探讨矿山地质灾害防治基本原则及模式

郭建华

（河北省地质工程勘查院，河北 保定 071051）

1 矿山泥石流地质灾害危害性及防治困难点

矿山泥石流地质灾害是造成矿山基础设施损毁的主要灾害形式，因地质灾害带来的经济损失巨大。基于此，在规划设计矿山工程时，要充分调查泥石流发生机理，对矿山地质灾害防治开展分析总结分布、针对不同作用机制下的泥石流应对应不同的防治模式和措施。在地质灾害多发区域开展有大量的泥石流治理工程，成效较好。但在泥石流防治上也面临一些困难点，主要体现在以下几点：第一，受区域地貌地势差异影响，山区泥石流的强度不同，流体的冲击力及粘度也各有差异，由此导致山区泥石流成灾方式不尽相同。第二，地质灾害在运动规律上有其复杂特殊性，在防治地质灾害时需要对症下药，如防治措施不加细分，防治效果难言满意。第三，地质灾害防治方案不够完善或成熟，泥石流防治经验模板套用问题较常见[1]。

2 矿山泥石流地质灾害工程防治原则

矿山泥石流地质灾害工程防治在开展过程中需要遵守防治原则，不能一个模板重复套用[2]。在确定防治原则时主要参考以下要素：第一，矿山工程属性；第二，泥石流危险性指数，如泥石流的活动特征及规律。在划分泥石流危险指数时，主要参考泥石流灾害危险性评估及潜在泥石流危害性评估。针对已经发生的矿山地质灾害灾害，结合实际规模及实际造成的损害确定其危害性等级，对于潜在的矿山地质灾害危害性主要以单沟活动性为依据。以上两个要素进行综合后，在区域地质灾害防治原则的使用上，应侧重泥石流危险性评价，即泥石流具备的致灾能力、规模、频率等。具体而言，根据不同危险性程度需采用的防治原则如下。

2.1 高危区域地质灾害的防治原则

高危区域泥石流沟如存在于矿区施工范围内，应在规划设计路线时尽量加以避让，如确需穿越，可避让泥石流危害较为严重的区域，对路线进行部分修改。需要大面积避让泥石流灾害时，可以在路线设计上采用多次跨河方案，对路线内较大概率发生泥石流危害的路段进行隧道穿越设计，或者在平坦河岸处选线。尤其是在等级规格较高的区域路线规划上，既要考虑技术性，同时又要在能够规避风险的基础上提高经济性[3]。而涉及到中等级及低等级区域地质灾害防治，选择绕避设计方案时要在经济及技术条件下进行，如不具备条件，可以划分出泥石流灾害最为多发的路段，做好矿山地质灾害监测及预警，对这部分路段重点监控。

2.2 中危区域地质灾害的防治原则

矿山工程需要穿越中等危险属性的泥石流沟，在防治上也可采用路线局部调整或规避的方式，例如选用桥梁来对泥石流多发区进行跨越避让。泥石流堆积扇面如果覆盖了公路路线，或者因客观因素矿区通行路线必须选址于泥石流堆积扇面部位，此时可以选择泥石流堆积扇的缝隙处进行分散设桥，也可测量泥石流活动较弱，灾害发生时间较为规律的部位进行架桥或凿隧。在中危区域地质灾害防治上，也需要根据等级来确定具体防治方案，如等级高，首选高架及隧道形式，如等级不高，在满足技术条件及经济性的前提下可以使用大桥设计方案，如以中小桥涵过水方式。此外，针对中危区域地质灾害防治，还需要采取必要的辅助手段，如增设可以起到泥石流拦截作用的工程等。

2.3 轻危地质灾害的防治原则

矿区内通行路线设计上如果穿越区涉及到泥石流灾害，但相比而言不具有过高的危险等级，泥石流活动较为稳定，同时能够有效防治泥石流沟时，在路线上应首先考虑经济性。此时可以合理测量路线的宽度及标高，预留泥石流活动的安全空间或拦截区。在泥石流扇区进行跨越时，可以采用大中桥方式，如所设计路线等级设定为中等级或低等级，可以采用中小桥涵过水的方式。低危公路泥石流方式需要突出方案的经济性表现，同步加设泥石流拦截处理配套工程。

3 矿山泥石流地质灾害工程防治模式探讨

泥石流本身具备的特性是造成公路泥石流危害的首要因素，如泥石流沟类型特点、泥石流性质、公路所处区域与泥石流沟之间的空间关系等，因公路所在区域泥石流自身因素特点不相同，在矿山地质灾害工程防治模式上需要因地制宜。

3.1 结合矿区地貌因素选择正确地质灾害防治模式

矿山地质灾害的形成与山区沟谷地貌因素息息相关，根据沟谷地貌的不同特征，泥石流可以分为沟谷型泥石流、坡面型泥石流。坡面型泥石流在形成及运动上主要处于同一个坡面，一般不具备过大的泥石流沟流域。沟谷型泥石流在构成上主要包括了形成区、流通区及堆积区，各区有明显分割，泥石流沟流域面积大。

