趙明亮，馮興隆，吳道雍，曾慶田，楊朝義，吳明，王晶，彭張

(云南迪慶有色金屬有限責(zé)任公司，云南 香格里拉市 674400)

普朗銅礦位于云南省香格里拉市東北部72 km處。礦床成礦作用發(fā)生在復(fù)式斑巖體內(nèi)。巖體中心形成由細(xì)脈浸染狀礦石組成的筒狀礦體，巖體邊部產(chǎn)出脈狀礦體[1]。礦體賦存條件：礦體呈北西走向，傾向北東，為急傾斜礦體，礦體較厚；礦巖穩(wěn)定性總體表現(xiàn)為東南部較為破碎，西北部相對(duì)較穩(wěn)固。水文地質(zhì)為簡(jiǎn)單—中等類型。地層巖性較單一。巖石硬度堅(jiān)硬為主，地質(zhì)構(gòu)造較發(fā)育，局部破碎帶較發(fā)育[2]。礦山工程地質(zhì)勘探的復(fù)雜程度為中等類型。礦體厚大，傾角近乎垂直，有足夠的崩落面積。礦體節(jié)理裂隙發(fā)育，礦巖易崩落。礦石無自燃和黏結(jié)性。礦體總體可崩性及連續(xù)性較好，可以形成連續(xù)的崩落，地表容許塌陷。礦山采用自然崩落法開采[3]。

自然崩落法開采主要是借助重力作用進(jìn)行巖體崩落，即在礦體的底部進(jìn)行拉底形成足夠大的空間，集中形成區(qū)域應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力值超過節(jié)理巖體的抗拉、抗剪強(qiáng)度時(shí)，礦巖體逐漸破裂開始崩落，同時(shí)通過出礦口以恰當(dāng)?shù)某龅V量將礦石放出，從而保證礦石崩落的持續(xù)進(jìn)行[4]。采用自然崩落法開采，在回采過程中必然會(huì)造成地表的移動(dòng)和塌陷。隨著開采幅度的不斷加大，將會(huì)造成地表塌陷范圍的不斷擴(kuò)大，一旦遇到礦區(qū)地表降雨量增大，地表的覆蓋層冰磧物將吸水飽和，并在重力作用下通過地質(zhì)構(gòu)造及礦石空隙通道流入到井下出礦口內(nèi)，形成泥石流從出礦口內(nèi)涌出，危及到人員和設(shè)備設(shè)施安全。從現(xiàn)場(chǎng)分析可以看出，大量的地表第四系冰磧物和礦區(qū)內(nèi)強(qiáng)降雨是造成礦山泥石流發(fā)生的重要原因。

1 塌陷坑內(nèi)泥石流成因客觀條件

1.1 塌陷區(qū)地形現(xiàn)狀

塌陷區(qū)范圍內(nèi)的原始地形地貌，呈現(xiàn)為西北高東南低，經(jīng)過井下礦體自然崩落出礦后，總體上西北高東南低的現(xiàn)狀沒有改變，東面由于地形相對(duì)較低，放礦后出現(xiàn)了一個(gè)面積相對(duì)較大的塌陷坑。致使塌陷坑西邊邊坡相對(duì)較陡，坑內(nèi)局部也伴隨有高低不平的區(qū)域出現(xiàn)，塌陷坑底是泥石流的主要匯聚區(qū)域，見圖1。

圖1 塌陷區(qū)范圍及坑底

1.2 泥石流形成的物源條件

泥石流形成的主要物源之一是冰磧物。在礦體上部出露地表層第四系冰磧物較多。地表冰磧物沉積較為復(fù)雜，有坡積、殘坡積、河床堆積及冰川堆積?？傮w以冰川堆積物為主，其成分也較復(fù)雜，為變砂巖、板巖、角巖、石英二長(zhǎng)斑巖、石英閃長(zhǎng)玢巖等大小不等的碎塊，與砂土松散堆積，碎塊呈次圓—圓狀。冰磧物最厚的區(qū)域達(dá)80 m，目前回采區(qū)內(nèi)揭露冰磧物平均厚度約17 m，由北向南呈現(xiàn)出現(xiàn)增厚趨勢(shì)[5]。冰磧物是造成泥石流的主要物源之一（見圖2），由于各種復(fù)雜原因及客觀現(xiàn)實(shí)導(dǎo)致無法修建排土場(chǎng)，從而不能把礦體上部出露地表區(qū)域的這層冰磧物剝離運(yùn)搬。

