猪波沟金矿地质灾害风险评估与防治措施论文
2026-05-14 17:41:35 来源: 作者:xuling
摘要:针对猪波沟金矿新建地下开采过程中的地质灾害风险管控需求,本文结合矿区地形地貌、地质构造、气象水文等基础条件,通过现场调查、理论计算与标准对照,开展地质灾害风险现状与预测评估。
摘要:针对猪波沟金矿新建地下开采过程中的地质灾害风险管控需求,本文结合矿区地形地貌、地质构造、气象水文等基础条件,通过现场调查、理论计算与标准对照,开展地质灾害风险现状与预测评估,同步设计预防、治理、监测预警及保障措施。结果表明,矿区现状仅存在探矿废石堆压占与长方沟弱易发泥石流两类低风险,预测核心风险为中型地面塌陷,配套构建的“预防—治理—监测—保障”体系可有效控制风险影响范围与程度。
关键词:猪波沟金矿;地质灾害;风险评估;防治措施
金属矿地下开采过程中,地质构造扰动、地形改造及人类工程活动,易引发地面塌陷、边坡失稳、泥石流等地质灾害,不仅威胁矿山生产安全,还可能破坏周边生态环境。猪波沟金矿作为新建地下开采矿山,地处西秦岭造山带核心区域,断裂构造发育,岩体完整性较差,且矿区地形以低中山为主,沟谷纵横、坡度较大,同时留存探矿阶段废石堆等遗留设施,前期缺乏系统的地质灾害风险梳理。若未在基建前明确风险等级、制定防控措施,可能导致后续建设与生产阶段出现安全隐患。基于此,本文聚焦该矿山地质灾害风险问题,通过分析现状灾害特征、预测开采与建设潜在风险,提出针对性防治方案,为矿山安全有序推进提供支撑,避免地质灾害造成的损失。
1工程概况
甘肃省天水市秦州区猪波沟金矿区由6个拐点圈定,面积0.8229km2,开采标高1820m~1176m,评估区面积155.92hm2,项目估算总投资9785.25万元,资金自筹。该矿山坐落于秦州区娘娘坝镇,距天水市37km,地理坐标为,东经105°47′30″~105°48′28″,北纬34°15′00″~34°15′23″,国道316线穿项目区,各级道路互联互通,原有探矿简易道路可至平硐口。开采环节围绕开拓运输、采矿方法等系统规划,1682m标高以上用“平硐+溜井”开拓,以下用“平硐+盲竖井+盲斜井”开拓,中段有轨运输。矿体厚度≤0.8m用削壁充填采矿法,≥0.8m用浅孔留矿嗣后废石干式充填法(占比90%),配套建设采矿工业场地(2.72hm2)、3个风井工业场地(各0.06hm2)及1.92hm2运输道路(含4条路段)。基建期废石(约38834.52m3)用于场地平整与道路建设,生产期废石充填采空区,矿井涌水(设计500m3/d)与生活污水经处理后回用。当前矿区内仍留存探矿工业场地(含3300m3废石堆,压占1900m2土地)及长750m、宽4m的简易联络土路(已部分自然恢复),植被覆盖率超80%,土壤以山地褐土、棕壤为主,地表水系为白家河支流长方沟、庙沟,属长江流域嘉陵江水系。
2猪波沟金矿地质灾害风险评估
2.1地质灾害风险现状评估
当前矿区现状灾害主要集中在探矿遗留设施及潜在自然风险两类,未发现其他类型地质灾害迹象。探矿阶段遗留的废石堆是首要现状风险源,堆存废石体量达3300m3,压占采矿用地面积1900m2,堆存坡度维持在20°~23°之间,岩土体长期处于干燥状态,现场踏勘未发现裂缝、移位等变形迹象。从稳定性角度分析,该废石堆所在斜坡坡度较缓,约20°,周边无地表径流直接冲刷,参照《斜坡稳定性判别表》中“斜坡较缓、无地表径流流经、岩土体干燥”等判定标准,最终确定其稳定性较差。风险等级划分环节,结合受威胁人群范围与可能造成的直接经济损失,受威胁人员多为偶尔进入场地的工作人员,数量不足10人,可能直接经济损失低于100万元,依据《地质灾害危险性分级表》相关指标,该废石堆风险等级判定为小。除废石堆外,矿区另一类现状风险来源于长方沟区域的潜在泥石流,探矿工业场地恰好坐落于长方沟沟脑,沟谷呈现自然“V”型特征,流域面积达10.6km2,主沟长度约5km,沟谷纵坡在20‰~40‰之间,松散物源仅来源于地表第四系表土,且该区域植被覆盖度已超过85%,物源供给能力有限。按照《泥石流发育程度量化评分表》逐项计算,最终得分为46分,低于“中等易发”评分阈值,据此判定该区域泥石流易发程度为弱易发。风险等级方面,泥石流若发生仅可能影响下游小南峪村局部区域,受影响人数不足10人,可能造成的财产损失低于100万元,风险等级同样判定为小。

