广西平乐县某矿山地质灾害发育特征及防治措施

朱家明

（桂林理工大学地球科学学院，广西 桂林 541006）

1 矿山基本概况及地质环境条件

1.1 矿山基本概况

该矿山位于平乐县东南，矿区面积约0.1724km2，开采标高+340m～+192m，生产规模240 万吨，为露天开采。本矿山为新建矿山，矿山开采区范围内历史上未进行过采矿活动，矿区西部由于前期民采活动形成了民采采场和民采加工区。

1.2 矿山地质环境条件

矿区所在区域属中亚热带季风气候区，气候温和，光照充足，雨量充沛。据气象资料，本区多年平均气温19.9℃，最低气温-2℃至-4℃，最高气温36℃～38℃；受季风影响，区内雨量充沛，多年平均降雨量1355mm～1865mm。

矿区山体纵坡比较大，往往水流湍急，但流量不大。矿区地表径流在沿评估区山体自然冲沟径流、排泄至矿区北部溶蚀谷地或低洼处，最后在矿区北部汇入河流。矿区开采矿体均位于当地侵蚀基准面以上[1]。

矿区属侵蚀溶蚀地貌区之峰林谷地亚区，山脉整体呈北西-南东走向，地貌类型单一。自然山体总体坡度30°～50°，局部较陡，坡度超过60°以上。山坡上覆盖有厚薄不一的第四系松散土层，局部岩石裸露，溶沟、溶槽较发育。

区内出露的地层岩性主要有中泥盆统唐家湾组（D2t）微晶灰岩、生物碎屑灰岩夹少量白云质灰岩、上泥盆统桂林组（D3g）中-厚层状粒屑微晶灰岩和第四系望高组（Qpw）耕植土覆盖层。

矿区位于华南准地台桂中-桂东褶皱系大瑶山隆起之同安向斜东翼。矿区位于莲花断层西侧、恭城断层东侧，区域性大断裂栗木-马江断裂位于评估区东侧5.9km 处穿过，地质构造较复杂。

矿区分为两个不同富水性的含水带，第四系望高组（Qpw）红粘土为松散岩类孔隙水性地带，上泥盆统桂林组（D3g）和中泥盆统唐家湾组（D2t）灰岩为碳酸盐岩裂隙溶洞水。矿山采矿和疏干排水对矿区主要含水层影响和破坏程度较轻。

2 矿山现状地质灾害发育特征

矿区前期民采基建、采矿活动形成了2 处斜坡，斜坡未发现大规模崩塌、滑坡等地质灾害。矿区位于侵蚀溶蚀地貌区之峰林谷地亚区，山脉整体呈北东-南西走向，自然山体总体坡度30°～55°。野外调查发现，矿区发育有4 处较为典型危岩群[2]。现状条件下，区内民采采场、民采加工区、办公区、和生活区等及其附近区段不稳定斜坡和危岩现状地质灾害中等到强发育，危害程度小，危险性小到中等，现状地质灾害对矿山地质环境影响程度较严重；其余地区地质灾害弱发育，危害程度小，危险性小，区内地质灾害影响程度较轻。

3 矿山地质灾害发育预测

在矿山建设和生产过程中，要进行场地平整、开拓、掘进等人类工程活动，将改变评估区内的原有地形地貌，特别是岩土体中的力学平衡状态和不稳定斜坡的稳定性，如不及时采取防护措施或防护措施不当，则容易引发地质灾害。因此，预测矿山建设及开采过程中可能引发或加剧的地质灾害为不稳定斜坡、危岩和岩溶塌陷；矿山开采完成后可能引发或加剧的地质灾害为不稳定斜坡、危岩和岩溶塌陷；矿山建设和生产自身可能遭受已存在的地质灾害为危岩和不稳定斜坡。

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崩塌、滑坡、危岩崩塌和岩溶塌陷等。

3.1.1 崩塌、滑坡

根据开采的位置及推进方向，预测在开采过程中，采场将形成3 个工作帮不稳定斜坡PN，PSW，PW；边坡体性质为灰岩构成，表层节理裂隙较发育，使得局部岩石被切割得破碎，结构较为松散。岩层代表性产状为82°∠43°。

3.1.2 危岩崩塌

现场调查期间发现矿区有危岩（群）存在，根据矿区岩层产状、节理产状分析，在矿山后续开采过程中，部分危岩会逐渐被清除，但也会逐渐发育形成新的危岩（群）；由于矿区植被茂密，可能隐藏有危岩（群）。因此，矿山建设及开采过程中可能引发或加剧危岩崩塌地质灾害。根据危岩发育程度（可能性）分级表，危岩处于＞55°的岩体斜坡，危岩主控结构面贯通性好，预测矿山建设及开采过程中引发或加剧危岩发生崩塌地质灾害的可能性大，主要危害矿区民采采场、民采加工区、采场、废渣场、排土场、办公区、生活区和矿山公路等区域工作人员、机械设备、行驶车辆、建筑物等，矿区周边果园和林地劳作人员、农作物等，村道行人及行驶车辆等，威胁人数20～30 人，可能造成的直接经济损失200～500 万元，危害程度中等，危险性大。

