摘要：本文聚焦甘肃省天水市金属矿开采引发的地质环境问题。通过多源数据融合与现场调研，揭示了该区域滑坡、泥石流灾害与采矿扰动的内在关联。研究提出“地质环境脆弱性—采矿活动强度”双因子耦合评价模型，定量评估了灾害风险等级。基于此，构建了集“源头控制—过程监测—应急响应”于一体的综合防控技术体系。

　　关键词：天水市；金属矿；矿山地质灾害；形成机理；防治措施

　　本文通过多维度实地调研、高分辨率遥感影像解译、地质剖面测绘及室内实验数据分析，深入揭示采矿强度与地质脆弱性的时空耦合致灾规律，量化评估不同开采方式对地质环境的影响程度。在此基础上，尝试构建一套集风险动态预警、源头减量管控、过程实时监测与生态功能修复于一体的创新防治模式，为天水市金属矿矿山地质灾害的精准防控提供科学依据和技术支撑。

　　1金属矿矿山地质环境背景

　　1.1区域地质构造

　　天水市地处我国中央造山系的关键节点，其地质构造格局复杂程度较高，大规模的断裂构造，对区域地层起到了极大的控制作用。同时，在其活动作用之下，致使岩石圈受到巨大影响，促使深部物质不断运移，并造成浅部构造发生严重变形，褶皱—断裂系统非常复杂。另外地层方面，区域内发育有从元古代到新生代的多套沉积地层，以碎屑岩、碳酸盐岩及泥质岩为主。长期构造应力作用与多期次岩浆活动致使岩石挤压破碎，并受到风化改造，力学强度显著降低，这种脆弱的地质结构为后续矿山开采引发的地质灾害提供了必要的物质基础和构造条件。

　　1.2地形地貌特征

　　天水市地貌由构造抬升与流水侵蚀共同塑造，形成两山夹一川格局。山高谷深、坡陡沟密，天然陡坡与人工采矿边坡叠加，破坏了山体稳定性，成为地质灾害高发区。

　　1.3气候与水文条件

　　7月份～9月份是天水市的降水集中期，且暴雨天气较多。同时，区域内河流落差大、流速快，对山体冲刷强烈。地下水渗透进一步软化岩体，共同为地质灾害提供了有利条件。

　　1.4金属矿开采现状

　　天水市金属矿开采已形成地下与露天并举的格局。地下开采以空场法为主，采空区累积效应显著，诱发地面塌陷风险攀升；露天开采则重塑山体形态，形成的人工边坡稳定性极差。同时，采矿废料无序堆积，为泥石流灾害提供了充足物源，加剧了区域地质环境的脆弱性。

　　2金属矿矿山主要地质灾害类型及特征

　　2.1滑坡

　　滑坡灾害在天水市金属矿山常见，其分布与采矿活动强度高度相关，集中于露天采场人工边坡和地下采空区地表变形带。按物质组成可分为松散土体滑坡和破碎岩体滑坡两类。

　　松散土体滑坡多发育在第四纪残坡积层，强降雨使土体含水量剧增、抗剪强度骤降，最终失稳滑动。破碎岩体滑坡则由采矿直接引发。地下采空导致岩层应力重分布，产生大量裂隙；露天爆破进一步加剧岩体破碎。当岩体软弱结构面被水软化后，便沿薄弱面滑动。以李子金矿为典型案例，该矿露天采场的人工边坡高达85m，坡角达48°。长期的爆破作业使边坡岩体完整性系数降至0.3以下，岩体极为破碎。2022年8月的一场暴雨成为直接诱因，引发了大规模岩质滑坡。滑坡体规模约60000m3，不仅导致采场被迫停产一周，还造成了超过200万元的直接经济损失。

　　2.2崩塌

　　崩塌的突发性使其成为矿山安全的重大威胁，主要发生在三类区域：露天采场的人工陡壁、矿渣堆筑的松散斜坡以及天然山体的悬崖。采矿爆破是核心诱因，它直接打破了岩体原有的应力平衡，使岩块失去支撑而瞬间坠落。风化作用持续削弱岩石强度，暴雨则进一步冲刷坡脚，加速失稳。花牛铅锌矿的65m矿渣堆就是典型，因其颗粒松散、缺乏胶结而稳定性极差。2021年强降雨触发其崩塌，大量矿渣阻断河流形成堰塞湖，严重威胁下游村庄。

　　2.3泥石流

　　泥石流是矿山沟谷地区特有的灾害，其物源主要来自采矿产生的废石和矿渣。这些松散物质被暴雨浸泡饱和后，在重力作用下形成黏稠流体，沿沟谷快速下泄。以金集铜矿为例，该矿沟谷内1.2×106m3的矿渣堆积体，在2020年7月的特大暴雨中被触发，形成的泥石流冲出沟口，吞噬了下游的农田与村庄，造成3人遇难和超过500万元的直接经济损失。

