1、三门峡市湖滨区老鸦沟矿区泥石流地质灾害防范与治理摘要：本文主要从相关的七个方面论述了三门峡市湖滨区老鸦沟矿区泥石流地质灾害防范与治理。 关键词：矿区；泥石流地质灾害；防范与治理 中图分类号：F407.1 文献标识码：A 文章编号：1001-828X（2013）09-0-02 一、地质灾害概述 1.地质灾害背景 三门峡市湖滨区老鸦沟矿山位于三门峡市湖滨区高庙乡角古东村老鸦沟一带，属低山区，矿区开采面积约 0.03km2。 老鸦沟底宽 3050m，深 60150m，东西两侧由奥陶系石灰岩、石炭系碳酸岩、二叠系砂岩、页岩、泥岩及新生界第四系黄土组成。山体形成百余米陡坡地形，坡度一般为 40以上，局部
2、为陡崖。断裂构造以北东向为主，发育多组构造节理，岩体表层风化较强烈，较破碎。 老鸦沟矿区总体地质环境和生态环境脆弱。自 1987 年开始大量小煤矿在此无证私挖乱采，一直到 2000 年被关停，矿区历经了 13 年的开采，沟谷内堆积了大量废渣，占用了土地，破坏了植被，污染了水资源。沟谷内东西两侧分布约 16 个坑口，沟谷内有废渣堆 10 余处，最大堆放斜高有 20 多米，坡度一般为 3040，废渣堆一般宽度为 1030m，长约 15150m，高 625m。目前矿区内废渣总堆放量达 15.9104m3，一旦遭遇强降水条件，极易引发泥石流。根据废渣堆积量，如果发生特大泥石流，一旦冲出山口，将严重威胁
3、下游黄河三门峡大坝景区、明珠冶炼厂以及当地居民的生命财产安全。 随着矿山的开发，来自生产过程中的矿坑排水，露天废渣堆受雨水淋滤，渗透溶解矿物中可溶成份产生的废水等大量排放，直接或间接的污染了地表水和地下水，给当地人民群众的生活带来一定的不良影响。 综合上述的矿山环境现状及存在的主要矿山环境地质问题，迫切需要开展矿山环境治理，改善矿山环境，减轻对矿区下游的威胁。 2.矿山环境治理的主要任务 2.1 通过矿区环境地质调查，结合地形测绘及地质勘查工作，查明老鸦沟矿区矿山地质灾害和环境地质问题的分布现状，分析研究其发育规律和演化趋势，合理制定有针对性的防治工程实施方案。 2.2 针对矿区 10 处堆渣
4、场前缘边坡失稳，采取前缘修筑挡土墙、后缘修筑排水渠及生物工程进行综合治理，减小河道淤积，减轻形成泥石流的压力。 二、地质环境治理目的意义 1.地质环境治理依据 国务院对矿山环境保护与治理工作十分重视，2005 年 8 月 18 日国务院关于全面整顿和规范矿产资源开发秩序的通知 ，2006 年 1 月 20 日国务院关于加强地质工作的决定 （国发20064 号）均把矿山地质灾害和矿山环境保护工作作为国土资源管理的首要任务。老鸦沟煤矿的采矿活动在矿区内形成了大量废渣堆，不仅破坏了矿区自然生态环境，还堵塞了河道，极易发生泥石流，对三门峡大坝景区、明珠冶炼厂以及当地居民生命财产安全造成严重威胁。这一历
5、史遗留的问题的治理，符合国家及有关部门的有关政策和规定。 2.目的意义 通过对该矿山废石堆进行矿山地质环境治理，最大限度地消除由于废渣堆的边坡失稳、泥石流等矿区地质灾害对黄河三门峡大坝景区、明珠冶炼厂、道路、居民等的威胁；通过实施生物工程，达到固化渣堆、美化环境的效果；使矿区生态环境得到良好恢复，保障当地居民的生活环境条件。 三、矿山环境概况 1.自然地理概况 1.1 位置、交通。三门峡市湖滨区老鸦沟矿区位于三门峡市南 35km处，行政隶属三门峡市湖滨区高庙乡。矿区面积 0.03km2，地理坐标为：X：38545193855011；Y3753119037531454。 矿区北部为黄河三门峡大坝
6、风景区，景区内有公路，铁路，并有市内公共汽车运行其间，交通较为便利。 1.2 气象、水文。矿区属大陆性干旱半干旱季风气候，四季分明，冬季寒冷，夏季炎热多雨，多年平均气温 13.8 ，多年平均降水量574.3mm，降水量年际变化大，丰水年最大降水量 899.4mm，枯水年最小降水量 388.6mm，降水量多集中在七、八、九月份，多年平均蒸发量2100.9mm，最大冻土深度 45cm。 矿区北临黄河，地势南高北低，大气降水沿沟谷排入黄河。黄河三门峡大坝位于矿区北侧，坝长 876.2m，坝高 106m，库容 5.3 亿 m3。 2.矿山地质概况 2.1 地形地貌。矿区地处豫西低山区，地形起伏较大，切
