陈建平，李 成，杜江丽，宁建民，郑苗苗
摘 要：秦巴山区地质环境脆弱，加之采矿工程活动的影响，区内地质灾害频发。目前矿产资源开采区内地质灾害研究较少。本文阐述了秦巴山区矿产资源高强度开采现状，并划分了5个高强度开采区；总结了秦巴山区地质灾害发育现状及采矿活动引发的地质灾害现状，采矿活动引发的地质灾害以泥石流为主，提出了矿区地质灾害的4种发育类型，分为顶板塌陷诱发型，采空区变形诱发型，采矿废渣堆积型和露天采矿边坡诱发型，并列举了部分典型地质灾害点。对矿产资源开采区地质灾害防治具有重要的意义。
关键词：地质灾害；矿产资源开采区；高强度开采；发育机理；秦巴山区
0 引 言
秦巴山区受复杂的地质构造、深大断裂及强烈的流水侵蚀、新构造运动等内外地质作用的影响，突发性滑坡、崩塌、泥石流及地面塌陷等地质灾害频发，破坏力极强，加之秦巴山区地质环境脆弱、气候变化及人类工程活动频繁，以崩塌、滑坡、泥石流为主的地质灾害（隐患）数量多、分布广、密度大、频次高，危害严重。同时，采矿工程活动的加剧进一步恶化了地质灾害发育条件，导致地质灾害的危害程度日趋严重。以往研究主要是针对秦巴山区的地质灾害成因、发育规律、空间分布规律、防治对策及预报预警等方面进行了研究，对矿产资源开采区内的地质灾害的研究很少。因此研究秦巴山区矿产资源开采区地质灾害的致灾模式，对矿产资源开采区地质灾害防治具有重要的意义。
1 秦巴山区矿产资源高强度开采现状
据统计，秦巴山区共有矿山企业1602家，按照矿山规模划分，大型65个，中型45个，小型1492个；按矿产类型划分，能源矿产（石煤）97个，贵金属矿产91个，黑色金属矿产144个，化工原料非金属矿产77个，有色金属矿产137，冶金辅助原料非金属矿产23个，特种非金属矿产14个，建材及其他非金属矿产1008个，其他的矿类11个（图1、图2）；按开采方式划分，井下开采401个，露天开采1193个，井下及露天开采8个。区内矿山以小型为主，开采矿类以金属矿产和建材非金属矿产为主，开采方式以露天开采为主。
根据高强度开采的定义和划分指标，结合秦巴山区矿产资源开采的特点，可划分5个高强度开采区，即柞水－镇安－宁陕－旬阳多金属高强度开采区、山阳钒矿高强度开采区、勉县－略阳－宁强多金属高强度开采区、凤县太白铅锌矿高强度开采区、小秦岭金钼矿高强度开采区。
文章来源：本文中部分内容发表于《灾害学》
基金项目：国家重点基础研究（973）计划（2013CB227901）；中国地质调查局“西北地区矿产资源集中开采区矿山地质环境调查”（1212011220219）项目资助
作者简介：陈建平（1987—），男，陕西石泉人，硕士，主要从事矿山地质环境保护与地质灾害防治工作。E－mail：582941450＠qq.com
图1 矿山规模分类占比图
图2 矿山按矿类组成结构图
1.1 柞水－镇安－宁陕－旬阳多金属高强度开采区
该区分布于柞水县东川镇—下梁镇，镇安县青铜关，旬阳县甘溪—关口镇一带，面积约1678.9km2。主要开采铁矿、银矿、铅锌矿等金属矿产，共有矿山82个，其中金属矿山58个，建材及其他类矿山24个。按照生产规模划分，其中大型7个，其余为小型，金属矿山为地下开采，非金属生产矿山为露天开采。区内矿山生产能力总和约21Mt/a，地下开采矿山多采用浅孔留矿法、房柱采矿法分段空场采矿法，其回采工作年下降深度大，开采系数大，回采强度大，因此划分为高强度开采区。