　　2.4地面塌陷

　　地下采矿形成的采空区是诱发地面塌陷的核心症结，这类灾害集中出现在地下开采的金属矿区。天水市多数金、铜矿依赖地下采掘，随开采向纵深推进，采空范围持续扩张，上覆岩层失稳风险剧增，地表塌陷问题愈发严峻。后川金矿采用空场法开采后，形成110000m2采空区域且未及时回填。2023年5月，采空区顶板发生大范围垮落，引发地表形成22000m2、深5m～12m的塌陷坑，导致5户民房垮塌，周边农田损毁严重。

　　2.5重金属污染

　　采矿遗留的矿渣富含铅、锌、铜、镉等重金属，在降雨淋溶作用下，这些有毒元素会渗入周边土壤与地下水，形成扩散性污染。天水部分矿区周边土壤重金属富集度已达国标3倍～6倍，地下水水质恶化，直接威胁饮水安全和农耕生产。杨家寺铅锌矿周边土壤铅含量高达500mg/kg，为国家标准的5倍；当地村民饮用水中锌元素浓度也超出安全限值2倍，生态与健康风险突出。

　　3金属矿矿山地质灾害形成机理分析

　　3.1地质构造因素

　　金属矿开采活动，尤其是地下采空和露天爆破，打破了岩体原有的应力平衡。这进一步加剧了岩体的破碎程度和结构不稳定性。这种双重作用使脆弱的地质体更易失稳，为滑坡、崩塌等灾害创造了根本条件。断裂带附近的矿山，岩体完整性系数普遍低于0.4。爆破震动会让岩体裂隙进一步扩展贯通，大大降低抗剪强度，从而诱发灾害。

　　3.2地形地貌因素

　　高陡的人工边坡和天然斜坡在重力作用下，长期处于不稳定的临界状态。一旦受到外界扰动，就容易发生滑动或崩塌。密集的沟谷系统不仅为泥石流提供了天然通道，使松散物源能在水力作用下快速汇集流动，而且沟谷的坡度和形态还加剧了泥石流的流速和冲击力，放大了灾害的破坏效应。

　　3.3气候水文因素

　　强降雨是触发地质灾害的关键外部诱因。雨水渗入使土体和岩体含水量剧增，抗剪强度大幅下降，直接诱发滑坡与崩塌；同时，雨水冲刷矿渣堆积体，为泥石流提供了充足的动力。地下水的长期作用则会软化岩体结构，进一步削弱其稳定性。

　　3.4人类工程活动因素

　　金属矿开采是导致灾害的核心人为因素。露天开采重塑山体形态，形成高危人工边坡；地下开采遗留的采空区易引发地面塌陷。矿渣乱堆乱放为泥石流提供物源，爆破振动破坏岩体完整性，加剧灾害风险。此外，部分企业违规开采追求利益，进一步放大了地质灾害隐患。

　　4金属矿矿山地质灾害综合防治措施

　　4.1工程治理措施

　　4.1.1滑坡、崩塌治理

　　治理露天采场高陡边坡及山体陡崖的滑坡、崩塌，需采用削坡减载、锚杆锚索支护与挡土墙联合方案。削坡减载通过降低边坡高度和坡度来减少自重及下滑力，通常将坡度控制在35°~40°。锚杆锚索支护利用深入岩体的高强度锚杆或钢索，连接不稳定与深部稳定岩体，提供主动拉力以增强整体稳定性。对土质或风化岩质边坡，需配合喷锚支护，用喷射混凝土与锚杆协同封闭坡面，防止雨水入渗和岩体风化。李子金矿治理85m高露天采场边坡时，将原48°陡坡削缓至35°,采用15m～20m长预应力锚索网格支护，并对坡面喷浆处理，显著提升了稳定性，治理后三年未再出现滑坡险情。

　　4.1.2泥石流治理

　　矿山泥石流防治需系统实施“拦、排、导、固”措施。上游构筑拦挡坝或格栅坝拦截松散物源，坝体参数需根据沟谷地形与物源量精确设计，采用浆砌石或混凝土结构确保稳固。中游开挖排洪沟和导流堤约束泥石流路径，防止漫溢危害下游区域，排洪沟断面需按百年一遇洪水标准设计，沟底及边坡需进行硬化处理以抗冲刷。下游及两岸种植沙棘、紫花苜蓿等根系发达植物，强化土体抗蚀性，减少水土流失。天水市金集铜矿通过修建3座5m～8m高浆砌石拦挡坝、配套8m宽2m深排洪沟，并种植近百亩固土植物，形成了完整的防护体系，有效遏制了泥石流灾害的发生。

　　4.1.3地面塌陷治理

　　地表沉陷的主要元凶是地下采矿形成的空洞，处理方案必须量身定制，综合考虑空洞的大小、埋深以及顶部岩石的特性。对于埋藏浅、范围小的空洞，最直接有效的方法是填充。可以利用矿山废料如尾矿砂、废石，或混合胶结材料填入空洞，从而支撑顶部岩层，阻止其垮塌。填充材料的坚固程度必须能承受顶部压力，一般要求其抗压强度至少达到3MPa。而对于埋深大或规模巨大的空洞，则更适合采用注浆加固技术。通过钻孔将水泥浆、水泥砂浆等可凝固材料高压注入岩石缝隙和空洞内部，这些材料会像胶水一样把破碎的岩石黏合起来，增强岩体的整体性和稳定性。注浆孔通常呈梅花状排列，以保证浆液能均匀覆盖整个处理区域。以天水市后川金矿为例，该矿曾面临一个容积达110000m³的大型采空区。他们创新采用了尾砂—水泥胶结充填工艺，填充率超过95%，同时对采空区周边的岩体进行了注浆加固。这套组合方案成功遏制了地面沉降，使塌陷区域得到了有效控制，没有进一步扩大。

