矿山地质灾害治理方案研究论文

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　　摘要：固体矿产资源开发利用的过程中，一定程度上改变了采矿区中心地带地质结构，从而易诱发一系列岩、水、土等地质环境及生态环境问题。致使采矿区及周边地带发生塌陷、崩塌、滑坡、突水、泥石流及侵占农田等环境地质灾害，还会诱发空气、土壤、水源污染及地表景观破坏等问题。在开采过程中实施矿山地质环境的保护与治理恢复工程，使开采活动和地质灾害治理工作同步进行，有利于预防矿山开采对地质及生态环境造成重大破坏性后果，有利于提高矿山地质灾害治理的效果，有利于后期废矿复垦及再开发。本文第一部分阐述了矿山地质灾害治理方案研究的背景、目的及意义；第二部分介绍了矿山地质灾害及治理相关的概念；第三部分详细探讨了矿山地质灾害的治理方案。旨在为矿山地质灾害的治理工作及方案实施提供一些参考思路。

　　关键词：矿山；地质灾害；治理工程；生态恢复

　　1研究背景、目的及意义

　　我国矿产资源类型丰富、矿床多样、储量丰富、分布范围广，已探明的矿山资源中世界第一的金属矿产资源有钨、锡、锑、稀土、钽、钛，已探明储量能源的矿产有石油、天然气、油页岩、铀、钍、地热等，已探明的大多数非金属矿产资源中有许多储量位居世界前列，品质丰富。矿产资源在地域分布上存在储量、种类、品质等方面的差异，但在储量上整体呈现西多东少、北多南少的格局。西北地区矿产资源类型多样、储量丰富、品质优良，优质矿分布较为集中，但区域生态环境相对脆弱。截至2022年底，仅甘肃省已经觉察的各类矿产就有173种，占全国已觉察矿种数的74%，已经查明的资源储量矿种多达98种，包括非金属矿53种、金属矿产36种、能源矿产7中、水气矿产2种。目前，已列入《甘肃省矿产资源储量表》的固体矿产地多达902处，包括小型矿床710个、203个中型矿床、79个大型矿床。根据《2022年全国主要矿产资源储量通报》统计，已查明的资源矿产中位列全国第一的矿产有10种，位列全国前5的有30种，位列全国前十的有58种。2022年又新增一个已查明资源储量的钛矿种，已探明有39个矿种资源储量发生了变化，较2021年资源储量增加16种。从甘肃矿产资源分布情况来看，甘肃地区将是我国未来矿产资源实施开采活动的重点地区之一。甘肃省大部分地区地处黄土高原，部分地区地处黄土高原和青藏高原交界处，全省地层发育齐全，地质构造复杂，具有多个不同类型的构造体系。土体类型主要为砾质土、沙性土、粘性土。根据陆质构造和岩土体类型，甘肃工程地质可以划分为5个区域：①阿尼玛卿山—西秦岭工程地质区；②陇西、陇东黄土高原工程地质区；③阿尔金山一—祁连山工程地质区；④河西走廊平原工程地质区；⑤走廊北山工程地质区。其中前两个区域黄土高原表层构造发育不完全，地表侵蚀严重，挽近活动断裂，泥石流、滑坡发育及水土流失严重。其他区域或有断裂活动、表层断裂不发育、或基岩风化剥蚀强烈。全身地表地貌由岩土体类型决定了其脆弱性，而工程地质的复杂性决定了该区域矿山开采活动易受系列性影响较大，同时也决定了甘肃地区矿山开采活动对地质结构及生态环境将会产生巨大的影响，且易诱发泥石流、滑坡、崩塌、水土流失等地质灾害及生态环境问题。甘肃地区生态环境的脆弱性及矿业经济的发展的必然性对矿山地质灾害的治理提出了较高的需求。研究矿山地质灾害质量方案的目的在于分析矿山地质灾害治理思路，从而提出有效、科学的治理措施。研究该课题对于因地制宜的提升矿山地质灾害治理水平有着重要的意义。

　　2概念界定

　　2.1地质环境治理

　　地质环境治理是针对不同地区因不同地质条件、气候及水文等条件差异而形成的不同类型的地质环境条件或地质灾害类型相关的地质环境问题进行治理和相关问题的解决。如边坡失稳、泥石流、地面沉降、土壤荒漠化、岩溶塌陷等。通过地质环境治理，来最大程度的减少或消除地质灾害隐患及其影响，恢复环境。

　　2.2矿山生态修复

　　矿山地质环境生态修复指对矿山区域内土壤环境、地下水、边坡与山石采场采用适合的生态修复技术进行生态修复，以达到改善矿山区域内生态环境的目的。

　　2.3边坡与山石采场生态修复

　　边坡和山石采场的生态修复旨在利用生态修复技术对边坡进行加固和增加植物根茎与土壤之间的附着力，以提高坡面的抗冲刷能力。目前，国内外主要的边坡和宕口生态修复技术包括建立人工植被、植被带、液压喷播、客土种子喷播工程、框格工程、网袋工程、植被型多孔混凝土护坡、OH液植草护坡、厚层基质喷播等。

