广元堡后沟矿渣泥石流成因分析及应急抢险工程方案

2013年7月4日,石棉县广元堡地区发生特大矿渣泥石流,给沟口的广元堡社区人民造成严重威胁。由于矿渣泥石流的特殊性,国内泥石流应急抢险治理方面的经验相对较少。结合广元堡后沟矿渣泥石流应急抢险工程实例,对泥石流的成因进行了简要分析,并介绍了泥石流应急治理的方案和设计内容。

基于离散元的矿渣泥石流运动过程研究

矿渣具有散粒体的基本特征,在降雨作用下可以启动形成泥石流。为了解矿渣堆积物质启动形成泥石流的过程与降雨强度的关系,利用PFC^(2D)颗粒流软件对该矿渣泥石流进行不同雨强工况下的数值仿真,探究矿渣堆积体演化为泥石流的形态变化,揭示矿渣堆积体作为泥石流物源在降雨作用下颗粒位移和速度的变化规律,总结该矿渣型泥石流启动到暴发过程中颗粒内部力学特征。研究成果对进一步认识矿渣泥石流的启动机制、运移规律以及泥石流防治具有理论及实际意义。

小秦岭金矿区矿渣泥石流的可预测性分析

主要通过对区内基本概况的调查,结合矿渣泥石流的特点、矿区地层特征以及颗粒级配特征,分析其稳定性。研究表明:渣堆的高透水性与不稳定性是矿渣泥石流起动的关键因素。为以后对矿渣泥石流的监测与预测提供一些基本的理论依据。

矿渣型泥石流发育特征及危险性评价

大西岔沟地质环境复杂,节理、裂隙发育,在各支沟及主沟中,填埋了36万多方以碎石土为主的高、陡矿渣堆。这些矿渣以台阶状层叠堆放的形式填满整个沟谷,严重堵塞水路,并且矿渣堆的稳定性较差,透水性较好,再加上暴雨雨量大,汇流集中,大西岔沟已具备了泥石流灾害爆发的条件。结合洪峰流量对大西岔沟泥石流的启动条件进行分析,极容易发生泥石流。对于像大西岔沟的这种矿渣型泥石流,其主要形成水石流,具有固体物源补给方量大、产流区集中、容易启动、流通距离短和破坏性大的发育特征,其固体物质补给主要以冲、洪沟的侧蚀、揭底补给、渣堆失稳和坡面漫流冲刷补给为主。在此基础上,提出了以排导和固渣相结合的治理方案,即在沟谷中修建大量的排水沟,能第一时间排走洪水,同时对渣堆进行放坡处理,以增加渣堆的自稳能力。

兴宁乌石坑沟特大矿渣型泥石流灾害特征及危险性评价

广东省兴宁乌石坑沟是一条典型的矿渣型泥石流沟,物源规模巨大,泥石流频繁且危害性大,因此对其科学预测和危险性评价具有重要意义。在现场详细调查和大量测量的基础上,对该沟泥石流的成因机制及动力学参数进行了分析、计算。再通过对矿渣型泥石流各影响因子进行定量分析,选取堆渣规模、流域面积、渣堆稳定性等9个评价因子,建立基于层次分析法对泥石流危险度评价的数学评价模型,对研究区泥石流进行了危险性评价。研究表明,该沟泥石流危险度为0.626,属高度危险,评价结果与实际情况相吻合,可为乌石坑沟泥石流防治工程提供可靠的依据。

基于人工模拟试验的小秦岭金矿区矿渣型泥石流起动研究

遵循相似性原理,采用缩尺结构,以小秦岭金矿区采矿堆排的废渣作为物源进行直斜式模拟起动试验,探讨影响和控制矿渣型泥石流起动的颗粒级配、底床坡度、临界水量等主要因子之间的定量关系。初步试验表明,颗粒级配一定时,底床坡度愈大,其起动的临界水量值愈小。含有一定水份的湿渣比干渣更易起动。对于坡面上的矿渣堆,在饱和度一定的情况下,底床坡度愈大,愈易起动。当试验中细粒物质含量占到总量的28%时,起动所需水量最小。废渣堆质量愈大,渣堆高度愈高,矿渣愈易起动。三角形断面较其他形态断面易起动。