1.2 山阳钒矿高强度开采区
该区分布于山阳县中村—商南县湘河镇，面积约920.99km2。区内有矿山49个，主要开采钒矿、铁矿等，其中钒矿26个，铁矿6个，建材及其他类矿17个，其中大型7个，中型3个，其余为小型，金属矿山为地下开采，其他为露天开采。区内矿山生产能力总和约3.5Mt/a，多采用浅孔留矿法、房柱采矿法分段空场采矿法，其回采工作年下降深度大，开采系数大，回采强度大，因此划分为高强度开采区。
1.3 勉县－略阳－宁强多金属高强度开采区
该区分布于略阳、勉县、宁强三县交会处，面积1220.85km2。区内有矿山69个，其中金属矿山42个，非金属生产矿山27个。大型10个，中型10个，其余为小型，金属矿山为地下开采，非金属生产矿山为露天开采。区内矿山生产能力总和约5Mt/a，多采用浅孔留矿法、房柱采矿法分段空场采矿法，其回采工作年下降深度大，开采系数大，回采强度大，因此划分为高强度开采区。
1.4 凤县太白铅锌矿高强度开采区
该区分布于凤县南星—双石铺—太白县太白河镇，面积1186.43km2。区内有矿山61个，主要开采铅锌矿，其中金属矿山43个，建材及其他类矿山18个，除铅、锌、金矿外其他均为露天开采。区内矿山生产能力总和约2.1Mt/a，多采用浅孔留矿法、房柱采矿法、分段空场采矿法，其回采工作年下降深度大，开采系数大，回采强度大，因此划分为高强度开采区。
1.5 小秦岭金钼矿高强度开采区
该区分布于潼关县与华阴县南部、华县金堆城、洛南县北部一带，面积686.22km2。主要开采金矿和钼矿。区内有矿山57个，其中金矿40个，以中小型为主，钼矿10个，建材及其他类矿山7个，除金矿和铁矿为地下开采，其他均为露天开采。区内矿山生产能力总和约3.5Mt/a，地下开采多采用浅孔留矿法、房柱采矿法分段空场采矿法，其回采工作年下降深度大，开采系数大，回采强度大，因此划分为高强度开采区。
2 地质灾害现状
秦巴山区地形地貌复杂，褶皱、断裂作用及岩浆活动强烈，山地隆升显著，地质环境脆弱，暴雨集中，加之不合理的人类工程活动和大规模的矿业开发，进一步恶化了地质环境，造成区内地质灾害发育，灾害损失严重。如2015年8月12日，山阳县发生特大型山体滑坡，造成8人死亡、57人失踪（图3）。据统计，目前全区共有各类地质灾害及隐患点8595处，其中滑坡7428处、崩塌684处、泥石流449处，地面塌陷34处（图4），威胁42.07万人的生命安全，威胁财产约84.4亿元，威胁学校337所，威胁各类单位265个。其中险情等级中级以上的重大地质灾害隐患点532处，含滑坡426处、崩塌43处、泥石流63处，威胁25.68万人的生命安全，威胁财产约37.4亿元。
图3 山阳8·12滑坡灾害
根据2001—2014年14年的地质灾害灾情统计，秦巴山区共发生2834起，占全省灾情总数的73%，导致969人死亡，144人受伤，直接经济损失达到34.6亿元。
据不完全统计，秦巴山区矿产资源开采区内由采矿活动引发的地质灾害及隐患点112处，其中地面塌陷13处，地裂缝15处，崩塌13处，滑坡15处，泥石流56处。
图4地质灾害类型占比图
3 矿产资源开采区地质灾害发育机理
根据高强度开采的特点，按照其发育机理可将矿区地质灾害发育类型分为4种：顶板塌陷诱发型，采空区变形诱发型，采矿废渣堆积型和露天采矿边坡诱发型。