综合当前矿区地质灾害调查与评估结果,评估区范围内现状地质灾害整体呈现不发育状态,未出现崩塌、滑坡、地面塌陷等典型地质灾害类型,仅存在两类低风险问题,分别是探矿阶段遗留的废石堆压占土地以及长方沟区域潜在的弱易发泥石流。从风险影响来看,两类低风险均未达到重大威胁级别,对矿山当前基建前期的场地清理、临时设施搭建等工作开展不会造成阻碍。但从长期建设安全角度考虑,探矿废石堆作为人工遗留隐患,若未尽早处置,可能在后续大规模工程建设中引发二次问题,比如废石堆在机械扰动下出现局部滑落,或雨季时少量雨水冲刷导致的局部水土流失。因此在基建正式启动前,优先对该废石堆进行资源化处置,可将其用于场地垫层铺设或临时道路路基建设,既能消除堆存隐患,又能实现废石资源循环利用。
2.2地质灾害风险预测评估
结合矿山未来开采规划与地面工程建设方案,预测阶段主要面临三类地质灾害风险,其中地面塌陷为核心预测灾害,其形成与地下开采活动直接相关。矿山采用浅孔留矿嗣后废石干式充填法开采,矿体平均厚度1.7m,平均采深300m,经计算采厚比达176.5,该数值远超120的安全阈值,表明地面塌陷发生可能性较小。通过岩移理论计算,得出地面最大下沉值为0.34m,最大水平移动值为0.22m,结合矿体赋存形态与围岩力学性质圈定,预测塌陷范围集中在矿权内东南部Ⅰ矿化带上方,面积378200m2,区域内土地类型以乔木林地为主。参照《地面塌陷分级标准》中“塌陷面积0.1km2~1km2为中型塌陷”的界定,该预测塌陷规模判定为中型。除地面塌陷外,场地建设活动可能引发局部崩塌或滑坡风险,采矿工业场地、1号与2号东风井工业场地及西风井工业场地均选址于山坡区域,场地所在位置坡度普遍超过15°,后续场地平整过程中若开挖不当,可能形成局部高陡边坡。联络道路中2号路段设计纵坡9%,道路开挖会扰动坡体表层岩土。但现场勘察发现,这些区域边坡岩土体以完整基岩为主,无软弱夹层分布,依据《挖损土地破坏程度标准》中“无软弱夹层、扰动范围有限”等指标,判定此类风险为潜在轻度风险,无大规模崩塌或滑坡隐患。泥石流风险在预测阶段未出现加剧迹象,建设期间将对长方沟区域松散物源进行清理,同时在采矿工业场地布设直径1.8m的排水涵管,并沿场地四周设置预制“U”型槽截排水沟,通过这些措施减少松散物源供给与地表径流汇集,该区域泥石流易发程度仍维持现状“弱易发”等级。
从风险分级与影响范围来看,依据《矿山地质环境影响程度分级表》,预测塌陷区因可能破坏378200m2乔木林地,虽无人员威胁且直接损失低于100万元,但仍划分为较严重风险区。各工业场地与联络道路引发的崩塌/滑坡风险,可通过边坡支护、道路防护等措施消除,无重大损失,划分为较轻风险区。影响范围方面,岩移引发的地面塌陷集中在矿权内东南部,该区域无公路、水源地等重要设施,距离钱家坝村、小南峪村较远,不会对村庄造成影响。综合来看,矿山预测阶段主要潜在风险为中型地面塌陷,其次为场地建设引发的轻度边坡风险,无高风险灾害类型,所有预测风险集中在2030年至2043年的正常生产阶段,后续通过持续监测与针对性治理措施,可有效控制风险影响范围与程度。
3猪波沟金矿地质灾害防治措施
3.1预防措施
3.1.1开采与建设阶段预防
开采工艺优化围绕减少岩移展开,严格执行浅孔留矿嗣后废石干式充填法,确保充填率维持在90%以上,通过及时充填采空区降低岩移发生概率。地表以下预留10m保安矿柱,从空间布局上进一步降低地面塌陷概率。场地防护结合地形特点设计,采矿工业场地采用阶梯式竖向布置,既适应山坡地形又减少开挖量,靠山侧砌筑浆砌块石护坡稳固坡体,周边设置预制“U”型槽截排水沟,开口宽度60cm,场地底部布设排水涵管疏导水流。联络道路防护按路段等级区分,1号路段作为三级路,靠山侧同步建设护坡与排水沟,靠沟侧增设泥石流排导设施。2号至4号四级路临空侧设置拦挡设施防止边坡滑落。废石处置遵循资源化原则,基建期产生的废石优先用于工业场地垫层铺设与道路路基填筑,剩余废石堆存于采矿工业场地内的临时周转场,该周转场面积5000m2,设置两级台阶与2m高挡渣墙,全程不规划永久废石场。
3.1.2警示与防护设施
警示标识针对预测岩移区域布设,在岩移边界封闭圈附近设置15块镀锌铁皮警示牌,警示牌规格为400mm×200mm,整体高度1500mm,底部埋入地下300mm确保稳固,牌面标注“采矿塌陷,注意安全”字样,为保证标识清晰,每年对警示字体进行补喷维护。防护围栏围绕预测塌陷区周边搭建,总长度3285m,围栏高度1.8m,每3m设置一个30mm×30mm×30mm的水泥墩底座增强稳定性,通过物理隔离阻止人员误入塌陷风险区域,形成安全防护屏障。