小秦岭大湖峪矿渣型泥石流的物源特征及其危险度评价

河南省灵宝市大湖峪峪道金矿开采活动强烈,采矿废渣成为当地泥石流主要的物源隐患。在2007年对峪道内采矿废渣堆进行实地调查的基础上,依据矿渣型泥石流的特点,选择渣堆规模、河道堵塞程度、渣堆稳定性、沟谷纵坡降比、河流弯曲度和沟谷汇水面积6个因子,利用层次分析法确定各因子的权重,进而对大湖峪主峪道及其支沟进行了泥石流危险度评价。结果表明,13条沟谷中有10条为高危险度区,其中东峪黑峪子沟、东峪主峪道、西峪东槽桐沟和槽桐沟均为泥石流极高危险区。大湖峪泥石流危险度评价结果为泥石流的防治和预警提供了科学依据。

潼关金矿区矿渣型泥石流灾害及防治对策

在潼关金矿区206.8 km2范围内,采矿坑口达2 500处,矿渣堆944处,占压林地土地面积255.3×104m2,矿渣量达1 100×104m3,年增加30×104m3。矿渣占到了泥石流物源的90%。74.97%矿渣堆没有拦渣稳渣工程措施,86.37%废石堆占据河道,71%废石堆稳定性差、极差。7条峪道18条沟谷均是泥石流隐患沟。针对日益严重的矿渣型泥石流灾害隐患,提出了在加大防治泥石流灾害宣传、制定泥石流灾害防治规划、建立降雨预警预报制度的基础上,采取各种工程治理措施,避免和减轻群死群伤的重大泥石流灾害发生的对策建议。

基于抗灾能力的矿渣型泥石流风险评价方法——以小秦岭金矿区为例

考虑到近年来国家对小秦岭金矿区矿山泥石流防治工程投入、山区居民抗灾意识逐步增强等实际情况,从承灾体抗灾能力对风险的减弱作用出发,尝试提出了矿渣型泥石流抗灾能力评价指标及评价方法,并将其运用到泥石流风险评价模型中。抗灾能力评价结果表明,研究区所有支沟的泥石流抗灾指数普遍不高,抵御泥石流风险的能力不强。风险评价结果显示,18条支沟中仅有东桐峪的北沟泥石流风险性高,其余均为中等风险级别。这一结果低于传统泥石流风险评价模型的评价结果,是区域内泥石流沟谷中承灾体主动或被动抵抗泥石流危害能力的体现。

台风暴雨矿渣型泥石流形成机制与动力特征——以兴宁乌石坑沟泥石流为例

受台风“尤特”登陆影响,台风暴雨直接激发兴宁乌石坑沟特大矿渣型泥石流灾害,物源巨大,潜在危害极大。笔者等通过现场调绘及室内试验,对本次泥石流的形成机制及动力特征进行研究,旨在为此类泥石流致灾机理及危害性评价提供借鉴。研究表明,其独特的流域地形特点为泥石流形成的基本因素,以沟道堆积物为主的丰富矿渣型物源是基础条件,高强度的台风暴雨是直接激发因素,与矿山开采、矿渣随意堆放等人为因素共同作用扩大了灾害规模。泥石流形成过程与动力特征为前期强降雨—崩滑碎屑流—矿渣型泥石流—台风暴雨—沟道堵塞雍高—溃决、规模放大。

矿渣性泥石流的成因机理和防治措施研究

矿渣性泥石流是一种典型的人为干预下产生的泥石流,它在物源、水源及动力条件上具有不同于自然泥石流的特点。通过分析矿渣性泥石流体构成的物源特点、水源特点及启动机理,并针对其特点提出矿区泥石流的防治措施建议,从而达到事半功倍的效果。

小秦岭金矿区碾头岔矿渣型泥石流特征值计算

泥石流的运动参数是泥石流研究的主要内容和防治设计的重要基础。以矿渣型泥石流为对象,通过地形测量和工程地质测绘查明,碾头岔地形陡峻,沟道顺直,为泥石流的形成提供了有利的地形条件。通过钻探、坑槽探发现可能的物源包括矿渣、坡面松散层及小型沟岸滑塌体。工程力学分析表明,采矿废渣在自重状态下的稳定性系数为1.022~1.063,处于欠稳定和基本稳定之间;在自重+暴雨状态下,稳定性系数介于0.889~0.947之间,属于不稳定状态,是研究区内的主要物源。根据降雨量数据计算出碾头岔沟最大洪峰流量大于30m^3/s。在此水动力条件下,预测了泥石流发生时流体重度值为22.80k N/m^3,泥石流流速为5.11m/s;估算了20年、50年和100年一遇洪水的泥石流流量分别为4.31m^3/s、44.6m^3/s和95.5m3~/s,计算得到泥石流整体冲击力为58.34k Pa,超高2.13m,泥石流堆积区的最大危险范围0.21km^2,为小秦岭金矿区矿渣型泥石流防治工程方案的设计提供了基础参数。

