甘肃西成铅锌矿区矿山地质灾害的灾变机理及治理效果评价

甘肃西成铅锌矿区是西和县至成县众多铅锌矿山的统称，位于甘肃省陇南地区，东起徽县洛坝，西至西和县洛峪，东西长85km，南北宽15km，面积1275km²。随着矿产资源大量开采，地质环境、生态环境遭到了严重的破坏，曾发生多次滑坡、泥石流等地质灾害，对矿山和当地村镇造成了严重的财产损失，甚至威胁着矿山员工和村镇居民的人身安全，严重影响了资源开采企业的可持续发展和当地的经济发展。因此，分析当地矿山地质灾害的灾变机理，实施矿山地质灾害治理工程势在必行。

1 矿区地质环境

1.1 气象水文

矿区属暖温带半湿润气候，年平均气温为11.9℃，相对湿度74%，年平均降水量633.7mm，年平均蒸发量1149.0mm。按不同保证率各典型年资料计算，降水量连续4个月最大降水量多在5～8月，或7～10月，年内分配极不均匀。强降雨具有局域性、高强度的特征，是诱发泥石流、滑坡的主要因素。

境内河流属长江流域嘉陵江水系，矿区地表水系主要河流有永宁河、麻沿河、东沟河、长丰河、南河、犀牛江、洛河和漾水河等。地下水类型主要为基岩裂隙水和碳酸盐岩岩溶裂隙水。

矿区土壤主要为山地棕壤土、褐土，成土母质主要为残积、坡积物及黄粘土，厚一般为10cm～50cm，适宜植物生长，植被良好，随着矿产资源长期采矿活动对部分植被覆盖坡体的剥离、采矿弃渣对植被的埋压及采空塌陷引起的日趋频发的崩塌、滑体等对植被的破坏，使目前矿区内植被覆盖率明显降低。

我吓得不轻，跳下树就要走。眼睛一瞥，发现纸团上有字，什么字却辨认不出来，心想，我何不把纸团取下来瞧瞧？

1.2 地形地貌

矿区内土体按成因类型和土体结构可分为一般土和特殊土两大类，一般土主要为冲洪积砂卵石、碎石、粉土；特殊土主要有残坡积碎石土、崩滑碎石土、人工堆积矿渣等，矿渣体土石混杂、粒径大小悬殊，结构松散零乱，孔隙大、透水性强、压缩性高，物理力学性质极不稳定。

“Surely, he was not as big as this?” she asked again, puffing herself up with all her strength. But the young Frogs kept saying that the monster was much, much bigger than her. She continued to puff herself up,and in the end she puffed herself up so much that she7)burst.

1.3 地质构造及新构造运动

1.3.1 区域地质构造

矿区主要构造呈东西走向，褶皱发育，以王家山向斜为主。

矿区内断裂构造发育，主要为东西向，其次为北东～北北东向。不同岩性的接触面上有层间断裂发育。

矿山滑坡主要发生在露天采场、废弃石（矿）渣堆放区、矿区道路等区域。

矿区新构造运动极为活跃，特征为：以大面积隆升为主，而汇水又使得沟谷迅速下切，形成起伏强烈的流水及重力侵蚀山地地貌，沟谷窄深，沟壑密集，峰尖坡陡。为滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害的形成奠定了基础。

矿区位于天水地震带，1900年以后活动频率低，参考《中国地震动参数区划图（GB18306—2015）》及《建筑抗震设计规范》，并根据汶川大地震后新的地震烈度区划,矿区地震基本烈度为Ⅷ度，为设计地震分组第二组，属区域地壳较不稳定区。

1.4 岩土体类型及工程地质条件

无论如何，随着村庄掌握一定的资源分配权，对村社权力规范使用的要求也随之而来。我们将在第五部分来讨论这个问题。

如图5所示就是空气流量计测量数值偏大时的燃油修正值与发动机转速之间的关系。不管发动机转速如何变化，混合汽均过浓，就像在正常数据中叠加了一个常数。遇到这种情况，一般需要借助其他状态下的数据进行综合分析。最有效诊断方法是做空气流量计的无风测试，即：在发动机停机后读取空气流量计的静态数据。正常情况下，静态测试数值为0.14～0.18g/s,如果过大或过小，则说明空气流量信号存在偏差。

