华宁暮车露天矿开采对周边地质环境影响评价(1).pdf

2 0 1 1 年 第3 0 卷 第3 期3 6 6 ～ 3 6 9 页 云 南 地 质 C N 5 3 1 0 4 1 ／ P I S S N 1 0 0 4 1 8 8 5 华 宁暮车露天矿开采对周边地质 环境影 响评价 吴文利 西南有色昆明勘测设计研究院股份有限公司 云南 昆明6 5 0 0 5 1 摘要现场调查评价区地裂缝特征和成因机制 ，对形成地裂缝的直接原因采矿诱发斜坡的失稳进 行了定性、定量评价 ，提出不稳定斜坡的相应防治对策。 关键词露天采矿；边坡稳定性；地质灾害；地裂缝i云南华宁暮车 中图分类号P 6 4 2 ． 2 6 文献标识码A 文章编号 1 0 0 4 1 8 8 5 2 0 1 1 0 3 - 3 6 6 -- 0 4 云南华宁暮车村有1 1 0 0 余人 ，房屋 4 8 0余间，农户 2 7 0户 ，房屋 结构 以土木和砖混结构为主，一般 为 1 2层。其中少数民族人 口估 7 0 ％ ；为华宁县少数民族聚居村镇 。南部外 围有一座赤铁矿露天开采矿 山，露天矿工作帮边坡不断向外延伸、扩展。2 0 0 4年2 3 月，发现暮车村包括清真寺在内的多栋房屋地 坪 、墙体有不同程度的开裂。为此 ，专门成立调查组，调查露天采矿人工边坡形成 、地应力重薪分布的过 程。认为在一定条件下 ，边坡及周边会产生变形移动，对表生地质环境产生影响，甚至发生地质灾害。 1 地质环境 1 ． 1自然 地理 评价 区位于云南华宁县城北东方向，平距约 6 k m，属构造剥蚀中山山前缓坡地形 ，相对平缓 ，坡度小 于 5 。 ，高程在 1 9 2 5 m～ 2 0 2 5 m之间，坡地南部前沿为暮车露天矿所在位置。暮车露天矿为私营小型矿 山， 勘探程度低。1 9 9 9 2 0 0 4年 6月 ，已形成长约 1 3 0 m，宽近 1 0 0 m，深约 3 0 m左右的露天矿坑 ，近暮车村 一 侧即露天北帮形成一人工边坡 ，高约 2 8 m，坡度约 4 2 。 。 1 ． 2 地质构造 评价区处于云南山字型构造体系通海前弧之东翼 、南北 向构造与弧形构造线交接部位 ，小江断裂带南 段 ，南盘江断裂西 。地质构造较简单 ，地层 、矿体均呈北东向展布。仅有一条 F 逆 断层 ，长约 l k m，破 碎带宽 1 0 m～ 2 0 m，角砾具挤压碎裂的特征 ，在破碎带 中由构造热液作用形成 的赤铁矿充填 ，形成沿断层 展布的赤铁矿体 ，矿体及逆断层产状为 2 9 0 。 ／ _ 6 0 。 。 1 ． 3 地层岩性 评价区出露第 四系崩塌体 Q 、上二叠统峨眉山玄武岩组 P 卢 和下二叠统阳新组灰岩 P Y 。 1 ． 4赤铁矿 矿体赋存在 F 断层破碎带中，北东 向展布 ，透镜状 ，长约 3 0 0 m，宽平均约 3 ． 6 3 m，矿体沿走 向上厚 度变化在 3 m一 6 m之间，形状复杂 ，呈似层状 、脉状 、透镜状 、不规则状 ，赤铁矿矿石呈粒状 、浸染状 和 致密状 ，赤铁矿矿物呈 自形 、半 自形 、他形产 出。 2 工程地质与水文地质条件 暮车露天矿北帮边坡 由古崩塌体构 成 ，碎石类 、滑塌斜坡。结构 中密或密实。暮车村位于 占崩塌体 上 ，民房基础一般都置于崩塌体碎石土层 中，天然地基承载力特征值在 2 0 0 k P a以上 ，地基基础条件较好。 评价区位于峨眉山玄武岩组和阳新组灰岩分布区，岩石裂隙发育弱含水层 ，地下水主要受大气降水的 补给。