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1、萤石矿区周边地质灾害类型及防治措施研究张志强 沈亲亲2 刘越3（浙江省核工业二六二大队，浙江湖州 313000；浙江省第九地质大队，浙江湖州，313000；浙江省湖州地质技术开发公司，浙江湖州，313000）摘要：本文以萤石矿区为例，研究了矿物开采对周围地质情况造成的影响，总结了周围主要的地质灾害类型，并提出了相应的地质灾害防治措施建议。主要结果如下：（1）萤石矿区附近的地质灾害类型主要有滑坡、地面崩塌、地面沉降这几种类型，并且跟地下水的变化有很大的关系，并且降雨的增加会显著增加该区域地质灾害的发生概率。（2）针对矿区内不同的情况提出了不同的防治措施建议，根据地质灾害的分布区域，将矿区分为了重
2、点防治区域和一般防治区域两块区域，针对这两块区域的不同情况提出了相应的防治措施建议。关键词：地质灾害；萤石矿；防治措施1 绪论1.1 概述萤石矿又称为氟石，是工业上氟元素的重要来源，它作为最为重要的非金属矿物原料之一，在冶金、炼铝、玻璃、陶瓷、水泥化学工业等上面得到了广泛的应用，并且它不仅在基础工业上作用巨大，而且在很多尖端科技领域也是必不可少的，例如在航空航天、电力电子、机械和原子能等领域萤石更是基本原料之一，很多国家甚至将萤石矿作为一种战略资源来储存。随着我国经济的发展和科学技术的进步，萤石的需求量与日俱增，因此越来越多的萤石矿被开采利用，这虽然在一定程度上能够增速经济和科技的进步，但是萤
3、石矿的大面积开采也将会带来一系列的问题，其中首当其冲的就是将会改变矿区周边地质情况，这大大增加了地质灾害发生的风险，势必对周边居民的生命财产造成威胁，因此对于萤石矿开采后可能出现的地质灾害类型以及相应的防治措施成为一项急需解决的问题。但是目前对萤石矿开采之后地质灾害的类型以及相应防治措施无论是在理论上还是实践中都存在很多的问题，因此本文通过理论分析对此进行研究探索，希望对萤石矿的安全开采和利用提供一些帮助。浙江省是我国经济较为发达的省份，随着经济建设的推进，全省各种资源开采项目增多，对矿区周围的地质环境破坏越加严重，经过研究王洲平总结出浙江省的地质灾害类型主要有崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷和地
4、面沉降这几种（王洲平等,2001）。本省许多城市都开始针对自身的情况大力研究地质灾害的防治措施，王铁生在根据金华市的地质灾害发生情况，发现了金华市的地质灾害主要为滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷，并提出了一些防治措施的建议（王铁生等,2013）。金太平通过对磐安县地质灾害的研究，采用袭扰系数法、强度指数法和综合危险性指数划分地质灾害区域，并针对每个区域的地质灾害分布规律都提出了针对性的防治措施（金太平,2006）。夏丽君根据浙江省永嘉县地质灾害的防治经验，在组织安排防治地质灾害的措施上做出了总结归纳（夏丽君,2014）。全国范围内，其他省份针对自己地质灾害的发生情况，总结规律提出了很多自己的防治办
5、法，毛瑞通过列举今年江苏省发生的地质灾害，提出了地质灾害的防治对策（毛瑞1994）。同时朱兴贤也针对江苏省的地质灾害分布规律，归纳出了比较完善的防治措施（朱兴贤,1996）。谢兴楠发现江苏省影响最为巨大的地质灾害是地面沉降以及海水入侵，并提出了一些防治看法（谢兴楠,2009）。李后尧通过分析江苏省地质灾害的发生实例，根据勘察与监测资料探讨了几种典型的城市地质灾害的形成机理（李后尧等,2003）。以上都是各个省市针对本省内的地质灾害分布规律，总结出的主要地质灾害类型以及防治的建议措施。1.2 地质灾害类型及成因分析我国主要的地质灾害类型主要有崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降、海水入侵等，其
