甘肃南部大水金矿集区地质灾害发育特征研究

南鹏军，刘国斌

（甘肃省地质矿产勘查开发局第一地质矿产勘查院，甘肃 天水 741020）

矿产资源为经济社会发展提供了物质基础，人类对矿产资源的需求也日益增加。随着对矿产资源的无限制开发，不仅引发矿山地质灾害，还造成各种各样的矿山环境问题，比如土地资源损毁；地下含水层破坏、引发崩塌、滑坡等地质灾害；产生大量“三废”污染矿区周边的生态环境等。目前，矿山地质环境问题突出，国家及社会大众要增强环境保护意识，为矿山地质环境的保护和管理提供了强有力的物质保障和技术支持。

大水金矿集中区位于西秦岭隆起带南缘，隶属于甘肃省甘南州鹿曲县和玛曲县。金矿主要集中在洪水区，洪水区金矿的矿体规模在新曲两处，勘探程度高，区域地质条件和成矿背景为能源开采增加了难度，矿产资源开采过程中易发生地质灾害，因此，有必要对大水金集区进行地质灾害评价，保证矿产资源顺利开采。

1 甘肃南部大水金矿集区地质灾害类型

2018年起，在勘查院组织下，依照国土资源部DZ/T 0261-2014滑坡崩塌泥石流灾害调查规范以及拟定的甘肃玛曲县贡北地区地质灾害详细调查技术要求，开展对该地区的地质灾害调查。2021年7月完成大水金矿集区地质灾害调查研究，摸清了金矿集区地质灾害的基本情况。该地区主要包括三种类型的地质灾害：滑坡、泥石流、塌陷。第一种是滑坡，滑坡周界一般呈簸箕形，也有些呈舌形、梨形、匙形等，其规模大小与地质构造有关。第二种是泥石流。泥石流具有突发性、流速快、破坏力强等特点。第三种是塌陷，与泥石流和滑坡不同，塌陷对于地理环境的要求并不高，一般发生在具有大量岩石分布的解离性地区。通过遥感技术可以进行勘查，塌陷主要发生在山区的陡峭以及岩石密布的地方，这在影像上直接表现陡坎阴影。此外通过影像技术可以发现，发生崩塌的地方塌方体大都表面粗糙，存在较多纹理和青苔。在塌方体中上部往往会出现较多巨型石块，这些石块的颜色与塌方体的整体颜色存在较大误差，多为浅色或者浅褐色。塌方体上部也没有多余的植被包围，这导致当大型山体发生滑坡时会由于塌方体石块的摩擦力度不够而导致滑坡，堵塞河流迫使其改道。崩塌灾害分布相对较少，主要在露天采场边缘小规模发生，另外在部分矿区地下开采破坏矿体稳定性也时有发生[1]。

在黄河流域地区，甘肃流域段是甘肃区域经济发展的中心，东翼地区包括平凉、庆阳和天水在内，以及三区三地，包含了甘南、临夏等地，都属于政府重点深度扶贫地区。在甘肃地区内，社会经济发展的水平存在较大的差异，中部地区的银城、兰州，东部地区的天水、庆阳。在分别进入兰州、西宁城市和关中城市开发区后，人口密度变高，经济社会发展的水平增高，工程建设进度逐渐加快，由此造成了人类工程活动对地质环境的影响，并且存在的影响非常强。比如兰州平山工程，大量的人工边坡和填土塌陷区造成了可怕的灾害。兰州、天水、平凉等河谷型城市土地利用条件比较差，沟壑和山岭的土地被逐渐利用起来，其发展发现的趋势明显，所以随处可见切坡泄洪道现象，灾害隐患被逐渐隐藏。在黄土高原的广阔土地上，城镇和农村由于开坡修路等原因，所造成的灾害层出不穷、难以统计。该地区在2019年一共发生了15起灾害事故，并造成了20人左右的死亡事件。甘肃南部贫困地区的社会经济发展水平有限，在防灾减灾上所花费的投入并没有多么充足，地质灾害的致穷效应给甘肃南部带来了很大的制约。特别是灾难之后的损失，一场灾难的发生往往会破坏当地居民大约25年左右的经济积累，这也就从某些方面制约了脱贫，并成为拉低经济发展的主要因素之一。

