辽宁某菱镁矿山主要地质灾害及防治对策

­张 琦

­(辽宁省化工地质勘查院，辽宁锦州 121000)­

摘要：辽宁省某菱镁矿山是辽南镁质耐火材料原料主要基地之一。由于分散开采，造成采矿坑道多重叠交叉，地表井­口星布，矿山生态环境破坏严重。诱发的矿山地质灾害较为普遍，多处大面积出现岩石崩塌、采空区地面塌陷和地裂­缝灾害，致使矿区停采。对资源开发利用的安全构成了极大的威胁，在很大程度上严重制约了镁质耐火材料原料基­地的生产和发展，限制了该地区工、农业的可持续发展。矿山脆弱的地质环境条件和高强度、不科学的矿业开发活动­是诱发矿山地质灾害的主要因素。文章针对矿山的地质灾害特征进行分析并提出了相应的防治对策，指出了防治矿­山地质灾害应贯彻执行的方针政策。­

关键词：菱镁矿;矿山地质灾害;诱发因素;防治对策;辽宁省

文章编号：1003-8035(2006)01.0105—04 中图分类号：P642.2;TD862 文献标识码：A­

0引言

­辽宁省某菱镁矿山属大型矿山是辽南镁质耐火­材料原料主要基地之一。近些年，由19家矿山企业­进行开采作业，共计21个作业区。长期以来由于个­体采矿分散且高强度开发，各自为政，造成采矿坑道­多重叠交叉，地表井口星布，忽视生态环境保护与恢­复治理，管理体制不健全，监督执法力度不够，矿山生­态环境破坏严重，诱发的矿山地质灾害较为普遍。并­己存在多处大面积地表塌陷和地裂缝。矿区内露采、­硐采集中在一个相对较小的区域内，岩石崩塌、采空­区地面塌陷和地裂缝灾害共生组合出现，矿山地质灾­害严重，致使矿区停采，笔者于2004年对该菱镁矿区­进行了矿山地质灾害勘查和危险性评估，就矿区主要­矿山地质灾害、特征及诱发因素进行探讨分析，并提­出相应的防治对策。

1地质环境条件

­1.1矿区自然环境

­矿区属长白山系千山山脉SW缘，为下辽河平原­的低山丘陵地貌类型。最高海拔标高为矿区Sw部­342.05m高地，最低海标高为矿区SE沟谷，海拔标高­为160m。最大比高182.05m。地形坡度170～240。­植被不发育，岩石裸露。NE部季节性河溪(白NW向­SE流)距矿区600m，大气降水向北汇流于季节性河­溪，向南汇流于南沟，最终汇流于大清河。

­矿区地处北温带，属半干旱、温带季风型大陆性气候区。年平均降水量650～800mm，多集中7、8、9­月份，约占全年的60%，年降雨日数78～80d，年平均­蒸发量1400～1600mm，年平均气温8.5℃～11℃之­间，最高气温34℃，最低气温-26℃。

­1.2矿床地质特征­

矿区出露地层，除北侧的第四系坡积一洪积层­外，全为辽河群大石桥岩组，由北向南、自下而上可­分：­

下部白云石大理岩、千枚岩互层。厚度大于­160m。在白云石大理岩中隐伏赋存I号菱镁矿体;中­部白云石大理岩、菱镁矿体，偶夹千枚岩薄层，厚度­93～250m。为Ⅱ号菱镁矿体赋存层位;上部白云石大­理岩夹千枚岩，厚度大于275m。在白云石大理岩下­部，局部赋存III号菱镁矿隐伏小矿体。该矿区内，地­表未见岩浆岩体或脉岩出露。

­矿区内菱镁矿体计有3个，规模以Ⅱ号矿体为­主，其次为I号矿体，Ⅲ号矿体仅局部出现。

Ⅱ号矿体位于F1、F2逆断层之间。Ⅰ号矿体位­于F.逆断层之下，属隐伏矿体。Ⅲ号矿体位于F2逆­断层之上，亦为隐伏的小矿体。矿体长度515m，厚度­64—200m，延深270～543m。倾向SE，倾角∠30°，赋存标高289~ -25m。­

Ⅰ号矿体为隐伏矿体。矿体累计长度457m。厚­度8~155m，延深380—456m。倾向SE，倾角∠30°，赋­存标高178~ -150m。

­Ⅲ号矿体为隐伏小矿体。累计长度118m，厚度­2m～14m，延深80m和90m。总体倾向南东，倾角­∠30°，赋存标高255—202m。­

矿区内断裂构造有Fl逆断层：总体走向NE—­NEE，向南倾斜，倾角25°～38°。该断层使上盘的Ⅱ号­菱镁矿体与下盘的大石桥岩组3岩段下亚段下部的­千枚岩呈断层接触关系;F2逆断层：总体走向NEE，­向南倾斜，倾角15°—34°。由于断裂面沿走向和倾向­均呈舒缓波状起伏，致使其东侧和西侧沿倾向向南出­露地表。该断层使Ⅱ号菱镁矿体与大石桥岩组3岩­段下亚段上部白云石大理岩亦呈断层接触关系;R­正断层：见于矿区西部，走向NNw，倾向东，倾角65°­~75°。该断层切割了逆断层Fl、F2;F4正断层：见于­矿区NE侧，走向NNE，倾向西，倾角30°。该断层切­割了Fl逆断层，平面上F4上盘的FI向北错移约­25m。

