甘肃省岷县矿山泥石流地质灾害治理浅析——以元山沟泥石流为例

刘 晋

（甘肃省有色金属地质勘查局兰州矿产勘查院，甘肃 兰州 730046）

本文所研究区域位于岷县维新乡，2012年5月10日傍晚，岷县发生大范围冰雹及强降水，由于降水时段集中，降水量大，全县大面积遭受冰雹山洪灾害袭击，局部地区发生较严重的地质灾害，造成了矿企及居民巨大的人员伤亡和财产损失，元山沟泥石流就是其中一处[1]。

1 地质灾害基本特征

1.1 主要形态特征

元山沟流域形态为树枝状，中上游支沟发育，元山沟泥石流流域面积为26.6km2，主沟道总长11.7km，沟头起源于大湾山，沟道最高处海拔3200m，沟床坡降67.2‰。根据地质灾害的形成、运移、堆积特征，将元山沟流域划分为形成区、流通区和堆积区三部分。

（1）形成区。形成区位于沟谷中上游，面积约23.96km2，占流域总面积的90.1%。该区沟壑密集，地形高差大，陡坡、陡崖较多，谷坡坡度多在40°以上，汇流面积大，产生地质灾害的地形条件和水动力条件优越。主沟沟谷呈“V”字形，沟床宽一般3～10m，弯道较多，支沟发育，沟岸为岩质斜坡，表层风化强烈，节理裂隙发育，斜坡表面残破积覆盖层较厚。

（2）流通区。流通区位于沟谷中、下游主沟道一带，面积相对较小，约1.94km2，长约4.4km，宽度一般40～100m，两侧谷坡大多较缓，坡度25～40°。流通区沟道较曲折、狭长，因此，沟道侵蚀作用以侧蚀和向下切蚀作用为主。

（3）堆积区。堆积区位于沟口，维新乡政府所在地元山村坐落于堆积区，面积0.70km2，堆积扇较明显，扇长约1.10km，前缘被洮河冲蚀，沟道内淤积较严重，排洪能力严重不足。

1.2 矿山地质灾害形成过程及其流动特征

（1）形成过程。区内松散物质补给来源主要集中在主沟中游及上游及一些规模较大的支沟内，固体松散物质在两侧坡面及沟道内大量堆积。在暴雨条件下，沿陡峻沟坡漫流的坡面水流携带、冲刷表层松散物质，迅速向沟内汇集，沟谷上游及一些支沟内洪水沿比降较陡的沟床渲泄而下在主沟内汇合壮大，沿程渗浸、冲蚀沟内大量堆积的松散土体，特别是沟谷中游松散物质比较集中的冲蚀、汇入，使水与土体揉合，固液混杂，能量和流量不断加大，从而形成较大规模淤积物冲出沟口。

（2）流动特征。根据实地调查访问，区内泥石流灾害发生前后期基本上呈连续性流动，其间基本无断流。暴雨期间，先是携带泥沙洪水自沟内泄出，其流速较快，其后沟谷内出现比较沉闷的声音，泥石流似“稀粥状”自沟内涌出，流量比前期大，但流速较慢，在此之后又出现流量较小的洪水乃至停息。

（3）堆积特征。所研究矿区内泥沙物质以沟道堆积为主，其次为沟口堆积，其颗粒组成基本一致。由于元山沟中、上游坡降比较大，矿物堆积物相对较少；下游沟床相对较缓，且泥石流出山后沟道变宽，水动力降低，固体物质大规模堆积。根据调查访问及开挖的探坑揭示，元山沟出山口处堆积厚度大于5m，含砂矿物堆积物垂向层与层之间特征明显。

2 地质灾害的危害特征

2.1 危害现状

自1949年～2012年以来，元山沟已有数次规模不等的地质灾害发生，累计造成直接经济损失达500万元。仅2012年就发生过两次较大规模的得治灾害。2012年8月16日，矿区地质灾害将其周边房屋及农田、淤埋公路，造成直接经济损失达50万元。所幸两次地质灾害未造成人员伤亡。