1.4.1 第四系松散软弱岩层工程地质条件不良区

矿区工程地质条件大致分为三个区：

矿区位于秦岭山系西南山区的徽成盆地中部，总地势西北高东南低，区内地貌以构造侵蚀中山地貌和侵蚀堆积河谷地貌为主，构造侵蚀中山地貌是区内主要的地貌类型。中山区地形复杂，山脉总体走向近南北向，其峰岭尖耸，山势雄伟，山坡陡峻，沟壑密集、沟谷深切，部分地段基岩裸露，山峰海拔多为1600m～1700m，山坡体相对高差多在300m～400m之同，坡度大部为35°～55°，个别地段发育坡度在70°以上的陡立基岩崖体。本区山脊多呈鱼脊形或鼻梁形向各河沟谷倾伏。主、支沟沟谷狭窄呈V型，切蚀强烈、沟道纵比降较大。

矿山泥石流的发生与矿山开采活动密切相关，矿区一般地处构造侵蚀中山地貌，山势陡峭，地形复杂，山坡陡峻，沟壑密集，河（沟）谷狭窄，多呈漏斗状，这就为泥石流发生提供了良好的地貌条件。采矿活动时将大量废弃石（矿）渣顺坡或沿沟道无序堆放，占用沟道，堆积的废渣以碎石土为主，稳定性差、保水性差，遇强降雨天气，短时间内大量降水涌入，为矿山泥石流提供了丰富的固体物质。山体残坡积层剥离失稳，极易发生滑坡，成了泥石流的诱发因素，为泥石流的形成提供了物源条件。由此可知，对矿产资源无序开采，大量废弃石（矿）渣堆积，破坏地表植被与生态，破坏山体稳定性，无疑是泥石流产生的重要因素。

根据本工程的地质特征和地下壁板桩的成槽要求，选用一台中联ZDG360液压抓斗机作为本工程的成槽设备，最大成槽宽度1.2 m。选用100 t吊机和200 t吊机各一台，其中200 t吊机作为起吊钢筋笼的主机，100 t吊机作为起吊钢筋笼的副机，详见表1。

中泥盆统西汉水群第五岩性段，岩性主要为变质砂岩、条纹状大理岩、绢云母片岩夹变质砾岩；西汉水群第六岩性段，岩性主要为薄一厚层灰岩、钙质砂岩，夹千枚岩、粉砂岩；安家岔组，岩性主要为黑云石英片岩、二云石英片岩、大理岩、黑云方解石英片岩等。

该套岩组干容重27.1KN/m

～28.1KN/m

，单轴干抗压强度60MPa～220MPa，软化系数0.40～0.93，内聚力0.3MPa～0.7MPa，摩擦角50°～87°，其中的灰岩、变质砂岩、大理岩、石英岩致密坚硬、节理裂隙发育，抗风化能力较强，强度高、吸水率低；而各种片岩风化强烈，裂隙发育，力学强度总体较低，在高陡斜坡段，片岩在各种表生作用下首先破坏后，其上部陡倾裂隙发育的硬岩由于失去底部支撑，极易产生弯曲～拉裂变形破坏，形成崩塌，这也是陇南地区产状高陡的基岩山区段多发崩塌、滚石、危岩的重要原因。工程地质条件较差。

1.4.3 坚硬岩浆岩工程地质条件优良区

在矿区西侧东河谷坡下部小面积出露的花岗岩，除表层及断层处较破碎外，岩石致密坚硬，抗风化能力较强，强度高、吸水率低。该套岩组干容重23KN/m

～28.8KN/m

，干抗压强度208.0MPa～252MPa，软化系数0.87～0.92，内聚力0.03MPa，摩擦角70°～80°。工程地质条件优良。

1.5 人类工程经济活动特征

人类工程活动主要有：削坡修路；露天采矿；矿渣堆放；生产建筑；尾矿坝等。

2 地质灾害类型及灾变机理

根据调查，矿山崩塌多发生在露天采矿中，由于露天采矿时开挖山体表面残坡积层、爆破岩体，导致岩土体松动，坡体自然平衡条件被破坏，形成高陡不稳定边坡及危岩体；修建矿山道路多釆取开挖坡脚或爆破岩质坡体下部等手段，从而导致岩土体松动，斜坡自然平衡条件被破坏，形成了不稳定边坡和危岩体。危岩体、不稳定边坡在暴雨、地震及爆破采矿等不利工况时及易发生突然崩塌，危岩体坠落，对行人和过往车辆造成严重伤害。