在坡面型泥石流防治上，矿山建设规划时，应结合实际情况优选防治模式，较为常用的模式有：明洞穿越、线路迁移、桥梁跨越、过水路面等几种。明洞穿越模式根据坡面泥石流沟的汇流特点而定。此外，泥石流堆积扇体大，坡度陡的区域也以明洞穿越为主。线路迁移模式适用于危害路段比较狭长，坡面泥石流沟通不明显的情况。如采用线路迁移模式，应在线路迁移处，即基础设施与坡面泥石流交汇部位设置防护工程，如丁坝等，对坡面泥石流冲击性进行消解。桥梁跨越模式主要是对泥石流沟进行跨越，如在泥石流能够稳定流通的区域或冲切沟分布较为集中的区域等设置桥梁。这一模式在高等级基础设施中较为适用。过水路面模式主要是选择在矿山基础设施与泥石流交汇部位设置混凝土抗侵蚀处，对泥石流进行清淤。

在沟谷型泥石流防治上，可供选择的防治模式有：单一排导、排拦结合、沉砂排导、过水路面等几种。其中，单一排导模式适用于中等级基础设施，不仅用于泥石流防治，在其他灾害防治上也较为有效。此模式将排导槽进行立体交叉，设置在基础设施及地质灾害发生的交汇部位，通过排导槽在基础设施内侧将泥石流排至设施外侧部位，降低泥石流的危害程度。但大规模大面积的泥石流裹挟大颗粒泥土时，不宜采用这一模式。排拦结合模式在中等级及高等级矿山基础设施中常见常用，如泥石流带有大颗粒及砂石，发生规模及流经面积大，使用单一排导方法防治效果不佳，此时通过排拦结合，一方面发挥排导设施工程的优势，另一方面设置附属工程，如拦坝于泥石流沟流通区，能够起到泥石流砂石等物质的拦蓄作用，使剩余小颗粒泥石流能够经由排导槽泄出。沉砂排导模式结合了沉砂法及排导法，在中等级设施中可以选用，该模式下，侧部一般具有平坦地势，泥石流也不具备较大的沟道纵坡，如单纯采用排导槽进行排导，容易导致泥石流出现停淤问题，对矿区周边居民出行造成危害。采用沉砂与桥涵组合方式，能够借助桥涵作用分流泥石流，然后将剩余泥石流截停在沉砂池，然后由基础设施养护人员进行清淤[4]。过水路面模式与坡面型泥石流防治中的做法大体相同，配合路面防冲刷及清淤保通方式处理泥石流。

3.2 结合流体粘度因素选择正确的防治模式

根据流体粘度主要可以分为稀性泥石流及粘性泥石流两类。据此，应在对泥石流容重加以分析判断的基础上，根据其不同粘度属性选择相应的防治模式。

在稀性泥石流防治上，其主要具有强紊动性，阻力小及下切作用明显等特点。对此，可以采用排导及拦挡相结合的方式，将排导工程设置在泥石流沟道，然后对泥石流沟床容重进行分析，使用窄深排导槽对稀性泥石流进行排导疏浚。此外也可以在冲沟部位架设桥涵，借助桥涵的作用实现泥石流排导。在粘性泥石流防治上，由于泥石流以黏稠泥浆形为主，自身带有极强的侵蚀性，对公路危害较大。在防治上可以采用排拦相结合的模式，以排为主，辅之以拦，但如果泥石流规模过大，应借助桥隧跨越的方式进行绕避。在粘性泥石流的排导纵坡值等数据参数的获取上主要结合容重因素确定。由于粘性泥石流的超强腐蚀作用，在设置排导槽时应选用梯形或矩形，注意加宽排导槽，在排导槽上加设抗腐蚀材料。针对粘性泥石流不宜采用弯道排导方式，以免降低排导速率。如遇到大型粘性泥石流，可以在泥石流流通区设置拦砂坝，对泥石流的流量峰值进行控制[5]。

3.3 结合矿山地质灾害的成灾形式选择合理的防治模式

堵河型、淤埋型及冲毁型共同构成了矿山地质灾害。在具体选择各种类型防治模式时，主要把握如下几点。

针对堵河型灾害，其在短时间内的流量较大，裹挟的砂石等固体物质总量多，容易对主河造成堵塞，从而对矿区周边基础设施造成冲击，导致周边路基等部位被强力侵蚀。对此，在防治上，应结合矿山地质灾害的危险范围，采用绕避方式避让大流量流体侵蚀。如无法绕避，可以采用拦排方式对大颗粒泥石流物质进行拦截，削弱流体流量峰值[6]。在排导槽设计上，应使其高于主河洪水位的出口高程，基础在沟床下进行2m嵌入，将排导出口纵坡角设定为10%。针对淤埋型地质灾害，主要由于矿区周边基础设施在设计时没有设置大的排泄断面，排导比降不大。在防治上，可以设置加较窄深的排导槽，加快流体的排泄速度[7]。对淤泥严重区域，采用明洞及排导结合方式进行排泄。针对冲毁型地质灾害，其带有极大的破坏性，对矿区周边基础设施及附属设施能够带来毁灭性结果[8]。在防治上，应设置较高跨度的桥涵，桥涵单跨应能够越过泥石流沟。也可以将桥墩设置在沟床部位，通过多跨及拦挡形式，对流体能量加以削减。

4 结语

矿山地质灾害工程防治关系到矿山开采年限，在选择具体的防治模式时，应遵循防治原则，充分结合地质灾害防治标准，安全要求及地质灾害活动特性，精准施策，对不同危险等级的地质灾害采用相应的治理措施。与此同时，对地质灾害的活动规律应加强预防及监测，引入信息化手段方式，使矿山地质灾害危害程度降到最低。