浅析老坡锰矿区矿山地质环境及其地质灾害防治

　　摘要：本文对矿区的地形地貌、地层、构造、地下水等地质环境作一些简述。阐述了矿山地质灾害情况，分析这些地质灾害产生的原因及相关因素，并对其提出防治措施及建议。

　　关键词：老坡锰矿；矿山；地质环境；地质灾害

　　引言

　　老坡锰矿区位于德保县城南东部足荣乡的老坡-孟棉村一带。地处摩天岭复式向斜北西翼，含矿层产于下三叠统北泗组中段含锰灰岩及锰质硅质泥岩中，为锰帽型氧化锰矿石。矿床规模达中型。

　　矿山自1996年开采至2014年，大大小小采矿点达20多个，先后建设5个采区共17个露天采场进行开采生产，均为露天机械开采。随着采矿工作的延续，部分矿体受地质、环境等因素影响而闭坑，目前剩下7个采场仍在开采中。

　　1．矿山地质环境

　　1.1 矿区自然地理条件

　　矿区为中低山陡坡地形，山峦巅连起伏，局部为岩溶地貌。山脉呈南西西～北东东向延伸，山地坡度在20～60°不等；海拔最高为鸡冠山主峰905.00m，一般为490～720m，最低点老坡河下段415.00m，最大相对高差为490m，一般高差为100～200m。区内植被发育，覆盖广泛。残坡积层一般厚1～3米，局部大于3米。

　　矿区除最大的主干沟谷老坡河有常年的地表径流外；支沟多为旱沟，山坡及坡下地表出露的渗水泉点甚少，山间沟谷水流量受雨季控制，雨季有水（流量为28升/秒），均向老坡河排泄。

　　本区地处亚热带，年平均气温18～21℃，最高37℃，最低-2.6℃。年平均降水量为1461.4mm；年降水的分配具有明显的季候性特征，五～八月为雨季，十一月至次年三月为旱季。地表水多受采矿及人畜活动的污染，不能直接饮用；地下泉水露头较多，饮用水可解决。

　　1.2 地层

　　矿区出露地层为下、中三叠统、第四系。自下而上为：

　　（一）下三叠统马脚岭组：下部为灰色中层状泥质灰岩夹中～厚层状灰岩及深灰色厚层状～块状含燧石灰岩夹深灰色薄～中层状含硅质灰岩；中部浅色～灰色中～厚层状灰岩夹灰色中层状泥质灰岩，局部夹黄灰色薄层状泥灰岩；上部灰色层状含硅质灰岩、泥质条带状灰岩竹叶状灰岩、浅灰～灰色中层状状扁豆状泥质灰岩，顶部常相变为灰～深灰色块状～角砾状白云质灰岩。

　　（二）下三叠统北四组：为矿区之含锰岩系，自下而上可分为三段。第一段：下部为灰黄色薄～中层状泥岩夹少量薄层硅质岩、偶夹锰土条带。上部为黄绿色，灰黄色，（风化后呈灰白、灰黄色）中～厚层状含锰质泥岩、锰质泥岩与粉砂质泥岩互层，局部相变为含锰硅质岩或硅质泥岩。第二段：下部岩石以普遍含锰为特征，含锰矿5层，矿层间的夹层含锰（1＜Mn＜10%）。岩性为灰、灰黄、深棕色微层状、块状、网脉状（花斑状）含锰质泥岩，局部夹泥岩、含锰粉砂质泥岩或泥质粉砂岩夹氧化锰矿层；上部为灰黄、黄棕色块状、条带状及网脉状（花斑状）锰质泥岩（5＜Mn＜10%）夹砂质泥岩，局部形成贫锰矿层，上部夹20cm厚的硅质岩。第三段：下部为灰黄色薄～中层状泥岩夹灰色薄层状含锰质泥岩；中部为灰黄色、灰色薄层状锰质泥岩，有3～4层不连续之锰线及锰土条带；上部为灰绿色、灰黄色薄～中层状泥岩夹深灰色薄～中层状硅质泥岩或硅质岩，局部夹凝灰岩。

　　（三）中三叠统百蓬组下段底部长石英砂岩，局部相变为凝灰质砂岩，下部为灰绿、黄绿色中层状泥岩与粉砂质泥岩互层；中部黄绿色、黄褐色薄～中层状粉砂质泥岩互层；上部灰绿色、黄绿色中～厚层状长石质石英砂岩与泥质粉砂岩互层夹泥岩。