2.1 崩塌及灾变机理

矿山地质灾害类型主要有崩塌、滑坡、泥石流及地面塌陷等。

2.2 滑坡及灾变机理

1.3.2 新构造运动与地震

在露天采矿过程中，大面积开挖山体表层残坡积层、爆破岩体采矿，破坏了山体原有土体和岩体的稳定性，未采取支护加固措施，导致矿山的土体、岩体发生松动，极易发生牵引式滑坡。影响露天矿不稳定边坡的主要因素有岩石的组成、岩体的结构、频繁爆破采矿和其他因素。废弃石（矿）渣堆区是人为将采矿产生的废渣顺坡或沿坡脚一带无序堆放，渣堆结构松散，主要成分以碎石土为主，碎石土土石混杂、粒径大小悬殊，结构松散零乱，孔隙大、透水性强、压缩性高，物理力学性质极不稳定。废渣堆大多都未修建拦挡及安全设施，稳定性差、保水性差，坡面无法自然生长植被，对当地的生态环境影响较大，也易发生滑塌。矿区废弃石（矿）渣堆积区的滑坡，大多都是因为废弃石（矿）渣堆放位置不当，长时间堆积导致体积过大重力增加，缺乏相应的支撑拦挡措施，遇到暴雨、地震等不利工况时，废渣堆积区极易发生滑坡，给矿山生产和员工生命财产安全带来极大的损害。

2.3 泥石流及灾变机理

1.4.2 软硬相间层状、薄层状碳酸盐岩等岩组较差区

1.精英赛分为婚纱与艺术、商业儿童和生活纪实三类，婚纱与艺术类包括婚纱摄影、艺术人像、人体摄影、时尚摄影等类别；商业儿童类为商业类的儿童人像；生活纪实类主要为在生活现场拍摄的各类人像摄影作品，此类拒绝电脑创意加工的作品。

如厂坝铅锌矿区的柒家沟泥石流（见图1），大量废弃石（矿）渣堆积于柒家沟内，流域面积610hm

，流域形态呈“漏斗形”，相对高差696m，主沟长约4.0km，呈NE～SW向展布，主沟平均纵比降130‰，属沟谷型泥石流沟，其沟谷狭窄呈“V”形，沟坡陡峻，谷底宽2.5m～15m，沟坡坡度40°～70°。支沟发育，沿主沟呈树枝状分布且多与主沟向下游斜交。沟口为东河Ⅰ级阶地，地形平缓，为矿山企业建筑、部分居民房屋及县乡公路用地。据调查访问，每逢暴雨，柒家沟均会爆发泥石流，平均3～4年即发生1次。

2.4 地面塌陷及灾变机理

露天采矿和密集巷道采矿区域经常突发地面塌陷，主要原因是由已经关闭的滥挖滥采的众多探矿采矿巷道，不规范采矿形成大量的采空区，随着露天开采施工面降低，施工面与废弃采空区的距离缩小，加之地下水位降低，孔隙增大，导致岩体的承重能力改变，当岩体承重能力不足时就会造成地面塌陷。由此可见，地面塌陷是因为长期不规范采矿形成大面积地下探矿采矿巷道及采空区，岩体无法承重地表压力，从而导致了地面塌陷。因此不规范开采矿产资源，是地面塌陷最大的诱因。

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3 地质灾害隐患治理措施

矿山地质灾害治理应本着和地质环境恢复治理相结合的原则进行。矿产资源开采活动形成的地质灾害，直接或间接地对采矿设施及员工生命财产安全构成了威胁，首先要保证矿山建设和员工等免遭地质灾害的危害，其次要兼顾矿山地质环境恢复治理，对存在地质灾害隐患的部位及时采用削坡减载、挡墙加固坡脚、格构锚固、坡顶砼硬化、修建截排水系统、覆土绿化、格构三维网喷播等措施进行治理。建立矿山地质灾害监测预警系统，健全专管机构和专职监管人员，加强监督管理。对早期不规范采矿形成的历史遗留矿山地质灾害隐患，按自然资源部对历史遗留矿山核查工作要求，严格核实地灾隐患，尽快实施地质灾害治理工程。对正在生产的矿山造成的地质灾害隐患，责成矿山企业及时实施治理工程并和绿色矿山建设相结合，达到防灾、减灾和恢复自然生态的目的。将采区建设成为环境优美，安全生产的绿色矿山。

从文本分析的角度来看，伦敦荒原般的城市镜像是一种修辞意义上的反讽叙事，作者麦克尤恩实际上是从“他者”的视角来描述镜子中的伦敦映像，城市的繁荣隐喻了人类中心主义在自然面前的自大，但是在自然法则的约束下，伦敦繁荣的人造景观却为读者映衬出了一幅反讽的荒原镜像，人类改造自然时的短浅目光以及面对自然报复时的无可奈何被深刻地暴露了出来。