3.1.3 岩溶塌陷

矿区岩溶中等发育，第四系土层厚度0.2m～2.0m，局部超过3.0m，地下水位变动位置主要位于基岩中。上述因素为评估区岩溶塌陷的发生提供天然条件。野外现场调查发现有小溶洞、溶沟、溶槽等岩溶现象[3]。此外，不排除场地其他植被发育区域发育土洞等的可能性，以及浅层岩溶发育土洞可能性较大。预测矿山建设及开采过程中引发或加剧形成的岩溶塌陷的规模小于100m2。岩溶塌陷主要危害民采加工区、办公区和生活区等区域工作人员、机械设备及建筑物等，矿区周边果园和林地劳作人员、农作物等，村道行人及行驶车辆等，威胁人数5～8 人，可能造成的直接经济损失100～200万元。根据岩溶塌陷可能性分级表，岩溶塌陷可能性综合得分为80 分，确定矿山建设及开采过程中可能引发或加剧岩溶塌陷地质灾害发生的可能性中等，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

现状调查发现，矿山开采完成（闭坑）后采场开采形成工作帮不稳定斜坡仍然存在，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PN，PSW，PW灾害。因此，预测矿山开采完成（闭坑）后可能引发或加剧不稳定斜坡发生滑坡、崩塌地质灾害的可能性中等～大，危害程度中等，危险性中等～大。

3.3 矿山本身可能遭受的地质灾害预测

评估区现状地质灾害主要有不稳定斜坡和危岩，预测矿山建设和生产可能遭受已存在的不稳定斜坡和危岩地质灾害的危害。

4 矿山地质灾害防治工程措施

4.1 不稳定边坡防治工程措施

矿山生产过程中，要严格执行有关矿山工作条例和国家有关技术规范要求进行开采，杜绝不合理、不规范的开采。矿山生产过程中，矿山开采必须严格按照矿山开发利用方案中的开采方式开采（自上而下分台阶顺序开采），开采台阶、台阶高度、台阶坡面角、平台有效宽度、以及采场最终边坡角必须符合要求。在存在滑坡、崩塌隐患的区域采矿，要消除隐患或采取避让措施，预防大规模崩塌地质灾害的发生，同时做好监测预警工作。按照规范要求由矿山安全员和工作人员及时清除采矿过程中产生的危岩体，确保矿山开采安全性和可靠性；还应该特别注意巡视及边坡监测，降雨、暴雨期间要加强巡察，发现异常及时采取措施撤离人员设备，保证人员的生命及设备安全。

对于采场所形成的工作帮不稳定斜坡和现状存在的边坡，后续应严格按开放利用方案要求控制最终坡角，同时做好监测预警工作，若发现有危及过往人员人身安全的崩塌、滑坡等地质灾害及其他隐患时，应对不稳定斜坡采取有效的加固或清除措施。

4.2 危岩崩塌的防治措施

对已完全或大部分脱离母岩的危岩岩块采取机械清除，清除的石料可作为石料出售或修路材料。针对现状存在的危岩或危岩群，在进行下一步采矿工作的时候，矿山应根据开发利用方案自上而下分台阶开采，应由矿山安全员对其进行清除，确保安全之后方可开展工作。危岩地质灾害治理目标范围主要为采场各边坡[4]。山体存在危岩崩塌隐患，防治措施是由矿山安全员不定期监测，重要时段如：强降雨、地震期应加密监测。监测手段主要采用人工巡视目测。发现危险应及时通知人员及时避险，并及时排险。

4.3 岩溶塌陷的防治措施

评估区岩溶中等发育，开采过程中爆破、震动、加载等可能引发或加剧岩溶塌陷地质灾害发生的可能性中等，若地表出现岩溶塌陷应及时填埋处理，岩溶塌陷可能导致地表移动区边缘下错或开裂，应及时修整填埋（回填塌陷坑），预估需回填土石方约200m3。出现岩溶塌陷后，应及时通知人员及时避险，并及时排险，并设立必要的地面警示标志。

5 结语

我国矿业经历几十年的大发展，取得了显著的社会、经济效果，但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。对于成矿潜力大、服务期限长、持续开采的矿山，做好地质灾害的全面预测，并采取经济、实用、环保、可持续的防治地质灾害手段是非常有必要的，也符合生态文明建设的要求。本文以广西平乐县某矿山为例，结合矿山所处地质环境条件，分析地下开采可能产生的地质灾害问题，为矿山的可持续发展提供安全保障，亦可为其他同类矿山所参考。