广西桂林临桂县某矿山地质灾害发育特征及防治措施

蓝健宁

（桂林理工大学地球科学学院，广西 桂林 541006）

矿山地质灾害是因人为采矿导致原本平衡的应力系统发生破坏，引发的泥石流、滑坡、地面沉降等问题。本文以广西桂林临桂县一个矿山为例，以《地质灾害危险性评估规程》做指导，详细描述其地质灾害发育特征，同时预测未来矿山活动中可能出现的地质灾害，提出了切实可行的防治措施。希望以此例分享治理经验，提高行业对矿山地质灾害的重视程度和防范意识[1]。

1 矿山基本概况及地质环境条件

1.1 矿山基本概况

矿山位于广西桂林临桂县，矿区面积0.2145km2，设计生产规模为3.00万t/a，为小型矿山。矿山主要包括有I、II、III号矿体，开采深度为+900m～+705m。

1.2 矿山地质环境条件

评估区属亚热带季风气候，多年来平均气温19.1℃，极端最高气温39.6℃，极端最低气温-4.0℃。本区雨量较为丰富，年均降雨量1891mm；年最大降雨量达2788.3 mm，年最少降雨量为1265.1 mm；

矿区属于低山地貌区。矿区标高约为+715 m～+970m，相对高差为255 m。自然山体总体坡度30°～45°，局部较陡，坡度达到60°。

矿区内地表水主要为大气降水造成的临时性地表径流。地表径流水深一般0.3m～1.0m，区内矿区各场地和平硐口等均位于当地侵蚀基准面以上。

区内出露的地层岩性主要有寒武系（Єq2）细砂岩夹页岩、下泥盆统（D1l）底砾岩以及第四系（Q4dl+el）粉质粘土。其中，寒武系清溪组地层为本区主要赋矿层位。根据区域经验值和开发利用方案，其饱和单轴抗压强度（Rc）范围一般为100.0MPa～125.0MPa，平均值约110.0MPa。

大地构造位置上，矿区位于华南板块龙胜褶皱带的南东部，东部约6.0km有一区域性大断裂通过，为龙胜-永福断裂。

矿区地下水类型主要为碎屑岩裂隙水，富水性弱～中等，为裂隙充水矿山，充水方式为直接充水。预测矿坑正常涌水量为27.60m3/d～68.51m3/d，最大涌水量为82.80m3/d～205.54m3/d。总体来看，矿区水文地质条件较复杂。

2 矿山现状地质灾害发育特征

经实地调查发现，矿区存在1处矿山公路不稳定斜坡（编号P1），且边坡下方存在崩塌体。

P1不稳定斜坡是由于修建矿山公路形成的1处挖方斜坡，高度为3m～6m，坡度约为60°，主要由砂岩组成。斜坡下方存在崩塌体，故确定斜坡为不稳定斜坡。根据《地质灾害危险性评估规程》，矿山公路挖方不稳定斜坡崩塌地质灾害中等发育。危害程度小，危险性小。

P1不稳定斜坡发生过小规模崩塌现象，崩塌体长约15m，宽约2m～5m，厚约0.5m～1.5m，方量约60m3，为小型崩塌。该处崩塌地质灾害未造成人员伤亡和直接经济损失。危害程度小，危险性小。

根据地质灾害发育现状，矿区及附近地质灾害中等发育，危害程度小，危险性小，现状地质灾害对本区的影响程度小。

3 矿山地质灾害发育预测

3.1 采矿活动可能引发或加剧的地质灾害预测

3.1.1 不稳定斜坡

根据开发利用方案，后续需继续扩建矿山公路，现有不稳定边坡P1范围扩大。预计修成后P1高3m～6m，坡角约为60°，主要由砂岩、粉质粘土构成。矿山建设及开采过程中，不稳定斜坡易失稳形成崩塌地质灾害。预测矿山建设及开采过程中可能引发或加剧矿山公路不稳定斜坡崩塌地质灾害的可能性中等，预计崩塌规模约为100m3～200m3，危害人数10～15人，可能造成的直接经济损失50～80万元，危害程度中等，危险性中等[2]。