甘肃南部地区地质灾害在大降水、地震以及人类工程活动等因素的影响下，全年总计发生灾害的月份有10个月，每年内地质灾害的分布与降雨时间基本相同。汛期高发主要从6月开始，一般会在8月结束，灾害发生率低的时期是主要从2月到5月之间，从10月到明年的1月相对较为安全一些。6月到8月之间，主要出现的灾害有崩塌、滑坡、泥石流为主；2到5月以融化型滑坡，包括热融型滑坡为主，从11月开始一直到1月以崩塌和滑坡为主。甘肃省暴雨关键集中在4月到10月，占全年暴雨发生的58.96%以上，因此泥石流的发生也具有一致的时间分布规律。可泥石流并不是每次暴雨之后都会发生的，而是在一定数量的松散物质积累之后，才会形成不可逆的灾害。泥石流的发生频率在地理分布上有明显的差异，甘肃南部的干旱地区的泥石流发生频次为大约0.11次/年，中部的兰州为0.15次/年。陇南地区泥石流发生频率较高，一般为1次/年。盐渍土的盐渍化和盐渍化灾害主要分布在流域平原区，流域和湿地保护区较多。这些区域大多位于三个内陆河流域或封闭流域的中心，沉积物细，地下水集中排放区，埋藏水位浅，蒸发强。地下水矿化度普遍较高，且分布有高矿化度水，尤其是在盐渍化程度最高的河流流域。盐渍土岩性主要为粉质土、粘质土和细砂，厚度约为2.85m。它主要是由地下水中的盐分蒸发形成的，属于原生盐渍化土壤，主要为硫酸盐型和氯化物型土壤。同时，粘性土层含盐量比砂土层高47.56%左右，由于局部含水具有一定的胀缩和腐蚀性，饱和而处于流塑性状态。风蚀灾害主要分布在西段，西部是戈壁带，有低矮的山脉和丘陵。地势比较平坦，表面多为疏松的砂砾石，植被覆盖少，干旱少雨易蒸发。每年3.55m/s以上的风量约为275次，8级以上风日一般在35d以上至80d，风沙和沙尘暴天气一般在32.5d以上。此外大风季节与旱季同步，冬春季以西北风为主，存在一定的风蚀灾害。该段典型的风蚀地貌为雅丹地貌，洪水侵蚀是管道沿线最常见的地质灾害类型，在整个甘肃段普遍存在，河西走廊更是如此。洪水侵蚀灾害按其成因可分为三类，即暴雨形成的暴雨型洪水、冰雪融水形成的融雪型洪水和冰雪型洪水，南部面主要为暴雨引起的暴雨洪水，沟壑大约有65个占总面积的55%，南部山区占25%。

2 大水金矿集区地质灾害发育特征

2.1 崩塌

崩塌是指由于山上岩块在重力作用下发生急速倾落的一种地质现象。在其下落的过程中随着速度越来越快一旦山下有人或物出现极易造成人物的破坏。与此同时，随着崩塌情况的出现，在其出现次数不定且出现时间不固定的情况下需要注意不要在容易发生崩塌的山区行走。在大水金矿集区进行地质勘测时发现，一般的矿集区大都呈现出山高沟深的地理特征。作为甘肃南部主要的矿集区之一，此地的沟谷形状各异，不具有规律性。在沟谷两侧的地质层主要由较软的碳质板岩构成，这就导致沟谷两侧在发生强降雨的情况下非常容易出现崩塌地质灾害。此外由于该地区植被很少，对于沟谷两侧的沙土起不到任何的保护和巩固的作用，因此其特殊的地理形态和自然环境就造成该矿集区发育断裂，这也为崩塌地质灾害的频繁发生奠定了基础。

众所周知形成崩塌情况，至少需要满足三个条件，即该地区存在高且陡的边坡，坡度不能低于45°；矿集区的地质必须发生不同程度的断裂或裂隙现象；此外如果该地出植被覆盖率高，会形成较为稳固的地形，不易发生崩塌地质灾害，因此需要矿山周围多种植防风固沙的植被。经过研究表明，一般情况下不满足上述三个基本条件的矿集区都比较容易发生崩塌事故。但对于甘肃南部的大水金矿集区来说，此地的崩塌现象主要发生在缝隙较大接坡面陡度大于60°的不平整坡面地区。集中分布在断裂地带较多的矿洞附近，这也为其他类型地质灾害的发生提供了物质条件。

2.2 滑坡

滑坡的威力也是巨大的，当滑坡发生时，矿集区的主要道路基本上都会发生堵塞现象，这不仅会导致采矿工人无法及时出去寻求帮助，也会导致正在运行的开采设备停用，严重危害了周围居民和工人的生命安全[2]。在大水金矿集区多发生堆积层滑坡，主要原因是此种滑坡的发生条件非常低，只要矿山开采区周围土质较为松软即可发生严重的滑坡地质灾害。堆积层滑坡主要是由一些裸露在外的岩石经过风化作用以后形成的残留物的堆积和在进行人工开采的过程中出现垃圾场填埋物的组合。这些物质大都分布在矿集区的坡面和坡脚。在降雨过后，由于受到雨水的冲击会带走一部分较为漂浮的土壤，剩下相对牢固的岩石块堆积在坡脚。在该矿区内极易形成对基层的部分主要由两处，分别是在区内的中下游路边位置和底层位置的坡脚。在这两处的土壤组成结构相似因而极易发生滑坡。在这两个部分，堆积物的组成成为较为复杂，分别包括碳质板岩和砂质板岩经过风化作用留下的残余物和附近工厂排放出的矿渣。这就导致矿体的不稳定性，遇水易化等特点。在进行矿集区道路修建时，当开挖深度超过1m时，如果发生暴雨，这些堆积体就会开始沿坡滑落造成矿集区土质层失稳，这就容易造成矿区道路堵塞，威胁到周边活动的安全。