6、中浙江省内主要的地质灾害类型为崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降。滑坡根据发生的环境背景可分为三类：覆盖型丘陵滑坡、岗地滑坡、河沿滑坡。滑坡的成因主要是人类的工程活动，可以发现在工程活动频繁的区域滑坡发生的较为频繁，分布也更为密集，并且降雨量的增加也会增大滑坡的发生概率（沈兴国,2001）。滑坡是十分多见的地质灾害，它往往在很短的时间内突然发生，产生的破坏却是十分巨大的，因此对于滑坡世界各国都采取了很多的措施，美国更是把滑坡减灾纳入了国家战略之中，从预防规划入手，在滑坡易发生的时段和区域设立预警站，时刻监测力求在第一时间通知（钱新,2013）。地面沉降是当今世界普遍存在的问题，得到了广泛的
7、关注，地面沉降是地下水渗流场变化和地层应力重分布的动态过程。根据太沙基的有效应力原理，上覆地层的压力由地层的岩土颗粒骨架和空隙共同承担。平衡状态下，上覆地层压力为岩土颗粒骨架所承受的有效应力和孔隙水压力之和。过量开采地下水，会引起松散地层大量失水，造成含水层水位下降，孔隙水压力减小；同时含水层水位的下降也会影响相邻弱透水层水场的稳定，引起若透水层水位下降，从而弱透水层空隙水压力也减少，在上覆压力地层压力不变的情况下，减小的孔隙水压力转化为由土骨架来承担，从而导致有效应力增加，土层压密，引起地面沉降（龚士良等,2007；龚士良,2009）。房浩通过模糊层次分析法，建立了沧州市地面沉降风险评价模型
8、，对全区进行风险等级划分，根据各区域的特点，采取最有效的防治措施（房浩等,2014）。地面塌陷是指地表岩、土体在自然或人为因素作用下，向下陷落，并在地面形成塌陷坑的一种地质现象。地面塌陷主要有岩溶地面塌陷和采空地面塌陷两种类型，采空地面塌陷完全由地下采矿作业造成，地下爆破采矿作业时，所产生的震动波使得围岩的内部结构发生破坏和变化，加剧了围岩及顶板岩体的裂隙发育，使岩体的强度显著降低，从而加速地面塌陷形成（陆徐荣等,2009）。1.3 采矿作业导致的地质灾害采矿是一种位于地下的工程作业项目，本身就有很大的危险性，又由于我国的开采技术和开采设备比较落后，不能科学的开采和合理的保护，导致周边的环境恶
9、化，严重时甚至导致地质灾害的发生。矿山地质灾害主要有矿体内因引起的灾害、地下水位引起的灾害、岩土体变形灾害三种类型（苏航等,2013）。这三种类型会引起崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降，这将会对周围环境和人民群众的生命财产安全造成巨大的威胁。蒋健以江苏徐州地区露天采矿山为例，研究了该矿山附近地质灾害的类型特征，有针对性的提出了防治措施建议（蒋健等,2009）。1.4 本文研究的主要内容我国由于采矿技术以及采矿设备的落后导致矿山周围的地质灾害不断发生，这对周边环境和人民群众生命财产安全造成了巨大的威胁，为此在查阅大量相关文献资料的基础上本文通过浙江省安吉县报福镇蒲芦坞矿区铅锌多金属(萤石)
10、矿周围的地质灾害情况的分析研究，希望能为矿区周围的地质灾害防治提出一些建议。本文所作主要工作如下：（1）总结归纳国内外研究成果，概述地质灾害的类型以及防治措施的进展，根据国内外研究动态中的不足之处和空白点提出本文的研究内容。总结前人理论基础上，对矿区周边地质灾害的类型和防治措施进行归纳总结。（2）通过浙江省安吉县报福镇蒲芦坞矿区铅锌多金属(萤石)矿周围的地质灾害情况的分析研究，归纳总结地质灾害的类型，并提出防治措施的一些建议。2 萤石矿区周边地质灾害类型及防治措施2.1 概况工作区位于安吉县递铺镇城区230方向约22Km的报福镇蒲芦坞一带。行政区划隶属于上墅乡报福镇管辖。区内东西向长2.0Km
11、-5.2Km，南北向宽2.3Km-4.6Km，面积约16.63km2。中心地理坐标：东经1193000，北纬303000。具体坐标如下表：工作区交通发达，13省道从工作区北侧通过，直距最近约5公里，13省道至报福镇支线可通往工作区，交通便利。（详见图1工作区交通位置图）。图1 工作区交通地理位置图（红色框体位置）工作区地处浙江省西北部低山丘陵区，图幅范围海拔最高841.0米，最低108.0米，相对高差733米，地形起伏较大，山体坡度较陡，植被发育，竹林成片，基岩出露一般，总体地表工作难度较大。工作区地处亚热带，区内四季分明，气候温暖湿润。本区系西苕溪水系，在工作区内分布较多的河流、溪沟，多为间
