华南某铁矿区环境地质灾害发生原因与防治探讨

华南某铁矿区环境地质灾害发生原因与防治探讨

谭能超

谭能超（广东省地质勘查局七五七地质大队）

摘要:文章介绍了我国华南地区某铁矿区的环境地质条件、开采情况和地质灾害的种类，同时指出了矿区因长期的大量抽排地下水是导致其水位持续下降的必然因素，剖析了地质灾害发生的原理并提出对策。

关键词:矿区环境地质条件地质灾害防治对策

1矿区概况

铁矿地处亚热带季风气候，近年在4月份气候反常，有连续3年多的干旱期；2005年五/六两个月持续暴雨，而到了7月份则基本上没下雨。某冶金公司以Ⅱ1矿体为该矿区建矿，2002年建成投产，到了2004年间则出现了地下水源干枯、地面沉降、地裂缝、建筑地基变形等地质灾害频发现象，到2005年初情况开始恶化，同年7月Ⅱ1矿体之上已先期被前人开采的Ⅰ号矿体采空区发生地面塌陷，至此迫于地灾情况严重矿山停产至今。上述发生的系列地质灾害虽与干旱气候同期，但不是必然因果关系，矿区自然的环境地质条件、矿山开采抽排地下水与地质灾害的内在关系表明，长期大量抽排地下水导致地下水位持续变化是其必然因素。

2自然环境地质条件

2.1地形地貌该矿区地处山间冲积盆地的山前地带，地面高程约205.5～206.5m，环绕盆地的丘陵高程约220～300m，河流贯穿盆地自北西流向南东，当地侵蚀基准面高程195.2m。采矿区河流右岸约500m，距南面村庄约150m，距北西面村庄约200m，村庄分别依山而建，村前广阔地带为农田，山谷小溪流经采区两侧交汇入河。

2.2地层与构造矿区地层中第四系冲积层表现为上层粘性土下层砂性土的二元结构，基岩由表现为平行接触关系的石炭系壶天群大理岩和燕山三期侵入花岗组成，接触带呈北西—南东走向，接触带及其南侧为花岗岩岩性地层，紧邻接触带的北侧为大理岩岩性地层。区域构造受到老的纬向构造和新的新华夏构造体系控制。

2.3矿产与围岩工程地质条件

2.3.1矿产概况磁铁矿体产于大理岩与花岗岩侵入接触带花岗岩捕虏体内，呈串珠状透镜体产出，从上至下由Ⅰ～Ⅲ共3个矿体组成，其中Ⅰ号矿体由于风化剥蚀作用层顶出露于地表；Ⅱ号矿体在同一捕虏体内又被矽卡岩隔离为上、下两个矿层即Ⅱ1、Ⅱ2矿体；Ⅲ号矿体属贫矿，无开采意义。矿床在地面上的投影大致呈楕圆形，长轴约210m，短轴约120m，所在地面平均高程约206m。

2.3.2矿体围岩工程地质特征Ⅰ号矿体成矿母岩被侵入体捕虏呈孤岛状，矿体处于花岗岩强风化岩带，近地表围岩为残积土层及第四系土层；Ⅱ号矿体成矿母岩被侵入体捕虏呈半岛状，围岩主要为中～微风化花岗岩，近矿体有部分强风化岩；成矿作用形成的矽卡岩和伸入矿层的大理岩，裂隙发育结构疏松，锤击易裂散，矿石以块状为主，部分为粉状。矿体及围岩均较区外裂隙发育。

2.4矿区水文地质条件

2.4.1含水层分布特征Ⅱ1矿体花岗岩围岩底板以上和大理岩岩溶发育带地层的含水层分布特征。

2.4.2含水层水力联系自然状态下各含水层的富水性及各层之间的水力联系情况。

3矿山开采及地质灾害

3.1矿山开采状况上世纪80～90年代，Ⅰ矿体先期分别以露天和二层坑道形式开采，露天采坑6000m2，坑道底板高程分别为174m和154m，各层采空高度一般在5m以上，由于坑道发生严重坍塌而放弃开采，之后露天采坑填满尾砂；某冶金公司01年以Ⅱ1号矿体为开采对象建矿，由上自下逐三层开采矿石，各采场高程分别为47m、17m和-20m，最大采空高度40m，最深坑道高程约-50m，至2005年7月迫于系列地质灾害严重而停产。

3.2矿山抽排地下水与地质灾害的关系抽排地下水与地质灾害的内在联系自Ⅱ1号矿体开采以来，长期大量抽排地下水引起地下水位持续下降，随着开采空间和深度增大，排水量增大，水位降深和降落漏斗影响范围随之加大，至04年底坑道排水量在4000m3/日以上。地面沉降范围与水位下降影响边界滞后重合，水位下降边界与采空区边界的水平距离一般可达开采深度的1.5～2.5倍。

3.3水位下降引发系列地质灾害机理

3.3.1地下水源干枯:含水层特别是砂层水流失，且得不到有效补给而导致地下水源干枯。

3.3.2地面沉降:砂性土层由于部分细颗粒随砂层、水流失产生沉降，粘性土层长期失水导致固结压缩产生沉降，地面沉降不均匀并发地裂缝及建筑地基变形。

3.3.3地面塌陷:Ⅰ号矿体采空区原有积水及围岩的强风化带裂隙水经历了长达3年的严重流失后，遭受05年5～6月持续大雨和暴雨而坑道迅速充水，强风化岩长期失水后又在短时间内大量充水浸泡，岩体软化承载能力降低，在坑道上露天采坑又有尾砂堆载的情况下，产生了坑道塌陷直至地面塌陷。5矿区地质灾害防治对策本矿区系列地质灾害均由地下水流失和地下水位下降引发，各灾种均在地下水降落漏斗范围及地面沉降区范围，因此应在该范围内减弱第四系含水层与基岩裂隙水之间、基岩裂隙水与Ⅱ矿体采空排水之间的连通性，并保持一定的地下水补给，其治理手段主要有以下两个方面:①花岗岩残积土缺失地段和基岩裂隙发育地段，通过钻孔先与水泥浆再与粘土水泥浆压力注浆处理。②在地裂缝发育程度较大密集的地段，特别是在塌陷地段的地裂缝，采用粘土水泥浆压力注浆。

此外，还须对Ⅰ号矿体采空区作出治理，对采空坑道作物料充填，对露天采坑所堆放的尾砂进行固结，对地面塌陷陷坑作回填压实。受灾村庄可采取避让措施。