　　3矿山地质灾害治理方案

　　3.1工程地质概况

　　甘肃岷县地处西秦岭成矿带，其地质条件符合成大型矿床的条件。截至2022年夏，已探明的矿产资源有金、锑、铅、锌、花岗岩、石灰石、红柱石、大理石等。目前，境内已分布有崖湾、锁龙、鹿儿坝、多纳、禾驮、岷礼南北两条金矿带和马坞5个矿区。维新乡山多川少，境内多分布黑土，土体疏松、结构松散。岷县维新乡元山沟水系属与洮河支流，地貌属高原形态，地形为侵蚀切割山区，山体之间海拔相对高差在400m~1000m之间，山势陡峻、沟谷深、浅切割、中度侵蚀，山坡为沉积、残积及第四纪薄层风积黄土覆盖，水土流失严重。2012年5月10日傍晚，岷县发生大范围冰雹及强降水，其出现比较集中的降水情况，且该县出现了较大范围的灾害影响，部分地区还伴有地质灾害的出现，出现了一些矿区遭到破坏的情况，对矿企以及附近的居民造成了经济和自身的严重损害。其中元山沟为泥石流重灾区之一。

　　3.2地质灾害形态分析

　　3.2.1地质灾害主要类型

　　元山沟流域形态呈树枝状，中上游支沟发育，泥石流流域面积26.6km2。元山沟主沟道总长11.7km，沟头始于大湾山，沟道海拔最高点3200m，沟床坡降67.2%。根据甘肃省有色地勘局2013年提交的地质灾害报告中地质灾害的形成、运移、堆积特征，元山沟流域分为形成区、流通区、堆积区。

　　(1)形成区。该区域由于汇流区域大，成为水动力的形成和地质灾害的产生的基础条件。主沟沟谷呈“V”字形，沟床宽3m~10m，支沟发育，弯道多。沟岸呈岩质斜坡，节理裂隙发育，

　　表层风化严重，表面有较厚的残破体覆盖层。

　　(2)流通区。该区域处于沟谷中、下游主沟道地带，长约4.4km，宽度40m~100m，面积约1.94km2。沟道较曲折、狭长，两侧谷坡较缓，坡度＞25°，小于＜40°。沟道侧蚀、下切蚀显著。

　　(3)堆积区。该区域地处沟口，面积0.70km2，地貌扇形形态显著，扇长约1.10km，堆积明显。扇形前缘有洮河冲蚀现象，沟道内呈显著的淤积形态，排洪能力弱。维新乡政府就坐落在扇形堆积区。

　　3.2.2地质灾害形成过程及发展特点

　　(1)形成过程。主沟中游及上游一些较大的支沟受常年雨水冲击导致沟坡两侧土体松散物质发生水土流失，堆积在沟内。暴雨情况下水动力加剧，水体对坡面土体的冲刷作用加剧，水土流失严重，大量的表层残破堆积层及松散物质沿陡峻沟坡流动，且冲蚀及集中冲蚀、汇入，致使水土固液发生混合，流量、势能、动能持续增大，最终以大规模淤积物形态急速冲出沟口，形成加大规模的泥石流。

　　(2)发展特点。①流动特点。元山沟泥石流灾害发生前后呈微弱的连续性流动。暴雨发生后，山洪携泥沙从陡坡流下汇集于沟内，并在沟内向外急速泄出，声势沉闷。泥石流形态呈“稀粥状”，流量随降雨增大和降雨时间延长有加大趋势。后期随着降雨变小，流量和流速逐渐变小，直至山洪停息。②堆积特点。元山沟泥石流地质灾害主要以沟内泥沙堆积为主，沟口堆积薄弱，颗粒均匀。中上游因山体坡度较大，矿物堆积物少。下游沟床坡度平缓，泥石流冲出沟口后水动力降低，固体物堆积量大。元山沟沟口出挖坑勘查结果显示，沟口处堆积约5m，从剖面可看出含砂矿物堆积物有垂向层间分布特征。

　　3.3治理原则、目标及任务

　　3.3.1治理原则

　　针对元山沟矿山地质灾害—泥石流，在治理上遵循因地制宜的首要原则，在元山沟现有的地形地貌形态及矿山地质灾害类型分区基础上统一规划、合理布局，坚持以人为本、突出重点、分区治理、针对性实施的基本原则，在矿区统一规划、生态环境恢复、土地复垦、成本控制、技术可行的基础上坚持消除地质灾害、多功能兼治的实施原则，体现环保性、生态性、经济性、安全性、高效性治理原则相结合的综合治理原则。

　　3.3.2治理目标

　　通过对元山沟矿山地质灾害的综合治理和生态修复，最大程度的预防水土流失，防止元山沟地质环境及土地资源破坏，减轻或消除泥石流、滑坡隐患，一定程度上改善治理区域地质环境、生态环境系统，确保人民生命安全和财产安全，并为治理区域居民创造一个相对宜居的环境。通过对元山沟区域矿山地质灾害的综合治理，以促进治理区域内自然环境、生态系统的平衡，促进人与自然的和谐发展，促进当地社会经济健康可持续发展。