7、割较强烈，发育众多沟谷。地表绝对高程 393.4509.6m，相对高差 106.2m。沟谷内人类工程活动强烈，形成了大量废渣堆等人工地貌。 2.2 地层。地层划分上，矿区属于华北地层区豫西地层分区，矿区地层由老至新为中生界的奥陶系、石炭系、二叠系及新生界第四系。中石炭统本溪组为主要含矿地层。第四纪松散沉积物厚度 010 米，覆盖其它地层之上。各时代地层特征，由老到新分述如下： 2.2.1 奥陶系下马家沟组（O2x）：上部为浅黄色、灰黄色泥灰岩，间有砂页岩，中下部为白云质结晶石灰岩。顶部褐红色风化壳明显。厚度 300-380 米左右。 2.2.2 石炭系（C） 。地层厚度 32.92-94.09
8、 米，一般厚度 60 米左右，包括本溪组（C2b）和太原组（C3t ） 。 （1）中统本溪组（C2b）：岩性以碳酸岩为主，上中部为粗粒石英砂岩及细粒长石、石英砂岩，石灰岩及铝土页岩。底部为铁质粘土，其中含褐铁矿、赤铁矿、黄铁矿、菱铁矿（山西式铁矿）层位。这层铁质粘土可分为铁质（或含铁质）高岭土粘土岩、铁质（或含铁质）水云母粘土岩。这类岩石呈灰色， 风化后呈黄褐色，一般为泥质结构，不规则细层状、薄层状、叶片状构造，粘土矿物以高岭土为主，水云母次之。下部为紫红色杂色铝土质泥岩，中部浅灰灰色中厚层状铝质岩；上部为浅灰色中厚层状铝质泥岩。 （2）石炭系上统太原组（C3t）：与本溪组呈整合接触，下部由石
9、英砂岩、粉砂岩和煤层组成。砂岩常夹粉砂岩薄层而呈互层状，水平层理、浑浊层理发育，为主要标志层之一；中部为厚层石灰岩夹煤层；上部为深灰色泥岩、粉砂岩及浅灰色石英砂岩，含较稳定的煤层。 2.2.3 二叠系（P） （1）山西组（P1）：上部主要为灰色泥岩、粉砂岩及浅灰色砂岩组成，含不稳定煤层 03 层；下部为巨厚中细砂粒砂岩和灰黑色泥岩含煤两层。该区主要开采煤层就赋存于该层。 （2）石盒子组（P2）：主要为杂色砂页岩和砂岩组成，顶部为平顶山砂岩，下部为含砾石的中粗粒砂岩。 2.2.4 第四系（Q）：主要为黄土夹钙质结核组成，上部为黄土层，下部为灰黄色、褐色粘土、砂质粘土含钙质结核，局部为半胶结状态的
10、砾石层、近代坡积物。厚度 020 米。 2.3 水文地质条件 一是主要含水层： （1）第四系含水层。岩性为砂质粘土，含水性均较差。 （2）石炭系太原组含水层。岩性以碳酸盐为主，顶部为砂质页岩， 底部为中-粗粒石英砂岩， 中部为砂页岩、不稳定泥页岩 1-3 层和 1 层较稳定的馒头状灰岩。该含水层裂隙发育，含水性较好。 二是主要隔水层： 本隔水层为本溪组的铁质泥岩和铝土质泥岩，层位稳定，隔水性良好。 2.4 工程地质条件。该区矿层直接顶板为硬质粘土，稳定性较差，间接顶板属坚硬岩石，稳定性较好。矿层直接底板为铁质粘土岩，岩性不稳定，间接底板为中奥陶世石灰岩，属坚硬岩石，稳定性良好。 3.矿山地质环
11、境问题 1987 年2000 年间大量小煤矿在此无证私挖乱采，矿区历经了 13年的开采，目前面临的主要地质环境问题有：废渣堆前缘边坡失稳、矿区生态环境破坏及多种因素诱发滑坡、泥石流、水源污染等灾害。 3.1 矿山废渣形成泥石流地质灾害。矿区内共有坑口约 16 个，分布于老鸦沟沟谷内，由于矿区沟谷窄而深，可供堆放废渣的场地极其狭小，外运成本过于昂贵，自开矿以来，排出废石均在坑口顺坡堆放，大部分地段造成河道堵塞，严重影响河道行洪，矿区内堆放废石总量 15.9 万方，占地面积约 40 亩。由于废渣沿沟谷顺山坡堆放、自然堆积、挤占河道，堵塞水路，汛期洪水侧蚀，使堆渣边坡失稳，形成泥石流灾害，对三门峡大
12、坝景区、明珠冶炼厂的生产安全以及当地居民约 200 余人的生命财产安全造成严重威胁。 3.2 矿区生态环境破坏。矿区开采近 13 年，在多年的生产过程中，排放出来的废渣依山坡自然堆积在沟谷，占用了林地，毁坏了森林植被，对生态环境造成了一定的破坏。由于矿区坑口密布，来自矿山生产过程中的矿坑排水，加之风化作用的影响，使沟谷废渣中的一些金属硫化物氧化溶解，随降水带入，造成这些地表水体细菌、亚硝酸盐及金属元素含量往往超标，水体被污染，选矿造成粉尘及尘土飞扬，能见度较低，给矿山生产及周围居民的生活生产带来极大的不便，造成居民的生存环境质量下降。 四、项目的可行性分析 1.当地政府对防范和治理矿山地质环境