3.2工程治理措施
3.2.1地面塌陷治理
地面塌陷治理以动态响应为核心,生产期每季度对预测塌陷区开展裂缝排查,发现裂缝后立即启动治理流程,先剥离表层土壤544.60m3单独堆存,再用4057.33m3废石对裂缝进行夯填密实,最后将剥离的表土回填并整平场地,当裂缝宽度超过0.2m时优先开展处置工作。塌陷区达到稳定状态后启动植被恢复,撒播蒿属、百里香等本土草籽改善表层覆盖,按2m×4m的株距补种油松,逐步恢复区域乔木林地原有生态功能。
3.2.2探矿废石堆治理
探矿废石堆处置计划在2025至2029年的近期阶段完成,将3300m3废石分批次利用,一部分用于27200m2采矿工业场地的平整作业,填充场地低洼区域,另一部分投入1号路段路基修筑,该路段长度415m,废石可增强路基承载能力。废石处置完成后,在平整后的场地表面覆盖0.5m厚表土,为后续植被恢复或工程建设奠定基础,彻底消除废石堆压占隐患。
3.2.3边坡治理
工业场地边坡针对坡度超过25°的区域采取加固措施,砌筑厚度0.3m的浆砌块石护坡,同时在边坡顶部开挖宽度40cm的截水沟,拦截坡面汇水避免冲刷坡脚。道路边坡治理同步跟进开挖作业,开挖后及时采用草灌混播方式进行喷播绿化,通过植被根系固坡。对局部岩土体稳定性较差的路段,采用锚杆支护加固,锚杆长度2.5m,间距1.5m,形成立体防护体系保障边坡安全。

3.3监测预警措施
3.3.1监测对象与技术方案
监测工作围绕矿区核心风险点全面展开,地面塌陷(岩移)是监测重点对象。在预测塌陷区均匀布设47个木制监测桩,监测桩桩径8cm、长度80cm,底部埋入地下30cm以保证稳固,桩体间距控制在80m~120m之间,确保覆盖整个塌陷影响范围。每月开展1次人工监测,现场记录各监测桩的下沉量与水平位移数据,所有数据整理后形成完整台账留存。地下水与气象监测同步推进,布设3个水文观测孔分别对应不同区域,1号孔深度247m、2号孔372m、3号孔381m,每月测量1次地下水位变化,每年分两次采集水样检测pH值、硫化物及重金属含量。采矿工业场地内安装1套降水自动监测设备,实时采集降水数据并上传至控制终端,每季度对数据进行汇总统计。边坡与堆体监测依赖GPS技术,4个表土堆场共设6个GPS自动监测点,临时废石周转场设3个GPS监测点,所有监测数据实时传输至矿山调度室,便于实时掌握稳定性变化。水土环境监测覆盖土壤与地表水,土壤监测在采矿工业场地北侧(对照样)与西侧(影响区)各设1个监测点,每年检测2次pH值、有机质及重金属含量。地表水监测在庙沟上游(对照样)与采矿道路北侧各设1个监测点,每年同样检测2次pH值、氨氮及石油类指标。
3.3.2预警响应机制
异常判定设定明确量化标准,岩移监测中当月位移量超过5mm、边坡监测中位移超过3mm、地下水监测中水位骤降超过1m,均判定为“异常”情况。出现异常后立即启动响应流程,首先停止相关区域的采矿作业,组织专业人员赶赴现场核查异常原因,在24小时内制定针对性处置方案。若发生重大异常,例如地面出现宽度超过10cm的裂缝,需第一时间将异常情况上报天水市自然资源局秦州分局,同步做好现场安全防护,防止无关人员靠近危险区域。
3.4保障措施
组织保障方面,甘肃海天矿业有限公司专门设立“地质灾害防治小组”,小组内配备1名水工环工程师负责技术指导,2名专职监测人员负责日常监测工作,所有成员职责清晰,确保防治工作有序推进。资金保障严格按照《矿山地质环境治理恢复基金指导意见》执行,从矿山生产成本中计提地质灾害治理恢复基金,每年计提金额不低于13.94万元,基金实行专款专用,仅用于地质灾害预防、治理及监测相关工作。制度保障构建多层级管理体系,建立“月度监测台账、季度巡查、年度评估”制度,每月整理监测数据形成台账,每季度开展一次现场巡查,每年对全年防治工作进行综合评估。同时每年组织1次应急演练,演练内容针对地面塌陷与泥石流两类主要风险,提升应对突发灾害的处置能力。
4结语
本文围绕猪波沟金矿地质灾害风险管控需求,结合矿区基础地质环境,系统完成现状与预测风险评估,明确不同灾害类型的风险等级,进而构建“预防优先、治理同步、监测跟进、保障兜底”的综合防治体系。未来,结合矿山实际开采进度与地质环境动态变化,优化风险评估指标与防治措施细节,同时将地质灾害防治与绿色矿山建设要求深度结合,进一步提升矿区生态安全性与可持续发展水平。