3.1 顶板塌陷诱发型
主要表现为采空区地面塌陷，金属矿山地下开采形成采空区，采空区上覆岩体在自重和上覆岩土体的压力作用下，产生向下的弯曲与移动，当顶板岩层内部形成的张拉应力超过岩层的抗拉强度极限时，直接顶板发生断裂、垮塌、冒落，接着上覆岩层相继向下弯曲、移动，随着采空范围的扩大，受移动的岩层也不断扩大，从而在地表形成塌陷。洛南县王河沟钼矿发现采空区塌陷坑14处，威胁矿山道路的安全（图5）。2003年凤县铅锌矿地面塌陷造成7人死亡。
图5 洛南县王河沟钼矿采空区地面塌陷
图6 采空区引发滑坡
3.2 采空区变形诱发型
开采造成覆岩变形、弯曲，并引发地面塌陷裂缝及滑坡。在地势平坦的区域，地表最明显的移动和变形是产生沉陷裂缝、陷落坑等，在山区条件下，地表的移动和变形除具有一般的地表移动形式外，还存在滑坡和滑移两种形式。据调查，秦巴山区矿产资源开采区内采矿活动共引发崩塌和滑坡28处，其中23处为地下采空区变形引发的。主要集中分布于凤县、勉－略－宁金属矿区。如2003年9月23日，宁强锰矿发生中型滑坡，造成4人死亡（图6），其平面和剖面示意图见图7、图8。
图7 滑坡平面位置示意图
图8 滑坡剖面示意图
3.3 采矿废渣堆积型
由于采矿废土石、选矿尾矿渣等固体废弃物不合理堆放，挤占沟道，堵塞河道，造成行洪不畅，在一定的水动力条件下，导致堆渣移动，或滑移、崩塌从而产生泥石流。矿山废渣堆放在狭窄的沟谷和高陡的斜坡上，发生泥石流的形式多以沟谷泥石流为主，坡面泥石流次之，除了暴雨引发外，采矿爆破、矿震、采空塌陷等也会引发泥石流。
多发生在小秦岭金矿区、凤县－太白金属矿区，开采过程中产生大量矿渣，在沟道中堆积，违规堆放的不安全尾矿库，均形成泥石流物源，加之降雨量大，在暴雨季节会形成泥石流。据调查，秦巴山区矿区共有泥石流及隐患点56处，均为采矿废渣堆积引起。如1994年7月暴雨引发潼关金矿区特大泥石流灾害，51人死亡，上百人失踪，直接经济损失上亿元。2010年潼关金矿区蒿岔峪“7·23”泥石流造成8人死亡，4人受伤（图9），该泥石流平面分布示意图见图10。
图9 潼关金矿区蒿岔峪泥石流
图10 蒿岔峪“7·23”泥石流平面示意图
（引自陈华清，2012）
3.4 露天采矿边坡诱发型
在露天开采过程中，边坡局部地段岩体节理、裂隙发育，岩性较差，随着开采的延深，暴露面积增大，暴露时间延长，加之人类工程活动的影响，造成前缘形成临空面，破坏了边坡的原有应力分布，造成边坡开裂和滑坡。多发生于石灰岩或砖瓦黏土露天开采区，露天边坡失稳常导致滑坡、崩塌发生。据调查，秦巴山区矿区共有崩塌滑坡及隐患点28处，其中5处为露天采矿边坡引发。
4 结 论
（1）总结了秦巴山区矿产资源高强度开采现状。结合秦巴山区矿产资源开采的特点，将秦巴山区划分为5个高强度开采区。
（2）总结了秦巴山区地质灾害的现状。秦巴山区地质灾害以滑坡、崩塌为主，区内由采矿活动引发的地质灾害及隐患点112处，其中地面塌陷13处，地裂缝15处，崩塌13处，滑坡15处，泥石流56处，以泥石流为主。
（3）提出了采矿活动引发的地质灾害发育类型：顶板塌陷诱发型，采空区变形诱发型，采矿废渣堆积型和露天采矿边坡诱发型。
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