湖南省常德市矿山地质灾害形成条件及危害研究

冷 飞，陈 斌，曾文辉

（湖南省地质矿产勘查开发局四一三队，湖南 常德 415000）

1 矿区发生地质灾害所造成的危害

薛家冲村面积16km2，总人口1251人，基本都是常住人口，流动人口很少。大部分牧民的收入来源于政策性补助，该地区的经济不发达。

近年来由于勘测出存在矿产资源，受地理环境的限制，矿区易发地质灾害，威胁沟口110户居民481人、75亩田及3.5km道路的安全，潜在经济损失约3025万元，危险性较大。

2 勘查区自然地理条件

2.1 位置与交通

勘查区位于桃源县西南部，西靠沅陵，南临安化，行政区划属西安镇薛家冲村，勘查矿区位置地理坐标：东经110°51′53″，北纬28°25′10″，直角坐标为X=3144970，Y=19486636。地质灾害易发点距S308省道约22公里，距桃源县城约156公里（直线距离），距西安镇约25公里（直线距离），且有已硬化的乡道X333直达沟口，交通较便利。

2.2 水文地质概况

桃源县地处中亚热带过渡的季风型湿润气候区，春暖多雨、夏季干热、秋高气爽、冬季寒冷，四季分明。据1978年～2018年（41年）桃源县气象资料统计：多年平均温度16.8℃；极端最高气温40.7℃（2010.7.23）；极端最低气温-5.7℃（1989.1.12）；主要风向，夏半年偏南风，冬半年偏北风；无霜期283天，年均降雪14.9天；日最大降水量155.9mm（1988.6.28）；月最大降水量437.3mm（1993.7）；月最小降水量1.2mm（1987.12）；年最大降水量2837mm（1969年）；年最小降水量999.8mm（1968年）；多年平均降雨量1447.9mm；多年年均降水日151.3天，最长连续降雨日数17天（2002.5.9）；春夏两季（3月～8月）降雨量占年总降雨量的68.2%；年均蒸发量1122.2mm，年最高蒸发量1291.4mm（1988）、年最低蒸发量974.1mm（1996）；年均湿度80.3%，最高湿度82.7%（10月），最低湿度77.6%（12月）。

地质灾害易发区内有一条山洞溪穿过，在薛家冲村段，溪流宽约8m～10m，深约0.2m～2.0m，自南西向北东流，整体流向为北东60°左右，平面形态整体流沿轴向呈上下摆动的波浪形，溪流摆幅不大，最大摆幅约12m。溪流纵向坡降平均为156‰。

矿体发生地质灾害具有如下特征：一是流量季节性变化大，对大气降水反应迅速，雨季流量剧增，雨后流量剧减，涨消时间短；二是溪流纵坡降大，洪水的冲刷能力强，大部分卵石、砾石、砂及黏粒被洪水带走。

3 地质环境条件

3.1 地形地貌

3.1.1 侵蚀构造中低山地貌

广泛分布勘查区，地形切割程度为中等。图幅最高点海拔高程1122.79m，位于勘查矿区的西北部，最低点高程340.67m，位于勘查矿区东部，最大相对高差达782.12m；矿体斜坡自然坡度25°～45°，局部大于50°；地质灾害易发区域整体地势为北西高，溪沟两侧的山坡上有数条小沟谷，洪积扇上多为薛家冲村村民集中居住区。矿体下部坡度稍缓，植被不发育，上部地形较陡，未经开垦，有大量植被覆盖。

3.1.2 山前冲洪积平原区

位于勘查区山前地带，是该泥石流的堆积区及主要承灾区，沿山洞溪分布，均由冲积、冲洪积物构成。地形较平坦，局部微有起伏，自西向东倾斜，坡度一般2°～5°。

3.2 地层特性

区内出露的地层有第四系、板溪群上亚群五强溪组、板溪群上亚群马底驿组，现由新至老分述如下。

3.2.1 第四系（Q4）

（1）第四系全新统人工堆积层（Q4ml）

杂填土（Q4ml）：主要分布于泥石流中下游，山洞溪两侧，为人工填土，系河道改道或修建道路所填。杂色，松散，稍湿-潮湿，成分主要为砾石、砂土等，层厚1.5m～5.0m。

（2）第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）

砾石：主要分布于山洞溪沟底及其附近，母岩以砂岩、砂质板岩等为主。砾石含量一般50%～85%，磨圆度一般，呈次棱角状，分选性差为主，粒径一般1.0cm～15.0cm，泥砂充填，层厚2.5m～13m。