2.2 矿山地质灾害发展趋势分析

经过对岷县矿山地质灾害的调查，结合相关资料综合分析认为，该区域地质灾害发展有逐步增强的趋势，原因有以下几个方面：其一，区内坡面以强风化板岩为主，矿体破碎，新构造运动不断抬升，沟谷处于青壮年发展期，这为地质灾害的发生提供了发展条件。

其二，沟道两侧坍塌体发育，矿山固体松散物质储量丰富，累计速率快，加之流域沟道两侧坡度较大，坡积层较厚，沟岸不断遭受雨水的冲刷、掏蚀，稳定性较差，增加了松散物质补给量，使地质灾害的规模加大。其三，本区处于强地震区，地震活动频繁，加之受区域地震活动的影响，将进一步加速和激发灾害的发生。其四，区内年降水量较多。

3 工程治理方案分析

3.1 治理方案

综合岷县矿山地质环境背景，地质灾害的形成条件，以及矿物堆积特点和危害特征，对矿山地质灾害采取以下两种防治方案：方案一：工程治理方案。①首先对区域下游沟道内堆积的松散堆积物进行清理，以疏通沟道，保证沟道泄洪能力，防治沟道被堵塞泥石流漫进沟道两侧居民区；②对主沟道的泥石流进行排导，同时在排导堤下游开挖沟道，使其最终能顺利流入洮河，而避免其危害两岸居民区；③在沟道出山口上游修建2道拦挡坝，以消耗矿山边坡滑落矿物质动能，减缓地质灾害的发生，淤拦松散固体物质。方案二：搬迁避让+矿山工程治理方案。由于灾害易发生矿区周边居住村民较多，村民修建房屋挤占沟道较严重，泥石流对沟道两侧居民构成严重威胁，综合分析考虑，搬迁避让+矿山工程治理方案总体设计为：①首先对堆积区受威胁最严重的13户居民进行整体搬迁；②对松散堆积物进行清理，以疏通沟道，保证沟道泄洪能力；③在沟道下游修建约700m长的排导渠，以对主沟道的矿体堆积物进行排导，使其最终流入洮河，而避免其向两岸居民区；④在沟道上游修建四座拦挡坝，以拦挡上游流下的固体物质，减缓灾害发生。

3.2 治理方案比较

分别从防灾减灾效果、实施难度、对环境的影响等方面对两种方案进行比较。①防灾减灾效果。方案一主要采取排导工程防治措施，可有效疏导泥沙矿物流入洮河内，防止其冲向沟道两岸居民区，防灾减灾效果明显；方案二采搬迁避让+矿山工程治理措施，可让受威胁最严重的居民彻底避开地质灾害所造成的损失，矿山工程措施可在一定程度上保护沟道矿区周边未搬迁居民的安全，防灾减灾效果更为明显。从防灾减灾方面出发，方案二优于方案一。②实施难度。方案一主要采取工程防治措施，不涉及搬迁，且施工区仅限岷县影响区内，实施难度小。方案二主要为搬迁避让，其中涉及大量村民的搬迁，当地可适宜作为村民安置点的地方非常少，搬迁的安置点选择与征用非常困难，实施难度相当大。从实施难度方面出发比较，方案一优于方案二。③对环境的影响。方案一工程防治措施对环境的破坏不可避免，但破坏相对较小；方案二对现有环境的破坏小，但对搬迁新址的环境破坏较大。从大环境出发考虑，方案一对环境的破坏相对较小。

从以上各有优缺点，实际治理还应综合考虑进行选择。

4 结论

不同的地质灾害形态及危害特征差异很大，治理方案需要结合当地的实际情况，综合考虑矿区地质环境背景，灾害的形成条件及危害特征而定，以达到防灾减灾的目的。