3.1.2 采空区地面塌陷和沉陷

矿山采用地下开采方式，地下矿体被采空后，采空区上部的岩层失去支撑，平衡条件被破坏，随之可能产生弯曲、塌落，形成地面塌陷。

根据经验公式计算和矿体围岩性质，根据开采设计方案选用如下移动角：上盘为65°，下盘和两翼为60°，表土45°，预测地面沉陷范围。

通过计算采空区的导水裂隙带高度Hli和垮落带高度Hm两个指标，确定该矿山采空区地面塌陷的可能性。经计算，I、II、III号矿体导水裂隙带分别为16.62m、14.60m、13.91m，垮落带值高度分别为11.03m～11.96m、10.22m～10.95m、9.94m～10.60m。

由此可知，矿体埋深大于导水裂隙带高度，采空区地表变形表现为地面沉陷。由于矿山采用浅孔留矿法开采，采空区留有保安矿柱，井下开采属于非充分采动，矿体围岩本身工程地质条件总体较好，实际上垮落带及导水裂隙带高度应小于理论计算值[3]。

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。

通过计算最大下沉值Wcm、最大倾斜值icm、最大曲率值Kcm、最大水平移动值εcm和最大水平变形值ucm等参数，为采空区地面沉陷的评价提供定量依据。

经验算，各矿体充分采动程度均为非充分采动。单层采动下沉系数取0.45，水平移动系数取0.3。

各矿体采空区地表移动与变形预测值见表1。

表1 各矿体采空区地表移动与变形预测值计算表

计算结果表明，采空区采深越大，其地表影响区半径r越大，最大倾斜值、最大曲率值、最大水平移动值和最大水平变形值则越小。采空区主要为林地，预计受威胁人数10～15人，可能造成的直接经济损失100～150万元。预测矿山建设中可能引发或加剧地面沉陷地质灾害的可能性小，危害程度小，危险性小；引发或加剧采空塌陷地质灾害的可能性小，危害程度中等，危险性中等。

3.1.3 泥石流

矿山泥石流是一种不同于自然条件下的泥石流类型，在本已具备泥石流发生条件的山区，矿山活动形成的废石和土渣会为泥石流提供物源，同时改变地形，极大地加强泥石流发生的隐患。区内地质情况充分满足形成泥石流地质灾害的条件，可能形成泥石流地质灾害。预测矿山建设及开采过程中引发或加剧泥石流地质灾害的可能性中等。规模以小型为主（小于2000m3），危害认识10～20人，造成的直接经济损失＜100万元。预测矿山建设中可能引发或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。

3.2 矿山开采完成 （闭坑）后可能引发或加剧的地质灾害预测

矿山开采完成（闭坑）后现状不稳定斜坡P1仍然存在，在降水、温差变化等自然因素的影响下，不稳定斜坡易失稳形成崩塌地质灾害[4]。预计崩塌规模约为100m3～200m3，危害人员5～8人，可能造成的直接经济损失50～80万元，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

矿山公路位于不稳定斜坡P1影响范围内，在采矿活动影响下易失稳形成崩塌地质灾害。预测矿山建设和生产自身可能遭受矿山公路不稳定斜坡崩塌地质灾害的可能性大，预计崩塌规模约为100m3～200m3，危害人数约5～8人，可能造成的直接经济损失50～80万元，危害程度小，危险性中等。

4 矿山地质灾害防治工程措施

对于评估区的边坡，可对边坡裂隙采用砂浆进行注浆加固；对于小型崩塌地质环境问题，鉴于其规模较小，清除局部不稳定地段崩塌、滑坡体即可。

矿山泥石流的防治，重点在于及时控制泥石流的物源。合理的堆放废渣或矿石，及时将生产过程中产生的松散碎石堆放至安全位置。

采空区地表变形量小，应严格按照矿山开发利用方案设计的进行开采，保证采空区有矿柱支撑，开采过程对采空区及时用废渣充填。若地表出现裂缝或局部塌陷应及时填埋处理，地表深陷可能导致地表移动区边缘下错或开裂，应及时修整填埋。

5 结语

近几年矿山危害呈现出上升的趋势，逐渐受到社会各方面的重视，严重的矿山环境地质问题已经成为政府、公众关注的重要环境问题。

矿山开采本就属于危险性较高的经济活动，而正因如此，可防可控的地质灾害更要受到企业的重视，为采矿工作的进行和工作人员的生命保驾护航。本文以临桂某矿山为例，分析了可能形成的地质灾害，并提出了切实可行的地质灾害防范方法，以供其它矿山作为参考。