　　4.2监测预警措施

　　构建全方位的矿山地质灾害监测预警体系，是实现风险早期识别、及时告警与快速响应的核心环节。监测范围需覆盖滑坡与崩塌的位移及裂缝演变、泥石流的雨量与泥位动态以及地面塌陷的沉降情况和地下水变化规律。监测方法应融合自动化技术与人工排查，形成立体化监测网络。运用GPS定位仪和全站型电子测距仪对边坡位移实施全天候自动化监测，数据采集间隔不超过1h，当位移速率超5mm/天或加速度发生异常突变时，系统自动启动预警程序。在滑坡体及崩塌体表面布置裂缝位移传感器，监测裂缝开合度精度需达0.1mm。于泥石流沟道内安装雨量传感器和泥位传感器，实时追踪降雨强度及泥石流发展趋势。

　　此外，定期利用无人机对矿山全域开展航拍侦察，并结合卫星遥感图像进行地表地貌变化对比分析，及时排查潜在风险点。建立市、县、矿三级预警信息传播机制，通过手机短信、应急广播、铜锣警示等多元渠道，确保预警信息迅速传达至矿山企业及周边居民。天水市花牛铅锌矿自2021年部署多参数自动化监测系统后，已成功提前预警2起小型滑坡灾害，有效规避了人员伤亡与财产损失。

　　4.3生态修复措施

　　4.3.1植被恢复

　　针对矿山开采迹地、边坡及矿渣堆积区域，依据区域气候特征与土壤理化性质，筛选耐旱、耐贫瘠且根系深广的乡土植物进行种植，构建乔木—灌木—草本复合立体植被群落。乔木层选用油松、侧柏等深根性树种，强化土体锚固效果；灌木层配置沙棘、柠条等先锋物种，改良土壤结构；草本层播种紫花苜蓿、冰草等，提升地表覆盖度，削弱雨水冲刷力。

　　对于陡峭的边坡，可以使用高压喷射绿化技术。这种方法是将植物种子、营养土、纤维材料和胶水等混合成浆料，然后用高压喷枪直接喷到坡面上。这样能形成一层有一定厚度和强度的保护层，为种子发芽提供保障。天水市李子金矿就成功应用了这种技术。他们在矿渣堆上种植了超过3000棵油松和侧柏以及5000多丛沙棘。同时，还对200多亩区域进行了喷播。经过3年～5年的培育，那里的绿化面积从原来的不足10%增长到70%以上，大大改善了生态环境，也大幅降低滑坡风险。

　　4.3.2土壤改良

　　对于被矿渣污染的土壤，可以采取“换、调、吸”三步走的综合改良策略。首先，“换”，也就是物理改良。对于污染特别严重的地块，可以直接挖走表层的脏土，换至少50cm厚的干净新土。或者进行深耕，把表层的污染物翻到下面去，与深层的净土混合，从而稀释浓度。其次，“调”，即化学改良。通过添加石灰、有机肥和磷酸二氢钾等物质，来调节土壤的酸碱度，补充养分。更关键的是，这些改良剂能与重金属发生反应，把它们“锁”起来，降低其对生物的毒性。最后，“吸”，也就是生物改良。可以种植蜈蚣草、东南景天这类“超富集植物”，它们能主动吸收重金属并储存在枝叶里，然后定期收割处理。也可以向土壤中接种特殊的微生物，它们同样能吸附或分解重金属，达到净化目的。天水市杨家寺铅锌矿就通过客土置换、有机肥调节和种植蜈蚣草，成功把土壤中的铅含量从500mg/kg降到了200mg/kg以下，锌含量也显著降低。改良后的土地还种上玉米、土豆等作物。

　　4.4管理法规措施

　　要实现矿山的长治久安，必须构建起一套从顶层设计到基层执行的全方位管理体系。首先，要在制度层面打好基础。通过出台地方性法规，比如天水市的《天水市矿山地质灾害防治管理办法》，来明确企业的责任，并设立防治保证金，用经济手段确保企业投入。其次，在监管层面要形成闭环。自然资源管理部门需要定期深入矿山进行现场核查，对发现的问题企业下达整改令，并建立动态监测数据库，实时掌握矿山环境变化。最后，在社会层面要发动群众。通过知识讲座、宣传资料等形式普及防灾知识，并组织模拟演练，让矿山职工和周边居民不仅能识别风险，还知道如何应对，共同守护矿山的安全。

　　5结语

　　综上所述，天水市金属矿地质灾害由自然与人为因素共同引发。本文提出的综合防治措施虽能有效降低矿山地质灾害发生风险。未来，还需深化研究、创新技术，加强生态修复，推动绿色矿山建设，进而实现三大效益的协调统一。