面的截水防渗工作，在坡脚种植攀爬植物，生物消能，设置安全警示标志；④定期巡视截排水沟、挡土墙、清理截排水沟淤泥，加强巡视监测并及时消除隐患；⑤边坡坡顶、潜在崩塌方向及其影响的范围内，禁止规划建设房屋、道路等相关人类活动工程（DZ/T 0218-2006；DZ/T 0219-2006；熊俊松，2021）。

5.2 泥石流防治措施

①合理的堆放废渣或矿石，控制其坡度和高度，做好护坡，消除或固化泥石流物源，及时处理废渣，减少废渣场堆渣量；②清理冲沟附近废渣场堆放的废渣，后续生产过程中综合利用，在废渣场下坡向修建挡渣墙和排水沟，定期清理截排水沟，保证排水通畅。③在矿山生产过程中，定期清理风化层中的碎石和松散粘土，采取“边开采边清理”的措施；④修建开拓平硐过程中，将产生的松散碎石、粘土及时清理或堆放至安全位置，做好相关的防护措施；⑤在暴雨或强降雨过程中，矿山要停止作业，加强监测工作；雨停后，工作面及周边进行巡查，安全后方可复工（DZ/T 0221-2006；杨迎冬等，2019）。

5.3 地面沉陷（塌陷）防治措施

①在矿山开采阶段，加强监测采空区范围、规模、地下形态及深度等。②部分围岩破碎或裂隙发育带巷道及时衬砌；严格按照开发利用方案设计开采，保证采空区矿柱支撑，及时用废渣充填采空区；③若地表出现裂缝或局部塌陷应及时修整填埋；④开采过程及闭矿后采取地面变形监测措施（万国仁，2012），长期监测采空区地表移动范围，设立地面警示标志。

5.4 矿坑突水防治措施

做好矿区水文地质勘探工作，矿体开采前勘察周边断裂发育情况；详细查明矿区水文地质条件，根据预测的最大涌水量设计足够的排水设备；巷道掘进或矿体开采过程中，在岩层相对破碎的地段，必须做好超前探水工作，若遇涌水量较大巷段应及时封堵隔离（易顺民等，2001）。

6 结语

随着矿业的发展，矿产资源开发由浅及深、由易到难，由此引起的矿山地质灾害越来越频繁和难以应付，广西是我国矿产资源丰富的省份之一，矿产资源的开发和利用有效推动了当地的经济发展。但是过度以及不合理的开发，势必会引发严重的灾害事故，甚至还会对生态环境造成严重的破坏。因此，做好地质灾害预测，采取符合实际、可持续的防治地质灾害手段是有必要的（杨与靖，2019）。本文结合广西灌阳县某石英矿山实例，根据地质环境条件，综合分析矿产开采可能产生的地质灾害问题，并提出了相应有效的防治地质灾害手段，减少其对周围群众生产和生活上的影响，为矿山的可持续发展提供安全保障，亦为其他同类矿山提供参考。

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Characteristics and Control Measures of Geoheritage in A Quartz Mine, Guanyang, Guangxi

XUE Yun-feng

（College of Earth Science, Guilin University of Technology, Guilin, Guangxi 541006）

A quartz mine in Guanyang, Guangxi is characterized by unstable slopes and dangerous rock mass.Geohazards such as avalanche, landslide, debris flow, collapse and mine water inrush, may be triggered and exacerbated by mining activities. Some control measures such asground deformation monitoring, detailed hydrogeological exploration, grouting reinforcement, water interception and seepage prevention, biological energy dissipation are put forward.

quartz mine; geohazard; control measure; Guanyang, Guangxi

P694

A

1006-0995（2021）04-0626-07

10.3969/j.issn.1006-0995.2021.04.017

2020-12-30

薛云峰（1996— ），男，河北唐山人，硕士研究生，主要从事构造地质学方面的研究