1.3矿区水文地质特征

­第四系冲洪积孔隙潜水含水层分布于矿床南、北­部沟谷及两侧，多由磨圆度和分选性差的灰黑色，灰­色及黄褐色的巨砾、砂砾石和砾质粉土及粉质粘土组­成的松散堆积物，厚度一般为0.5～2m，地下水位埋­深0.3~2m。第四系含水层补给来源于大气降水。

早元古界辽河群大石桥岩组白云石大理岩、菱镁­矿、千枚岩裂隙潜水含水岩组分布于整个调查区，岩­性主要为菱镁矿体和白云石大理岩。工作区储水网­络主要由风化节理裂隙、层间劈理裂隙、构造裂隙和­脉状原生节理裂隙构成，为地下水运移通道和储水空­间，使其形成了同一含水岩组，具同一潜水面。据该­矿区东部，原100～150m标高以上分散的地下硐采情­况调查，丰水期部分矿坑内沿稀疏的构造裂隙，时有­滴水现象，100m标高以下丰水期涌水量较大。基岩­裂隙潜水接受大气降水渗入补给。

­1.4矿区岩土工程地质条件

矿区工程地质条件简单，强风化深度不足2m。­风化带以下矿体和围岩、夹石多呈块状。除Fl、F2逆­断层，F3、F4正断层外，构造裂隙发育程度较弱。总­体上看矿体、围岩较稳固。F3、F4正断层分布于矿区两侧，对采矿影响不大。Fl、F2逆断层大致沿矿体走­向、倾向延伸。将来设计硐采时，特别是靠近矿体上­盘断层时，需预留隔离矿柱，以保安全。

­2地质灾害类型及特征

­调查区地质灾害主要类型有采空区地面塌陷、地­裂缝、岩石崩塌。根据调查区现状地质灾害危险性评­估，确定评估区地质灾害危险性属危险性大的级­别[2,3]。

­2.1采空区地面塌陷­

采空区地面塌陷大面积分布在矿区范围内。该­塌陷区为一个面状整体塌陷。塌陷区为近三角形的­区域。表现最为突出的是北部露采岩石崩塌和其南­部硐采采空区地面塌陷已经形成一个190m×190m­的崩塌塌陷坑。其东南部为一个100m×70m的塌陷­区。以上为2个较大型塌陷坑。其塌陷深度最大可­达30m。在该塌陷坑的东北为直径近20m的塌陷坑，­东侧、南侧有直径大到10m的系列串珠状塌陷坑，小­型塌陷坑塌陷深度几米至15m，均呈漏斗型。

2.2地裂缝

­在矿区范围内，地表的地裂缝与上述的呈面状分­布的塌陷区域伴生出现，环状开裂于上述2个较发育­的塌陷区外缘，分布范围同以上塌陷区。地裂缝在­250～350的坡地和山顶部表现突出，在220m标高以­下呈尖灭状态，多被第四系和人工堆碴覆盖。裂缝产­状在东西两侧走向大多为近SN，而在SN两侧渐呈合­拢趋势，倾角为垂直，裂缝宽度0.4—3.6m，长5～­160m，各裂缝在多处分分合合，己呈网络状群组分布­于地表，并仍有小裂缝被第四系松散堆积物和低矮植­被覆盖不易被发现。

2.3岩石崩塌

­区域内岩石强度中等，矿体和岩体较稳定。岩石­崩塌在矿区范围内分布较广，主要集中在3个较大崩­塌区及其周边零星分布。在三大崩塌集中区主要是­以露采为主，在露采过程中剥离边坡施工严重不合­理，并且各作业点处于无序开采状态，导致大范围的­岩石崩塌区形成。3个崩塌体总长度合计在1220m­以上，崩塌体岩石临空面高度3—27m，产状为坡角一­般在78°以上，偶有成负角度岩面，岩石体劈理发育，­在坑底边缘可见大块崩落石块，块度从40cm~4m不­等。硐采坑口多集中在170m~220m标高环山坡带­分布。

­3地质灾害诱发因素分析[1，4]