12、隙性河流，平时水量不大，但暴雨后水量暴涨。本区气候属于亚热带季风型气候，总的特点是冬夏季风交替显著，年平均温度适中，四季分明，雨量充沛，空气湿润。多年平均气温15.6，历年极端最高气温41，最低气温-17.4（1977年1月5日），79月份天气炎热。区内降雨充沛，年平均降水量为1575.2mm。降雨年内分配不均，根据月份降雨量可划分为：春雨期（46月），占全年降水量的19%；梅雨期（6月中旬7月上旬），占全年降水量的14%；秋雨期（8月下旬9月），占全年降水量的18%；810月为台汛期，境内强度大、时间长、范围广的暴雨均由台风造成，过程雨量可达550mm，以9月最多，8月次之，期间降雨量在50
13、100mm的暴雨占89%，100200mm的大暴雨占10%，200300mm的特大暴雨占1%。区内以农业、林业为主，主要农作物有水稻、玉米等，主要经济作物有茶叶、毛竹、笋干等，地方工业和乡镇企业发达，居民经济收入主要依靠毛竹销售及工厂打工，经济条件比较富裕，百姓生活安居乐业，民风朴实。2.2 区域地质特征2.2.1 构造情况工作区位于郎村-船村次级背斜西侧，整体为背斜与向斜转折端部位，受构造作用强烈，地层总体倾向北西、南东向，倾角3548，局部地段受构造影响，产状发生变化。区内断裂构造较发育，主要为北东向断裂F1、F3、F6，北北东向断裂F5，北西向断裂F2、F4，分述如下：(1)北东向断裂F
14、1：分布于鹤翔坞-观音堂一带，在勘查区内长约1.1km，呈北东向展布。断层倾向330360，倾角5761，深部倾角变缓，断距1575m，整体为一轻微弯曲拉长的S形，地表可见“鱼背形”地形；具多期活动特征，早期表现为压扭性断裂，后期表现为多期活动的张性断裂；断层内构造角砾发育，角砾呈棱角状、次棱角状，砾径大小不一，小至310cm，大至12m，角砾主要为钙质泥岩和硅质角砾，其中钙质泥岩角砾硅化明显。断裂带北东部两盘地层均为寒武系、奥陶系地层，中部受细粒花岗岩岩体侵入而发生搓断；南西端地表萤石矿化明显，萤石呈负角砾状充填于构造角砾间，北东端萤石矿化减弱至消失，硅化加强，形成一地表宽度可达15m的较大
15、规模的硅化带并延伸至矿区外。断裂带附近具萤石化、硅化、钨钼矿化、铅锌矿化、黄铁矿化、角岩化等。本断裂带为矿区主要的控矿、容矿断裂。F2：主要出露于矿区外北西侧和矿区内北部,矿区内分布总长约700m，与F1断裂大致平行产出，相距1.3km左右，呈北东向展布，倾向北西，倾角40，断层性质为正断层。北西盘（上盘）地层为上寒武统华严寺组条带状灰岩、西阳山组泥质灰岩、钙质泥岩，南东盘（下盘）地层为中奥陶统胡乐组含炭硅质岩、粉砂质泥岩、硅质泥岩，下奥陶统印渚埠组钙质泥岩。F3：出露于矿区中部，总长约1.2km，与F1断裂大致呈平行产出，相距0.7km左右，呈北东向展布，断层性质不明。（2）北北东向断裂F4
16、：出露于矿区中部，小圩坞至蒲芦坞一带，长约1.3km，呈北北东向展布，断层性质不明。（3）北北西向断裂F5：出露于矿区东侧，二房里至西坞里一带，长约1.6km，呈北西向展布。北东盘地层为震旦系、寒武系下统荷塘组，南西盘地层为下奥陶统印渚埠组、上奥陶统砚瓦山组瘤状灰岩、泥质灰岩,北东端切穿黑云母二长花岗岩岩体和石英正长斑岩岩体。推测为左行平移断层，具多期次活动特征。F6：出露于矿区西南部，总长约0.91km，断层性质不明，错断F1断层。2.2.2 地层情况工作区出露的地层由老到新依次为：（1）震旦系上统皮园村组（Z2p） 深灰色具黑白相间条纹、条带状硅质岩，薄层状硅质板岩夹薄层状或透镜状白云岩，岩性稳定。岩石厚度未控制。在工作区东南部附近零星出露。（2）寒武系下统荷塘组（1h）：分上、中、