圖2 塌陷區(qū)出露地表層冰磧物

降雨量也是泥石流形成的重要物源。塌陷區(qū)范圍內(nèi)降雨量充足。普朗銅礦的降雨量隨著海拔的增高而逐漸遞增，海拔每增高100 m，降雨量隨之增加約30 mm。最大降雨出現(xiàn)在海拔3600 m 以上的區(qū)域，降雨量最大可達(dá)1200 mm，而海拔每增高100 m，年蒸發(fā)量則降低90 mm，就會(huì)導(dǎo)致大量的山洪在短時(shí)間內(nèi)匯聚。根據(jù)普朗銅礦歷年氣象資料及礦區(qū)水文監(jiān)測(cè)站降雨量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，普朗銅礦降雨量年均不低于1000 mm[6]。一般每年6 月至10 月為雨季，其中又以 7 月至9 月最多，其降雨量占全年降雨量的80%以上，降雨特點(diǎn)主要表現(xiàn)為來勢(shì)猛、較集中、特大暴雨多、防范較為困難等特點(diǎn)。

2 塌陷坑內(nèi)泥石流造漿運(yùn)動(dòng)過程

2.1 造漿區(qū)域

“造漿”是指松散的冰磧物吸收雨水山洪變飽和后，通過重力勢(shì)能作用搬運(yùn)，并自然攪拌成泥漿的全過程。通過現(xiàn)場(chǎng)觀察，總體可以把塌陷坑分為“造漿區(qū)域”和“無造漿區(qū)域”兩個(gè)部分（見圖3）。“造漿區(qū)域”是指會(huì)產(chǎn)生泥石流泥漿的區(qū)域，造漿過程必須同時(shí)具備的條件包括：充足的冰磧物；足夠多的雨水山洪；一定角度的陡坡面；冰磧物處于完全松散狀態(tài)?！盁o造漿區(qū)域”是指沒有形成泥石流泥漿的區(qū)域，這個(gè)區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)必須滿足的條件為：完全沒有冰磧物（只有礦石）；有冰磧物但是已經(jīng)被固定（或沒有處于完全松散的狀態(tài)）；有較緩的坡面。

圖3 塌陷內(nèi)“造漿區(qū)域”和“無造漿區(qū)域”

2.2 造漿坡面傾角

泥石流的造漿過程，必須有足夠大的坡面角度，否則重力勢(shì)能不夠，少量的山洪也難以搬運(yùn)大量的冰磧物，很難形成大量的泥漿。只有足夠陡峭的坡面才能為泥石流的造漿過程提供足夠的運(yùn)動(dòng)能量。泥石流造漿運(yùn)動(dòng)過程線路見圖4。

圖4 泥石流造漿運(yùn)動(dòng)過程線路

當(dāng)造漿坡面傾角處于0°～5°時(shí)，這一區(qū)域的坡面可以稱之為水平和近水平（微傾斜）坡面，這類坡面往往會(huì)成為泥漿堆積的平臺(tái)，此種情況下，一般不會(huì)產(chǎn)生大量泥漿。

當(dāng)造漿坡面傾角處于5°～30°時(shí)，這一區(qū)域的坡面可以稱之為緩傾斜坡面，該類型坡面如果有足夠的物源（冰磧物）和足夠充足的山洪，就能夠在重力勢(shì)能的作用下產(chǎn)生一定的泥漿，其角度越陡的區(qū)域產(chǎn)生的泥漿越多，角度越緩的區(qū)域產(chǎn)生的泥漿越少，并且也能夠在角度較緩的區(qū)域內(nèi)堆存一部分泥漿，需要采取措施治理。

當(dāng)造漿坡面傾角處于30°～55°時(shí)，這一區(qū)域的坡面可以稱之為傾斜坡面，這種類型坡面的重力勢(shì)能較大，產(chǎn)生的泥漿量相對(duì)較多，并且坡面上能堆存下來的泥漿量較少，需要重點(diǎn)采取措施治理。