由于河谷较深 ，河床坡度较大，地层中水 自流排泄好 ，基岩裂隙水 、岩溶水及断裂破碎带水均径流 收稿 日期 2 0 1 1 l _ 2 6 作者简介 吴文利 1 9 6 8 ～ ，女，黑龙江省齐齐哈尔市人， 地质工程师，从事水文地质、工程地质专业工作。 3期 吴文利华宁暮车露天矿开采对周边地质环境影响评价 3 6 7 到其他储水层 中。 边坡地层属弱含水层 ，但在矿坑位置 ，古崩塌体与原始地面 玄武岩 P p地层接触面处有 泉水出 露 ，但旱季流量不大。露天矿北帮边坡地下水补给除了受大气降水 的补给 ，还受村中部水塘等地表水的 补给。 3 地质灾害 3 ． 1崩塌 暮车露天矿北帮为一大型古崩塌坡体 。 1 崩塌体母岩为下二叠统阳新组灰岩 P Y 。崩塌体由由灰岩块石及粘土组成，产状凌乱；块石 含量约 占6 0 ％，粒径 1 0 c m～5 0 0 c m不等 ，风化强烈 ，其问充填褐红色粘土 ；结构 中密或密实。 、 2 矿坑位置可以观察到古崩塌体与原始地面 下二叠统 P 卢 玄武岩地层不正确接触关系 即上 二叠统玄武岩 P 卢 地层被覆盖在了以下二叠统阳新组灰岩 P Y 为母岩的崩塌体之下。 3 崩塌体后缘呈圈椅状地形 ，后缘为陡峻、阳新组灰 岩组成的中山地形 ，即侵蚀 中山的地形地貌 为古崩塌体形成 的条件之一。 4 崩塌体平面上东西宽 1 4 0 m以上 ，纵向上北部延展至评价区外围中山山麓 ，南部在露天坑南侧坡 脚终止；评价区内崩塌体平均厚度约2 5 m左右。 由于地形平缓，坡度小于5 。 ，暮车村古崩塌体边坡在 自然情况下，坡体地层结构较密实，处于稳定 状态之 中。 3 ． 2地裂缝 1 民房地坪裂缝 2 0 0 4年 2月 1 9日，暮车村少数农户开始发现有房屋地坪 、墙壁 出现开裂现象 。通过现场调查发现 ， 房屋裂缝主要有 以下特点 ①房屋地坪的裂缝主要出现在暮车村南部 、包括清真寺在 内的近 1 0栋 民房 ，特别是靠近露天矿坑方 向的土木和砖混结构 的房屋。调查期 间共记录地裂缝 l 6条 。走 向一般呈近东西向 平均 N E 8 4 。 ，部分 相邻民房的地坪裂缝 已穿墙贯通。其余则地表裂缝不明显或肉眼难辨。地裂缝走 向基本与露天矿北帮边坡 走向一致。 ②裂缝宽度 1 m m～ 5 m m左右，延伸长度3 m一 6 m之间，落差不明显，除地板砖裂缝沿砖缘线展布外， 大部裂缝锯齿状 。 ③一些地裂缝贯通至房屋墙体 ，下部开 口大 ，上部呈尖灭状 ，裂缝宽度最大达 5 m m，但垂直位移不 明显 。 ④从 2月 1 9日发现地坪裂缝始 ，一些农户粘纸片于地 裂缝或墙体两端 ，纸 片被拉裂 ，且屡贴屡裂 ， 断 口呈锯齿状 ，表明裂缝宽度在逐渐加大 ，裂缝仍在发展 。 2 耕地裂缝 现场调查，暮车村地里有一条规模较大的地裂缝，分布在暮车村与露天矿矿坑之间，走向近东西，长 约 5 0 m，最宽可达 1 5 c m，落差可达 1 0 ra m～ 3 0 ra m，下沉方 向为露天矿北帮边坡一侧 1 8 7 。 ，性质为拉张 裂缝。 4 地 裂缝地质 灾害评价 4 ． 1 露天矿北帮边坡稳定性分析 分析前提为评价暮车露天矿矿坑临空面 一 北帮边坡对暮车村的稳定性影响程度，本文采用边坡主断 面进行二维稳定性检算 。评价时考虑了下述几个因素 1 滑移控制面取古崩塌体与玄武岩基岩接触面，前沿沿展到露天矿坑 ，后缘 以调查记录 的最北端 地裂缝为切割面。 2 滑坡体的重度滑坡体是块石土 为灰岩块石夹粘土 ，按邻近矿区类似古崩塌体经验值， 取 2 2k N／m。 。 3 6 8 云 南 地 质 3 0卷 3 滑面抗剪指标以软塑粘土作为滑动带 面的抗剪强度指标通常很低 ，尤其是在水 的浸润下 尤甚 ，若已滑动其滑面宜采用残余抗剪指标。