　　3.3.3治理任务

　　根据元山沟矿山地质灾害勘查资料，该区域地质灾害发生及逐步增强的原因如下，①元山沟山体相对高差大，坡面坡度大；②坡面表层为风化板岩残积体覆盖层，土体破碎松散；③新构造运动抬升，沟谷正处于青壮年发展期；④沟道两侧坍塌体发育，矿山固体松散物质储量丰富；⑤沟道坡面坡度大，坡积层后；⑥沟道侧蚀、下切蚀严重；⑦沟岸稳定性差，增加了沟道底松散物质的补给；⑧元山沟地处地质强震区，频繁的地震活动加剧了区域内陆质结构的扰动，加速了对该区域内矿山地质灾害的发生。根据元山沟矿山地质灾害的形成原因，笔者认为矿山地质灾害治理的目标任务在于防止中上游固体矿物质及松散物质的冲刷和向下游流动，进行区域内植被恢复、土地复垦，减缓泥石流的发生或减轻泥石流发生等级。

　　3.4治理方案分析

　　3.4.1方案一

　　结合原因及矿山地质泥石流发生的特点，制定工程治理方案。方案设计内容参考如下，①清理下游沟道内堆积的松散堆积，疏通沟道，改善沟道泄洪能力，预防沟道口拥堵发生泥石流漫进沟道两侧居民区的问题；②及时疏导主沟道的泥石流，向下游开挖沟道引入洮河，预防泥石流损坏洮河两岸建筑、农田及公路等，造成两岸居民区及矿区经济受损的问题；③在沟道口上游修建双层拦挡坝，阻拦矿山边坡被雨水冲刷而下的矿物质固液混合体的动能，减轻矿山地质灾害的危害程度；④加强边坡与山石采场生态修复；⑤加强元山沟中上游林业建设，增加中上游植被面积，预防中上游水土流失，控制泥石流固体物质留向下游的量。

　　3.4.2方案二

　　结合原因及矿山地质泥石流发生的特点，制定搬迁避让+矿山工程治理方案。该方案主要针对局部受矿山地质灾害严重且居民较多的矿区。泥石流具有极强的流动性，且发生较大暴雨时泥石流水动能较大，流动速度快，容易造成重灾矿区及其周边建筑受损及配套设施掩埋挤占，对矿企及居民经济损失有极大的威胁。基于此，局部堆积区受威胁最严重的居民采取整体搬迁，在此基础上设计针对性的工程治理方案。方案设计内容参考如下，①必须对受到威胁的居民13户进行整体迁移，因为此地区属于堆积区，灾害较为严重；②对堆积物进行清理，对沟道进行疏散，进而使得沟道泄洪水平获得提升；③在沟道下游新建排导渠，长度约700m，用于对主沟道矿体堆积物及时排导，引入洮河；④在沟道中上游新建四座拦挡坝，拦挡固体物质，控制固体物质向下流入的量，减轻矿山地质泥石流灾害程度；⑤加强边坡与山石采场生态修复；⑥进行中上游植被恢复，增加绿植、林木覆盖面积，控制上游水土流失问题。

　　3.4.3两种治理方案的比较

　　方案一和方案二在矿山地质灾害治理工程设计上具有相似性，而方案二是对方案一的升级。方案二是针对受堆积物威胁严重的局部区域安排整体搬迁的设计，前期成本较高，但长远而言便于整体规划和安排，且从防灾减灾的视角分析，整体搬迁重灾区的居民长远的经济效益、社会效益和生态环保效益更高。

　　在矿山地质灾害治理工程设计上，两种方案都采取了疏导泥沙、引入洮河、增加绿化、新建挡坝的设计，用多途径从源头至泥石流沿途，到泥石流落脚地多个环节，都加强了矿山地质灾害的治理，具有较好的防灾减灾效果。方案二的整体搬迁避让设计虽然在实施上具有一定的难度，但长远而言整体搬迁避灾的经济效益、社会效益、环境效益更加突出，重点突出了对局部受泥石流堆积物质威胁严重的长远避灾考虑。考虑到搬迁成本和居民安置土地征用，整体搬迁不适合大范围实施。从生态环境方面考虑，方案二新建挡坝数量较多，对生态环境的破坏较大，且挡坝无法从根本上解决中上游水土流失的问题，因此在这一环节有待优化。

　　3.5治理措施

　　根据对两套治理方案的分析，并对矿山地质灾害治理措施总结如下，①加固边坡，重视边坡生态修复，从根源上预防沟道坡面松散物质被雨水冲刷而发生水土流失和流向沟道堆积的问题；②在沟道底部设置滑坡体挡坝或挡土墙；③对废弃矿山实施地质环境治理和矿山生态修复。

　　4结语

　　综上所述，矿山地质灾害方案的设计必须遵循因地制宜的原则，结合矿山地质灾害发生区域地质灾害发生的类型、特点、频次、地质构造、水系等因素，进行统一规划、合理布局、突出重点、重视源头，才能达到标本兼治和维持地方经济可持续发展的目标，实现经济效益、环保效益、社会效益的同步发展。

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