区域内断层FI、F2、F3形成的构造条件是本区大­面积崩塌、塌陷的自然基础。长期以来由于个体采矿­分散高强度开发，各个业主各自为政，滥挖滥采，没有­统一的开采设计，致使护顶岩柱错位或被采掘，且没­有对采空区及时回填处理，以及露采过程中剥离边坡­施工严重不合理等不科学的采掘工艺，是该矿山地质­灾害最主要的人为诱发因素。具体表现为：调查区内­原有硐内采矿作业有19家，21个作业面，发生塌陷­灾害的矿山均采用地下开采方式开采，采矿方法为房­柱法。矿体开采后采空区主要依靠洞壁和支撑柱维­持原岩稳定，在岩体内形成一个空洞，由于矿房不及­时回填、单个采空区偏大(多数大于1000m2，个别达­3400 m2)，多层重叠交叉开采(重叠区在1000 m2以上­有两家，最大为6565 m2)，矿房高度偏大(多数10～­20m，最大采高22.16m，局部达34.0m)，间柱留存少，­且布置极不合理(上、下矿房的间柱，均不在同一垂线­上而成为悬柱)。由于顶板重力作用，局部应力集中，­围岩强度不足以抵抗上覆岩体重力时，顶板岩体内部­拉张应力超过岩层抗拉张强度时产生向下弯曲和移­动，进而发生断裂、破坏并冒落.。以上条件决定了本­区域采空区地面塌陷的规模和空间分布。造成有的­地段大面积塌陷、这是个体采矿各自为政，无序开采­的后果。

­3.1采空区地面塌陷、地裂缝灾害­

采空区地面塌陷灾害在工作区发育最明显、危害­最大，地裂缝灾害与采空区地面塌陷灾害相互关联。­采空区地面塌陷灾害主要诱发因素与开采方式和矿­体赋存条件相关。从平面上看，地表塌陷区比其下部­的采空区范围大。中间塌陷区沉降速度及幅度最大，­无明显地裂缝产生。内边缘区下沉不均匀，呈凹形向­中心倾斜，为应力挤压区;外缘区下沉不明显，多数情­况下易形成张性地裂缝，为应力拉张区。塌陷呈漏斗­形，破裂角和稳定角决定了其开口程度。由于受地形­地貌的影响，地裂缝往往不是对称出现的，斜坡地带­通常比平坦地带易于产生地裂缝隙。岩性对裂缝的­影响表现为脆性岩石形成明显地裂缝，松散岩类形成­的地裂缝易被充填而成隐伏地裂缝。­

3.2岩石崩塌

­崩塌形成于特定的自然条件，地形地貌、地层岩­性和地质构造是崩塌的物质基础。大气降水和地下水压作用、长期物理化学风化作用以及施工放炮震动­等人类活动对崩塌的形成和发展起着重要作用。本­矿区内由于硐采造成的地面变形和露采形成的岩壁­边坡己具有了形成崩塌的物质条件，加之降水和风化­等外营力的作用，使该区域内岩体解理发育、岩体竖­直裸露、临空岩体极易形成岩石崩塌。­

4矿区地质灾害的防治对策及建­议[4，5]

­4.1 在该菱镁矿山复采开发工程的设计及施工阶­段，建议建设单位、设计单位和施工部门重视地质灾­害的危险性，严格遵守《地质灾害防治条例》，切实总­结并吸取以往的经验教训，建立相关制度，采取防治­措施，防止矿山开采遭受、诱发和加剧地质灾害，减轻­或避免地质灾害对工程建设及周边环境的影响。

­4.2对于发生概率大。危害较大的地质灾害，尤其­是直接影响采矿安全的地质灾害，应积极采取科学措­施进行治理。对于发生概率小，危害不大的地质灾­害，给予一定的重视，把隐患消灭在萌芽状态。

­4.3在工程建设的各阶段，应长期监测不同类型的­地质灾害，重视新的地质灾害的发生，及时处理遇到­的地质灾害问题，有效地保护人民生命和财产的安­全。

­4.4矿山生产过程中要加强边坡观测，定期检查、维­护和清理露天采场边坡。­

4.5矿体开采后在沟内设置的剥离堆积场，一定要­先筑坝，后堆放，以防洪水袭击，形成泥石流，造成危­害，对特大暴雨应警惕。

­4.6矿山生产前必须补测采空区具体位置、大小。­委托设计单位进行施工图设计，采取必要的防范治理­措施，保证设备和作业人员的安全。

­4.7矿区内共有4条断层，F3和F4正断层分布于矿­区两侧;F1和F2逆断层沿矿体走向、倾向延伸。对露­天采场边坡稳定影响较大。建议采用锚喷支护方式，­确保采场边坡的稳固。

­4.8为确保地下开采的生产安全，露天采场底部留­20m高的保安矿柱，回风巷道布置在90m标高。110­～90m标高的矿体作为坑内开采的保安矿柱，不能­回收。

­4.9针对露天开采可能遭受的采空塌陷、地裂缝、崩­塌等地质灾害，应尽量减缓采矿坡度;对采空区进行­及时回填，最大限度地减小岩体的变形幅度;对地裂缝进行填堵治理，对地表水渗透采取措施。

4.10对采区以防为主、防治结合。防治工作应与生­态环境建设。合理开发利用有效保护矿产资源相结­合。正确认识和对待矿山主要地质灾害现状和可能­诱发的问题是保证矿山合理开发与保护环境有机统­一的前提。只有矿山在保护中建设，在开发中保护才­能达到生态环境的良性循环和社会经济健康持续发­展。

­参考文献­

 

【中国镁质材料网 采编：ZY】