但本边坡处于初期变形阶段 ，仍类 比采用邻近矿区没有发生 滑移的古崩塌体基底经验值，取内聚力 c l O k P a ，内摩擦角 ‘p 1 5 。 。 4 进行稳定性计算时，由于无法i 见 0 定地下水位 ，暂未考虑地下水的影响。 稳定系数计算 ，对于滑坡稳定性评价方法 ，采用滑动面呈折线形 的条分法进行评价 ，滑坡体稳定性计 算结果为稳定性系数 F s 0 ． 9 8 6 。 以上结果 尚未考虑水压力和建筑物的加载等因素的影响。 计算结果表明，目前暮车村边坡 已处于处于不稳定状态 ，为不稳定边坡。 4 ． 2 导致暮车露天矿北帮边坡失稳的主要因素 1 复杂的工程地质环境条件是导致暮车露天矿北帮边坡失稳的地质基础 。 ①暮车露天矿北帮边坡工程地质条件复杂，边坡为一滑塌边坡，坡体由古崩塌体构成，岩性为灰岩块 石夹粘土。崩塌体与下伏地层的接触面为潜在滑移面，为边坡失稳的滑移控制面，边坡前缘人工开挖活动 揭露该面 ，加剧了滑面的形成 ，导致边坡失稳。 ②虽然计算中未考虑水的影响。但事实上，矿坑位置古崩塌体与原始地面 玄武岩接触面处有泉 水出露；村边坡地下水还受村中部水塘等地表水的补给。因此，水也是影响边坡稳定的重要因素 水在坡体中 产生较高的孔隙水压力和动水压力， 加大坡体的下滑力；地下水浮力，降低了坡体自 重所产生的岩土抗滑摩阻 力 ；地下水对潜在滑动面岩土的软化性能和水解性能 ，降低了滑面土的抗剪强度，促使坡体滑动。 2 暮车铁矿露天坑人工边坡的形成是暮车村边坡失稳的直接诱因。 露天坑北帮边坡原始地形坡度较缓 ，属稳定边坡。随着边坡前沿不断采矿 ，在边坡前沿形成大型露天 矿坑。露天坑近暮车村一侧形成 了一人工边坡 ，其 高度约 2 8 m，坡度约 4 2 。 ，构成 了暮车村边坡坡脚 巨大 的临空面。f临空面的形成，导致边坡应力分布发生改变 ，坡体中潜在滑动面应力更加集中，坡脚处应力集 中带最大剪应力值增大 ，边坡后缘也容易形成张应力带 ，从而诱发边坡变形失稳 。 4 ． 3 暮车村地裂缝成因 暮车露天矿北帮边坡处于不稳定的状态 。按一般边坡变形破坏的规律 ，边坡的变形破坏通常要经历下 列几个阶段 蠕滑一拉裂阶段 坡脚处应力集中带最大剪应力值增大 ，边坡后缘形成张应力带 ，后缘部位的坡体容 易被拉裂形成与坡面近于平行的拉裂面。拉裂面即地裂缝以水平位移为主，垂直位移较小或不明显。 潜在滑移面贯通剪切阶段 随着坡体 中潜在滑动面应力更加集 中，在最大剪应力的作用下，地裂缝均 有明显的水平位移和垂直位移 ，地裂缝与潜在滑移面逐步贯通 ，使边坡滑移进入加速阶段。 破坏阶段 随着变形的加剧和应力 的进一步集中，潜在滑移面剪切贯通 ，坡体沿前缘已有临空面剪切 而出，以达到新的平衡状态。此阶段通常时间极短 ，对地质环境造成 的破坏也最为严重 。 从 以上的分析及现场的调查来看 ，暮车露天矿北帮边坡耕地 中的较大规模 的地裂缝为边坡变形 的主裂 缝 ，该条裂缝分布在暮车村与铁矿矿坑之间，走 向近东西 ，长约 5 0 m，最宽可达 1 5 c m，垂直位移为 l O m m 一 3 0 m m；而暮车村近矿坑方向的民房地坪裂缝 ，裂缝宽度在 1 m m一 5 mm左右 ，延伸长度一般在 3 m一6 m 之间，裂缝呈锯齿状 ，裂缝宽度在逐渐加大。这些特征说明边坡变形正处于初期变形 阶段 蠕滑一拉裂 阶段。 暮车村耕地 的大裂缝及暮车村近矿坑方向的民房地坪裂缝属于暮车村边坡初期变形阶段即蠕滑一拉裂 阶段的拉张裂缝或受牵引作用形成的拉张裂缝。如果任由边坡变形延续 ，将最终导致滑移破坏 ，酿成严重 地质灾情 。 