當(dāng)造漿坡面傾角大于55°[7]（理論值55°～90°）時(shí)，這一區(qū)域的坡面可以稱之為急傾斜坡面，這類坡面重力勢(shì)能很大，在重力勢(shì)能的作用下能夠產(chǎn)生大量的泥漿，只要有一定量的雨水山洪就能夠造漿，必須對(duì)這類型坡面進(jìn)行重點(diǎn)治理。造漿坡面分類如圖5 所示。

圖5 塌陷坑內(nèi)造漿坡面分類

2.3 造漿物源狀態(tài)

普朗塌陷坑內(nèi)的造漿物源主要為冰磧物，原始狀態(tài)下的冰磧物覆蓋在礦體上面且出露地表，上面有森林植被覆蓋[8]，并不是松散體狀態(tài)。由于需要崩落放礦，地表植被被清理掉，冰磧物裸露在外，隨著井下開采不斷推進(jìn)，礦石崩落的同時(shí)帶動(dòng)地表冰磧物一同崩落，導(dǎo)致冰磧物逐漸松散開來。從現(xiàn)場(chǎng)可以看出，冰磧物可以分為未松散、松散、完全松散3 種狀態(tài)。處于完全松散狀態(tài)下的冰磧物很容易吸水飽和流動(dòng)。未松散的冰磧物只能吸入少量水分或能透水，并不會(huì)達(dá)到吸水飽和的狀態(tài)（見圖6）。

圖6 塌陷坑內(nèi)冰磧物狀態(tài)

2.4 泥漿運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)

造漿坡面所制造的泥漿，最終會(huì)沿著坡面低洼的地方流入到塌陷坑底逐漸往上堆存，最終形成大面積的泥漿堆存坑，坑內(nèi)的泥漿是冰磧物和山洪充分混合自然攪拌后的產(chǎn)物，是一種流動(dòng)性極強(qiáng)的懸濁液膠體。泥漿匯聚坑將對(duì)井下安全生產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅，也是造成井下泥石流的直接原因。只要是泥漿坑底附近或正下方有出礦擾動(dòng)形成的通道，或有薄弱面裂隙、松散礦石通道就會(huì)導(dǎo)致井下泥石流發(fā)生，從而危及人員、設(shè)備、設(shè)施安全。塌陷坑底泥漿匯聚區(qū)見圖7。

圖7 塌陷坑底泥漿匯聚區(qū)

3 普朗泥石流成因及造漿過程的防范措施

通過分析，形成泥石流的主要因素為：冰磧物、雨水、坡面角、匯聚坑。因此，必須針對(duì)其采取相應(yīng)的防范措施，從而消除各種隱患因素。出露地表的冰磧物，必須采取固結(jié)的方式進(jìn)行處理，達(dá)到不被雨水飽和的目的，固結(jié)冰磧物的措施主要有噴漿（素噴）、錨網(wǎng)噴、種草綠化等。強(qiáng)降雨所產(chǎn)生的山洪，所采取的措施主要是在塌陷坑周圍相應(yīng)位置施工有效的山洪排洪溝渠，包括排洪溝，泄洪井、泄洪道等。造漿坡面，主要是控制其傾角不能達(dá)到傾斜坡面以上的坡度，可采取回填或削坡的方式進(jìn)行處理。泥漿匯聚的塌陷坑底，必須采取回填的方式進(jìn)行處理，消除泥水匯聚區(qū)域，才能消除安全隱患，避免井下泥石流的發(fā)生。

4 結(jié)論

針對(duì)普朗銅礦泥石流的危害，必須采取防范措施，加強(qiáng)治理。通過分析，只要能有效控制住形成泥石流的造漿運(yùn)動(dòng)過程，及時(shí)消除塌陷區(qū)內(nèi)泥漿匯聚坑的安全隱患，在塌陷坑周圍相應(yīng)位置施工有效的溝渠排泄洪水，就能夠有效防范井下泥石流的發(fā)生，從而保證礦山生產(chǎn)活動(dòng)的順利進(jìn)行，達(dá)到井下安全生產(chǎn)的目的。