2.3 泥石流

泥石流是一种暂时性的快速流动的水流，含有大量的泥沙和石块。一般流动过程只有几个小时，而随着山区的建设，资源的开发和人类社会的发展，越来越多。按物质组成，通常分为泥石流、泥石流和岩流。根据盆地的形态，可将碎屑流划分为具有明显形成区、环流区和堆积区特征的标准碎屑流。狭长沟壑形成的沟壑泥石流不能与环流区和堆积区区分开来。以及铲斗状、面积小、流通面积不明显的坡面型泥石流。要形成泥石流需要满足三个基本条件即地形陡峭、沉积物丰富和水源丰富。沟谷发育，纵坡降较大，水流易于聚集，三条大沟的沟谷坡降都在500m～600m左右。每条沟渠的上游基本上是半圆形区域，三面环山，一面出口。周边斜坡陡峭，多为35°～60°的陡坡，

另外，这些地区一般都有大量居民居住，人们的生产生活会对矿集区造成一定程度的水土流失，在水土流失和矿山开采后遗留的废渣，经过雨水冲刷，泥石流的产生也变成必然。通过研究发现，泥石流也包括两种类型，其中坡面型泥石流占大部分，其平面勘测图如图1所示。

图1 矿区坡面泥石流

据图1可以看出，此地的泥石流主要发生在坡度较长较陡的边坡上。由于边坡一般岩石的渗透性比较差，这就导致边坡的岩石极易被带走。这些泥石流一旦发生，大部分无法预测发生时间和地点，具有极强的随机性。当发生泥石流时，如果当地群众及采矿作业人员，存在较高的危险系数。此外，如果地质灾害发生在草原或者植被较多的坡地，则会对这些植被造成不可回复的破坏，如果单纯依靠自然的自愈可能极小。小型泥石流大部分都分布在峡谷沟内，一般不会造成人员伤亡。但是小型泥石流往往会为大型泥石流的发生提供条件，一旦形成大型泥石流，危险极为严重。

3 甘肃南部大水金矿集区地质灾害治理措施

为了改变矿集区现存问题，首先需要加大对环境保护的力度，制定相关管理制度。具体操作为加大矿山地质环境治理和地质灾害预防的动态巡查，根据指定的相关管理制度进行实地勘测，对于勘测到的矿山环境重点问题进行集中分析，确定执行方案。在进行方案的执行过程中，还可以根据具体工作情况进行人数的增加或者减少，全程监督[3]。

应尽可能深埋通过泥石流沟和溢流沟的管道，并采取工程措施加以控制，以避免洪水侵蚀和对管道造成破坏。对于工程通过泥石流沟或溢流沟高度超过2.8m的沟道，不仅要在沟道上下游8m左右的河床管道施工泥浆混凝土砌块固沟兰塘工程，还要在沟渠两侧设置埋管泥水块混凝土护坡工程，以防止泥石流或洪水对管道工程切割的侧向侵蚀或腐蚀破坏;当穿越沟岸高度小于2.5m的沟渠时，应在沟床管道上下游仅8m左右处施工，将浆块混凝土用作挡沟工程，以防止泥石流或洪水对管道工程切割及侵蚀破坏。固定沙丘和半固定沙丘是风沙的来源，应尽量避免扰动，主要通过夯土或建立防风固沙林网来防止风蚀。埋沙灾害是在管道两侧宽约25m的范围内设置草纹沙障，并固定所有迎风坡、高沙丘和移动沙丘。草纹沙障埋在沙土中15.5cm，露出地表25cm。此外，当地政府协调植树种草，实施立体防控。除了以上具体措施,考虑到灾害的诱发因素，如地区内的洪水侵蚀、泥石流和风蚀沙埋，应该避免造成灾害,注意生态环境的保护。对于通过管道的低洼低电位地区，应采取排水措施，确保管道不积水。在管道运行过程中，应加强对地质灾害的监测和预警。

政府部门需要制定健全矿山开采准则，明确规定开采时间和地点以及每次开采的总量，确保资源的可持续发展。政府与相关部门也应合作进一步完善和实施矿山环境调查评价体系，对矿山地质环境现状进行深入了解，并根据现存问题采取地质灾害治理措施，为矿山的保护和管理提供建议。最后当地矿山管理局必须制定对于矿山资源的保护和管理规划，针对矿山的地质环境和具体保护措施做出详细方案，如地质灾害的预防和控制和土地复垦,应使用作为恢复的基础和恢复矿山地质环境的批准后的规划演示[4-7]。也需要对采矿企业进行情况监察，矿山开采和改建实行责任制，确保矿山开采行为安全、环保。

4 结语

基于大量的阅读和分析相关领域的研究成果，本次研究虽然充分进行了实地考察和对勘测情况进行重点分析，但还缺少对相关勘测数据的二次检验和核实，希望相关人员在进一步对矿集区进行地质灾害评估的过程中充分考虑这一问题。