13、问题的积极性很高 三门峡市湖滨区国土资源局、老鸦沟所在地湖滨区高庙乡政府以及三门村村委非常重视该矿山地质环境问题，曾自发组织村民在汛期进行简单的疏导工作，也多次向有关部门反应强烈要求治理矿区地质环境问题。 2.治理方案可行，施工简单，治理效果显著 该项工程通过工程测量、地形测绘、工程地质勘察、挡渣墙、排水渠、生物工程等措施进行治理，施工简单，治理效果好，技术上科学、经济、可行。 因此，老鸦沟矿区泥石流治理工作的内、外部条件较好，为防范和彻底治理这一地质环境问题提供了优越的内外部环境条件。 五、技术路线与技术方法 1.技术路线 为了使矿山环境治理达到经济、高效、合理的目的，首先应进行矿区环境地质
14、调查，开展地形测绘、工程地质勘察等各项基础工作，取得客观真实的第一手数据；接着开展治理方案论证与优化设计工作；之后，依据设计方案实施矿山地质环境治理，严格按照矿山环境治理设计规格、要求进行施工，把地质环境保护、地质灾害防治和改善矿山附近居民生活条件结合起来，合理安排，科学施工。 2.技术方法 2.1 对老鸦沟矿区进行 1：1000 地形测绘，精确标注采矿坑口及废石堆的位置； 2.2 矿山地质环境调查：野外调查使用 1：1000 实测地形图；采用GPS 技术定点；每个点均按要求填写统一的调查表，并及时录入计算机数据库； 2.3 针对矿区堆渣采取前缘修建挡土墙，后缘修建排水渠工程对废渣堆进行固定；
15、 2.4 对治理后的废渣堆实施生物工程。 3.工作标准 3.1工程测量规范GB50026-93；3.2堤防工程设计规范SL274-2001；3.3建筑地基基础设计规范GB5007-2002；3.4建筑边坡工程技术规范GB50330-2002；3.5建筑抗震设计规范GB50011-2001；3.6砌体结构设计规范GB50003-2001；3.7混凝土结构设计规范GB50010-2002；3.8岩土工程勘察规范 （GB50021-2001） ；3.9国土资源部环境地质调查工作规程等。 六、治理方案 本次治理工程根据矿山环境条件和矿山环境问题，在进行矿区环境地质调查的基础上，有针对性地布置治理工作，
16、主要为矿山废渣堆放场治理工程及生物工程。 （1）挡土墙 在选定治理的堆渣场前缘修建挡土墙，挡土墙设计套用中国建筑标准设计研究院出版的挡土墙标准图集挡土墙04J008。根据治理区岩土的工程地质性质，基底摩擦系数取经验值 0.40，墙后填土为采矿废渣，内摩擦角取经验值 40。本区的地震动峰值加速度为 0.15g，建筑抗震设防烈度按考虑。 依据标准图集 04J008 第 143 页，挡土墙编号 ZQD6，挡土墙为 M10 浆砌石结构，总长 650m，有效高度 4.5m，基础深 1.5m，总高 6.0m，顶宽1.35m，底宽 2.69m，挡土墙的抗滑稳定系数为 1.10，抗倾稳定系数2.06，均满足要
17、求。 挡土墙工程基础开挖 3597.75m3，M10 浆砌石 8287.5m3。 （2）排水渠 在选定治理的堆渣场后缘修建排水渠工程，以约束地表汇流，设计排水渠断面为矩形，深 60cm，宽 40cm，渠壁厚度 30cm，为 M10 浆砌石结构。 排水渠总长度 700m。排水渠工程挖方 630m3；M7.5 浆砌石 462m3。 （3）生态恢复 在选定治理的堆渣场实施生物工程，具备复耕条件的地方进行覆土种植，恢复生态环境，达到固定坡面和美化环境的目的。 生物工程植树 1000 棵，厚层基材喷射种草 25000m2。 七、预期效益分析 1.经济效益 治理工程完工后，可消除该处地质灾害隐患，减少当地人民群众生命财产损失，经济效益显著。 2.生态效益 通过对废渣堆的治理，沟谷的排水条件得到改善，生态环境得到恢复，矿区景观得到了美化，当地居民人口的生活环境也得到了改善。 3.社会效益 矿山环境治理的最大效益体现在缓解了矿、地矛盾，解决了矿渣泥石流对黄河三门峡大坝景区及当地居民的威胁，人们安居乐业，社会和谐，社会效益明显。 作者简介：强军虎（1972-） ，职称：地质助理工程师，研究方向：从事地质环境工作 15 年。