5建议 1 目前暮车露天矿北帮边坡处于不稳定状态 ，随着时间的推移 ，裂缝和变形破坏还会加剧 ，因此 ， 对于地表应加强观测 特别是在雨季 ，以免发生房屋倒塌造成生命和财产的损失。 2 暮车村边坡失稳 的治理 ，可采取如下措施 ①露天边坡应进行规范设计 ，在边坡后缘的农户应搬离不稳定边坡范围，确保采矿安全生产 ； 3期 吴文利 华宁暮车露天矿开采对周边地质环境影响评价 3 6 9 ②暮车露天矿北帮边坡采取抗滑支挡措施 ，以保证村庄所在坡体的稳定 ； ③露天矿坑进行回填反压，恢复原始地形。 3 由于边坡变形滑移对水特别敏感 ，而暮车村又处在失稳坡体 的上方 ，建议暮车村对排水设施作 出一定 的处理 ，以避免地表水直接渗透坡体。对地面裂缝应进行填埋 ，防止地表水下渗。 参考文献 [ 1 ]张倬元，王士天，王兰生 ．工程地质分析原理 第二版[ M]．地质出版社，1 9 9 4 [ 2 ]孙玉科 ．牟会宠 ． 姚宝魁 ．边坡岩体稳定性分析 [ M]．科学出版社 ． 1 9 8 8 ． [ 3 ]论我国金属矿山工程地质灾害 [ J ]．中国地质灾害与防治学报 ． 2 0 0 2 ． 1 3 ． 4 ． [ 4 ]加拿大矿物和能源研究中心 ．边坡工程手册 [ S ]．冶金工业出版社 ． 1 9 8 4 ． AN EFFECT ASS ESS M ENT oF THE M I NI NG OF M UCHE OPENCAST oF HUANI NG oN THE S URRoUNDI NG GEoLoGI C ENVI RoNM ENT W U W e n． 1 i K u n mi n g E x p l o r a t i o n D e s i g n I n s t i t u t e C o m p a n y L t d ，5 N o n f e r r o u s I n d t u，K u n mi n g 6 5 0 0 5 1 Ab s t r ac t Ac c o r d i n g t o t h e s p o t i n v e s t i g a t i o n， t he c h a r a c t e r i s t i c s o f g r o u nd fis s u r e a n d g e n e s i s me c h a n i s m a r e e v a l ua t e d． Th e q u a l i t a t i v e a n d q ua nt i t a t i v e e v a l u a t i o n o f da ma g e o f s i d es l o p e s t a bi l i t y c a u s e d b y t h e mi n i n g， wh i c h i s t h e di r e c t g e n e s i s o f g r o u nd fis s u r e， i s c a m e d o ut ． An d t he p r o c e s s i n g me t h o d f o r t he u n s t a bl e s l o p e i s p u t f o r wa r d ． Ke y W o r d s Ope n c a s t i n g； S t a bi l i t y o f S i d e S l o p e； Ge o l o g i c a l Di s a s t e r ； Gr o un d F i s s u r e； Mu c h e， Hu a n - i n g， Yu n n a n