评工程师论文工程师职称评审论文基于水动力条件的矿山泥石流成因和特征.doc

评工程师论文工程师职称评审论文： 基于水动力条件的矿山泥石流成因和特征 ———以石棉县后沟为例 摘　要: 四川省石棉县后沟是一条典型的高频矿山泥石流沟,坡面矿渣面蚀、沟道矿渣揭底和沟口尾矿侧蚀溃决是泥石流发生的三种主要成因。水动力条件通过对矿渣提供方式的影响而导致矿山泥石流在成因、规模等方面的差异。计算表明,单纯洪水难以对后沟尾矿库稳定性构成威胁, 10 a一遇泥石流主要由坡面矿渣面蚀和沟道矿渣揭底引发,流量79 m3/s,沟口尾矿库基本不参与泥石流活动,泥石流规模以小型为主; 10 a一遇和更大规模泥石流开始侧蚀尾矿坝,尾矿失稳垮塌补给泥石流,泥石流规模以中型甚至大型为主;后沟矿山泥石流特征主要表现为物源补给的集中性与固定性,形成过程的易发性与频发性,运动过程的单调性与重复性,成灾过程的相互性与链式性以及防治过程的可控性与多元性五个方面。 关键词: 矿山泥石流;矿渣;水动力条件;成因;特征;后沟　　矿山泥石流专门研究矿产资源开发过程中人为诱发泥石流的形成过程[1]。近年来,由于矿山开采过程中矿渣不合理堆放并缺少必要的防护措施,使得非泥石流沟演变为泥石流沟,低频泥石流沟演变为高频泥石流沟[2],多处矿山泥石流造成了严重的灾难,人员伤亡严重。2008-09-08,山西襄汾新塔矿业公司铁矿尾矿库溃坝引发泥石流,导致276人死亡[3]; 1994-07-11,小秦岭金矿区陕豫接壤的西峪泥石流,导致51人死亡上百人失踪[4, 5]; 1984-05-27,云南东川铜矿因民矿区黑山沟发生泥石流,121人死亡[6]; 1970-05-26,四川泸沽铁矿盐井沟泥石流, 104人死亡[7]。同自然泥石流相比,矿山泥石流因其人为性,在形成机理与特征方面具有一定差异性。四川石棉县后沟是一条典型泥石流沟,从流域地貌演化分析,该沟自然状态下处于衰退期,自然泥石流很少发生。然而,由于流域内石棉矿的长期大量开采,导致环境恶化,矿渣为泥石流提供大量固体物源,近年来泥石流发生频繁,危害严重。后沟矿渣泥石流形成机理典型,包括坡面矿渣面蚀、沟道矿渣揭底和沟口尾矿侧蚀溃决三种。本文通过水动力条件对后沟矿山泥石流成因进行讨论并对其特征进行论述,以期增强对矿渣泥石流形成和特征的科学认识。 1　环境地质背景与矿山泥石流灾害 后沟位于四川石棉矿南矿区,石棉县新棉镇顺河村广元堡组,距县城3·2 km,沟口地理坐标29°12·825′N, 102°22·501′E。后沟系楠桠河一级支流,发源于徐家山的西南麓,总体流向N60°W,在距沟口1·5 km处,折向S85°W,在顺河村与南桠河交汇且近乎直交。后沟主沟长6·2 km,流域面积8·2km2,流域形态呈平行四边形(图1),下游局部沟谷呈U型,中上游沟谷总体呈V状,斜坡坡度多50°以上,右岸发育数条冲沟,左岸冲沟较少。 后沟流域内地层、岩性比较单一,地层主要为震旦系和中元古代地层,下游至沟口集中出露橄榄岩、含辉橄榄岩等超基性岩,中游至上游大面积出露震旦系下统玄武岩,上游左岸主要分布震旦系花岗岩(见图1)。流域下游广泛分布的橄榄岩等超基性岩蛇纹石化形成石棉矿床,该处矿业开采活动强烈(见图1),产生了为泥石流发生提供物源的大量矿渣。 平行四边形的流域形态和陡峻的斜坡地形,有利于坡面汇流和主沟洪水汇集[8],另外,后沟沟床海拔1 600 m以上即为汇水区(见图1),其面积占到了流域面积的3/4,因此,后沟流域具有优越的水动力条件,对于下游矿渣的启动和泥石流的形成起到了关键作用,导致近年来泥石流经常发生。据实地详细调查和现场访问1),以及石棉县国土资源局相关记录资料,后沟曾于1973年、1983年、1992年、1993年、1998年和2004年发生中、大规模泥石流。其中, 1973-07发生的泥石流,冲毁了矿山公路,毁农房2间,死亡1人; 1983-07泥石流,造成3人死亡,国道G108被堵断,一辆大型矿车被毁; 2004-07-06,广元堡地区降雨量达71 mm,后沟发生中型泥石流,泥石流方量约15×104m3,冲毁矿区公路、拦挡堤,造成G108国道上7家餐旅馆、三分矿库房、陵园、新棉镇石棉制品厂、辰龙公司等受灾,直接经济损失200万元以上。另外, 1992年、1993年和1998年泥石流发生规模、损失也比较大。其他年份,虽有泥石流发生,但规模较小,危害程度较轻。后沟泥石流现在主要威胁沟口G108国道、通村公路和陵园的安全运营以及沟口南侧广元堡村民的生命财产安全(见图1)。 2　泥石流成因 2·1　流域条件与自然泥石流 从流域条件来看,后沟流域呈平行四边形,相对高度1 800 m,沟床纵比降290·3‰,汇流条件和势能条件均有利于泥石流的形成。在后沟沟口老泥石流堆积扇和下游左岸都留有历史上该沟曾暴发3次以上较大规模自然泥石