　　（四）第四系，矿区内第四系主要有洪冲积层和坡残积层。洪冲积层发育于小河两侧阶地及河漫滩，为砂土、砾石层。面积较小，厚度极不稳定。坡残积层主要发育于碎屑岩、钙质泥岩分布地区，为棕色、棕灰色、黄褐色含岩石碎块、碎石的粘土、亚粘土或亚砂土。锰矿层及其附近常含较多的锰矿碎块，可作为找矿的标志。

　　1.3 构造-褶皱与断裂

　　矿区为摩天岭复向斜北西翼之次级构造。总体主构造线呈北西走向，与北东向构造反复接合，形成向西凸出的弧形褶皱；同时，次级褶皱发育，并叠加北西向、北东东向和北东向断裂，地质构造较为复杂。

　　区内褶皱宏观上受北西向构造和北东向构造的复合控制。矿区的主体褶皱为岜意屯背斜，背斜西翼，由于构造叠加，产生了多个次级褶皱，有领屯背斜、果福背斜等，形成了不同级次的次褶皱组。褶皱组主要有果福褶皱组、华屯褶皱组、朴素倾伏向斜。在上述褶皱的翼部，常发育有不同方向的裙饰褶皱。

　　区内断裂发育，有北西向、北东向和北东东向三组。其中北西向和北东东向形成较早，稍晚于褶皱期；北东东向断裂组，切断北西向断裂组，但为北东向断裂所截切。北东向断裂形成最晚，对氧化锰矿层的形成或破坏起到很重要的控制作用。

　　2.矿山地质灾害

　　一、灾害类型及其危害性

　　矿山地质灾害是由于人类开采矿山而直接诱发的人为地质灾害。矿山开采引起的主要地质灾害类型包括：冒顶片帮、深部岩爆、采空区垮塌和地表塌陷、井下突水、崩塌滑坡、地下水破坏、矿震、环境污染等。其崩塌、滑坡、（人造）泥石流是本矿区常见或可能诱发的主要地质灾害灾种，它具有突发性强、分布范围广和一定的隐蔽性等特点。它的主要危害是造成人员伤亡和经济损失，阻断交通道路、摧毁村庄矿山、淹没山地农田土地和水利工程设施等。

　　二、灾害的成因及相关因素

　　地质灾害的成因跟自然因素和人为因素有关。自然因素包括地质环境条件、气候条件、植被条件等；人为因素主要原因是不合理开采如采剥失调、边坡角度过陡等造成。

　　2.1 滑坡

　　滑坡是斜坡上的岩土体在重力作用下沿一定的软弱结构面整体下滑的动力地貌现象。滑坡是矿山的突发性地质灾害之一。滑坡的成因主要有以下几点：

　　（1）地貌及地质条件：滑坡主要出现在松散沉积层。松散沉积物，尤其是粘土及黄土浸水后，粘聚力骤降，大大增加其可滑性。基岩区的滑坡和软弱岩层有关，当组成斜坡的岩石性质不一，特别是上覆松散堆积层，下伏坚硬岩石时，易产生滑坡；岩层的倾向与斜坡坡向一致时，也有助于滑坡发育。高陡的山坡或陡崖，使斜坡上部的软弱面形成临空状态，上部土体或岩体处于不稳定状态容易产生滑坡。

　　（2）气候条件及其他条件：持续的强降雨，活跃的地表水和地下水，地震，不合理的人类活动等。

　　2.2 崩塌

　　崩塌是较陡坡上的岩土体在重力作用下突然脱离母体崩落、滚动、堆积在坡脚的动力地貌现象。崩塌现象的发生在矿山较为普遍，有土体崩塌和岩质崩塌（也称落石），规模较大小不一。崩塌的成因主要有以下几点：

　　（1）地貌及地质条件：地貌是引起崩塌的基本因素，一定的坡度和高差是崩塌发生的基本条件。由松散物质组成的坡地，当坡度超过它的休止角时可能出现崩塌，根据坡度和高差的不同出现崩塌情况不同。由坚硬岩石组成的斜坡，当坡度较大，一般大于50度，高差大于50米时，才可能发生崩塌。结构致密又无裂隙的完整基岩，在坡度很陡的情况下也不会发生崩塌。反之，结构疏松、破碎的岩石易发生崩塌。