3.1 矿山不稳定边坡地质灾害隐患治理措施

在采矿活动形成的高陡边坡及修建矿山道路形成的高陡边坡等地质灾害隐患点，首先进行削坡减载，放缓坡度，如坡体稳定性较差，为增加坡体的稳定性可采用锚杆（索）格构进行加固，在不稳定边坡坡脚处设置挡墙防护。在坡体修建截排水系统，以免地表水下渗，诱发边坡产生失稳变形。根据矿山环境的实际情况选择相应的绿化措施，使其和当地景观相协调。

如厂坝铅锌矿区对不稳定边坡的治理，采用的治理措施为坡面整理并对坡体进行锚索格构加固，对格构内的裸露面采用三维网喷播技术绿化。在不稳定斜坡坡脚处设置重力式混凝土挡土墙进行防护。在治理区设置了排水系统，便于降雨能及时排出。治理工程采用的措施为“下挡、中固、上护”的原则，既消除了矿山地质灾害隐患，又恢复了矿山地质环境的自然景观，达到了良好的治理效果。

3.2 矿山废石 （矿）渣堆地质灾害隐患治理措施

采矿活动形成的废弃石（矿）渣堆地质灾害隐患点，根据渣堆的自然形态，对废弃渣堆进行整理，使其坡体达到稳定状态，在渣堆边坡坡脚处按实际需要设置挡墙防护。在渣堆平整结束后，拉运客土覆盖于渣堆之上，覆土厚度大于0.3m，以利于植物生长，按当地的自然环境选用相适宜的绿化方式，如植树、种草等。地表设置排水系统，确保地表水顺畅迅速排出边坡体外，以免边坡汇水面积较大时，造成地表水下渗，诱发边坡产生失稳变形。

如厂坝铅锌矿区柒家沟渣堆治理。根据渣堆所处的自然地形，在尽量减小工程量的基础上，对其进行边坡整理。对ZD01渣堆采取上削下压的治理原则，起到稳固渣堆，减少泥石流物源的效果，渣堆坡体下部分层碾压夯实，覆土绿化，在坡脚处设置铅丝石笼挡墙。对ZD04渣堆采取上削下压的治理原则，起到稳固渣堆，减少泥石流物源的效果。为防止边坡遭受雨水的冲刷，稳固覆土效果，在坡面设置干砌石格构骨架。治理工程在各不稳定斜坡平台设平台排水渠及吊沟，在坡脚设置排水沟，在边坡治理工程区外围设置截水沟，形成一个完整的截排水系统，与已有排水系统衔接。

3.3 建立矿山地质环境监测预警系统

矿山地质环境监测预警是从保护水土资源、维护良好的地质环境、降低和避免地质灾害风险为出发点，运用多种手段和办法，对地质灾害成因、数量、强度、范围和后果进行监测，是准确掌握矿区地质环境动态变化及地质灾害防治措施效果的重要手段和基础性工作，开展地质环境监测预警对于贯彻相关法律、法规，做好防灾减灾，搞好地质环境管理工作具有十分重要的意义。

[5]喻忠磊,庄立,孙丕苓,等.基于可持续性视角的建设用地适宜性评价及其应用[J].地球信息科学学报,2016,18(10): 1360-1373.

监测预警工作是对矿山地质灾害隐患点和弃渣堆、地形地貌景观和土地资源影响和破坏的发展，以及治理工程施工和运行期间的可靠性、施工安全和防治效果进行监测，达到形成立体监测网；监测地质灾害的发展动态，对发展趋势做出预测，在灾害即将来临时提前做出预报，并及时通知人员撤离，确保人民生命财产安全。

4 治理效果评价

通过对矿山地质灾害治理及地质环境恢复治理工程的实施，将矿区不稳定边坡、废渣堆实施固坡措施及平整措施，在治理区整体表面覆土绿化，恢复植被，减轻水土流失，能有效地减少矿区自然灾害，达到防止泥石流、滑坡、崩塌等地质灾害的发生，保护了矿山和当地村镇的财产和人员安全。能有效遏制矿区生态环境持续恶化，恢复自然植被，降低水土流失，使矿区地质生态环境步入良性循环轨道，还当地一个安全和谐的生产生活环境，营造一个整体和谐、山川秀美的自然生态环境。

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