（3）第四系全新统残坡积层（Q4dl+el）

主要分布于勘查矿区侵蚀构造中低山表层。

粉质粘土：黄褐色、灰褐色，稍湿，可塑状，成分以粘粒为主，粉粒次之，无摇振反应，稍具光泽反应，干强度中等，韧性中等，根据勘查资料，该层层厚0.5m～2.9m。

碎石土：黄褐色，稍湿，中密，碎石含量为56.6%～57.9%，砂质板岩次之，碎屑颗粒呈棱角状—次棱角状，磨圆度差，分选差，一般粒径2cm～8cm，最大可见粒径15cm，该层厚度1m～3m。

3.2.2 板溪群上亚群五强溪组（Pt3w)

上部为杂色、灰黑色条带状变质凝灰岩、凝灰质板岩、变质凝灰质砂岩，夹条带状含砂质板岩、变质凝灰质长石砂岩和凝灰质硅质岩；中部为紫红色厚层中至细粒变质砂岩，夹变质长石石英砂岩和少量砂质板岩、见变质凝灰岩夹层；下部为灰、灰白色厚层粗至中粒变质砂岩、长石石英砂岩、砾状砂岩、砂砾岩。岩石产状342°∠74°，厚度250m～1400m。

4 矿山地质灾害形成条件分析

沟道条件。主沟长约625m，沟谷纵坡降315‰，主沟沟道横断面多呈“U”型，局部呈“V”型，两岸山坡坡度20°～40°，沟口高程543m，沟脑高程为740m，流域相对高差197m。

根据地质灾害的形成条件和运动机制及散落固体物源的分布，将沟域划分为二个区域：

①形成流通区地形地貌条件。沟谷920m—主沟中心740m—右岸分水岭820m以上沟段源头部位，物源较发育，沟道纵坡降大，为该矿区因地质灾害引发的松散固体物源的主要分布和流通区域，划为地质灾害的形成流通区，面积为0.60km2，区内植被覆盖80%左右，坡度20°～40°，该段沟道长485m，相对高差164m，平均纵坡降为338.‰。同时，由于沟道下切较严重，为滑坡等不良矿山地质灾害的发育提供了有利条件，为地质灾害的发育提供了松散固体物源。沟域内山高坡陡，沟谷纵坡较大，有利于降雨的汇集，根据不同地段坡度、植被情况、斜坡结构特征等的差异，为水源的汇流集中提供了基础。沟域中上游形成流通区坡面物源丰富，中下游沟道松散物源较丰富，沟道狭窄纵坡大，为地质灾害的发生提供了丰富的物源条件和有利的地形条件。②堆积区地形地貌条件。沟口洪积扇位置为松散物质的堆积区域。堆积区呈扇形，扇长198m，扇宽307，扇面辐角113°，堆积体平均厚度约2.5m。由于该段以下地形开阔平坦，沟谷纵坡较缓，平均21‰，地质灾害于该段势能突然释放，并有利于松散物质淤积下来。

5 矿山地质灾害形成机制及引发因素

薛家冲泥石流为暴雨沟谷型粘性（水石型）泥石流。

首先，薛家冲泥石流主要为暴雨作用下，大量汇集于沟道，汇流过程中将坡面松散残破积层及各类松散堆积物源携带进入沟道，并顺沟而下，通过沟道揭底冲刷卷动沟道内的松散堆积物源，并将两侧沟岸松散固体物质带走，以滚雪球的方式下向游运动，从而暴发引发泥石流灾害。

其次，在矿山地质灾害形成过程中，由于沟域内地形陡峻，沟谷纵坡大为水源和泥沙的汇聚提供了有利的地形地貌条件，坡面松散残破积层与沟道内大量的沟道堆积物为地质灾害的发生提供了丰富的松散固体物源，因此暴雨也是地质灾害形成的主要引发因素。

地质灾害的发生规模主要与沟域内松散固体物源的累计和动态变化情况，及与引发地质灾害的水文情况相关，当沟域内松散固体物源累积较多，且遇到集中暴雨时，往往就会发生较大规模的地质灾害。目前沟域内松散物源依然相当丰富，当遭遇可激发地质灾害的暴雨时，势必再次引发更大规模的矿山地质灾害。

6 结论

本次勘查在查明矿山地质灾害的形成条件、成灾方式和促发因素的基础上，提出了地质灾害综合治理方案，即排导槽、拦渣坝、物源区生态恢复和监测措施，具有技术可行、投资少、综合效益高的特点。