　　（2）气候条件：在岩石风化强烈地区，风化层较厚，悬崖陡坡容易出现崩塌。暴雨、连日阴雨等也是崩塌的触发因素，岩体和土体中水分的大量渗入，增加了荷载，同时还影响岩土体内部结构，导致崩塌发生。

　　（3）人为因素：主要为不规范矿山开采。如采剥失调、边坡角度过陡，及水采方式开采矿石形成的人造成洪流极易冲蚀河岸、土体等，都导至崩塌的发生。

　　1996-2007年间，本矿区在人工采矿过程中，安全意识薄弱，盲目挖掘，至使边坡角度过陡而导致崩塌多起，造成1人死亡，轻伤12人的事故；自2007年至今，以机械采掘（兼水采）为主，因采剥失调、边坡角度过陡等因素而导致的大、小崩塌现象不记其数，造成死亡1人，轻伤6人及掩埋设备事故。

　　2.3（人造）泥石流

　　泥石流是一种含有大量泥沙、石块等固体物质，突然爆发，历时短暂，来势凶猛，具有强大破坏力的洪流。泥石流一旦发生，其造成的损失较大。泥石流的成因三项必要条件：特定的地形和坡度、丰富的疏松土石供给以及集中的水源补充。然而这些条件又受控于地质环境气候、植被等各种因素及其组合状况。

　　该矿区易诱发泥石流地段主要分布在朴素矿段的朴素屯、那腰屯及其北西向的朴素屯旱河一带。该地段特点：河道狭窄，两岸河谷有多个采矿点及排土场、堆渣场，呈递级的简陋尾矿坝。河道北岸及上游地层为松散的砂土、砾石层，厚3-60米。

　　引起或诱发（人造）泥石流主要因素是：排土场、堆渣场边坡失稳，或者尾矿坝垮塌（溃坝）；露天采矿场边坡失稳、洪流冲蚀引起的边坡失稳、及水采方式开采矿石形成的人造成洪流等，提供丰富的泥沙、石块等固体物质和水源补充。如在雨季的强降雨，加简陋的尾矿坝，易引发的场库失稳导致尾矿坝溃决继而形成（人造）泥石流。如：2012年①号尾矿坝溃决形成（人造）泥石流，其大量的废泥污水涌向老坡河，造成淹埋沿岸农田、冲垮沿岸矿山设施、冲垮桥梁1座、污染下游人畜饮水。

　　3、矿山地质灾害的防治措施及建议

　　根据矿山的地质条件和地形特点及矿山的开发利用方案，结合本区实际情况，对该区提出相应的防治措施及建议。

　　3.1 合理设计边坡参数，加强边坡监测，建议作挡墙稳固边坡，开挖后如果出现开裂变形，建议做专门的工程地质勘察。对于原有的灾害点，做好边坡加固和预防工作，尽量消除因矿山开采而诱发灾害复发的隐患。

　　3.2 渣场弃渣严格作好方量及边坡坡度的设计，作好挡墙设计，设置拦渣坝，防止（人造）泥石流的产生。特别是在朴素屯、那腰屯及其北西向的朴屯旱河一带易诱发泥石流地段更要加强监测，对该区的尾矿坝进行加固，防止（人造）泥石流的发生。建议在那腰屯小山包的北西方向400米的河道拐弯处进行人工河流改道，以消除或降低（人造）泥石流发生，以保障谷口处的村屯、学校的生命财产安全。

　　3.3 在进场公路、矿山生活区建设中，会形成大量的边坡和一定数量的弃渣，可能形成边坡失稳，造成滑坡和塌方；加强工地管理，合理堆放弃渣，严禁随意弃渣；在险要地段建设拦挡滚石和飞石的设施。

　　3.4 建议加强矿山复垦工作，防止水土流失、恢复植被和景观。在开采过程中，有计划地将弃渣回填到采空区。弃渣场经处理后再敷表土、植草种树，以恢复矿山生态功能。

　　4、结束语

　　合理有效地利用资源、保护矿山环境、加强监测与信息化管理、防止矿山地质灾害、实现矿业的可持续发展，是一个长期而重要的工作。

　　参考文献：

　　[1].广西锰矿资源，新编《广西地质矿产志》

　　[2].《浅谈广西山区公路地质灾害分析及其防治措施》黄纯粹、农 良，2007

　　[3].《广西山地灾害及其防御对策》广西水利水电，陈润东、黄华军，2003

　　黄纯粹

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