金矿区矿渣型泥石流物源渗透特征研究

以黄河中游某金矿区为研究区,利用常水头渗透试验测定研究区矿渣型泥石流物源的渗透系数,结合颗粒筛分试验数据,与自然泥石流物源的渗透系数、颗粒级配进行对比,得出泥石流物源土体颗粒级配对渗透性能的影响,结论认为矿渣型泥石流物源的渗透性能与其他类型泥石流物源渗透性能的显著差异是控制研究区泥石流形成的重要因素。

矿渣型泥石流形成条件分析及主要物源特征研究:以栾川县康山金矿区为例

栾川县曾多次暴发山洪、泥石流灾害,矿渣型泥石流隐患发育十分典型,矿渣型泥石流与自然泥石流最大的差异在于物源不同。以栾川县康山金矿区为研究对象,通过对地形地貌、气象水文和泥石流物源进行调查研究,总结分析了区内矿渣型泥石流形成条件,泥石流主要物源来自废石弃渣(包括废石渣场和尾矿库),其次是残坡积物、以往泥石流堆积物和沟道内人造耕地。通过实地调查、室内试验和原位试验,对区内废石弃渣、尾矿砂、残坡积土等主要泥石流物源的宏观特征、颗粒级配、渗透特性进行研究,研究结果表明:废石渣场属于砾类土,其不均匀系数C_(u)=35.87,曲率系数C_(c)=1.5,具有明显的颗粒粒径分层规律,级配良好;研究区废石渣场d≥2 mm的颗粒平均含量为76.68%,属于狭义泥石流类型;废石渣场的渗透系数平均值为0.069600 cm/s,是自然泥石流渗透系数(0.021800 cm/s)的3.2倍,是残坡积土渗透系数(0.017320 cm/s)的4倍,是尾矿砂渗透系数(0.001869 cm/s)的37倍;不同泥石流物源的渗透系数与其粗颗粒含量呈正相关关系。

华蓥市矿渣型泥石流成因及治理措施研究

本文以华蓥市矿渣型泥石流为研究对象,分析其流域的自然地理环境特征和矿产资源开发的影响。结合泥石流发生的必要条件,探讨了华蓥市矿渣型泥石流形成的原因,并根据其危害性提出了相应的防治措施。

颗粒级配对矿渣型泥石流启动影响的机理研究

为了探究颗粒级配对矿渣型泥石流启动影响的机理,以陕西省潼峪金矿区内4条泥石流沟为研究对象,通过现场调查、室内试验和数值模拟,揭示了颗粒级配对矿渣型泥石流启动过程的影响机理。结论如下:随着细颗粒含量的增加,矿渣的抗剪强度、渗透性均呈降低趋势,且饱和状态影响程度更为显著;借助室内实验和数值实验获得了各型级配矿渣的宏观参数和细观参数;矿渣的颗粒级配通过改变渣体的抗剪强度和渗透性,进而影响到矿渣受力情况和结构破坏模式,最终来影响矿渣型泥石流的启动难易程度。

豫西某金矿矿渣转化为泥石流物源的危险性评价

矿渣在沟谷的堆积形态、压占比例影响其在特定降雨概率下的稳定性。文中以豫西某金矿2条主沟16个渣堆为研究对象,提出在不同降雨概率雨力条件下单个渣堆稳定性计算方法。即近10年来最大观测雨强、25年一遇(P=4%)雨强、50年一遇雨强(P=2%)、100年一遇雨强(P=1%)条件下的启动流速(U_(c))以及泄洪流速(U_(s)),令稳定系数F_(s)=U_(c)/U_(s),计算出渣堆的稳定系数,研究成果对于不同特定雨力工况下渣堆的危险性评价及分类防治有一定意义。

峨边下坝沟和岩湾沟典型矿渣型泥石流特征及成因分析

由于矿山的大规模开采,产生了大量的矿渣型泥石流灾害。通过峨边下坝沟和岩湾沟矿渣型泥石流的特征和成因的分析,划分泥石流类型并提出相应的防治措施。下坝沟为面蚀型泥石流,岩湾沟为侧蚀型泥石流,根据两种泥石流的特点,提出下坝沟通过矿渣的合理堆砌与截排水工程防治;岩湾沟可设置拦挡坝防治。对于未来矿渣型泥石流,应在合理堆砌矿渣的基础上,结合生态措施与工程措施进行综合防治,以保证矿山的正常开采和人民的生命财产安全。

银厂沟矿渣型泥石流特征及危险度评价

泸定县银厂沟属于典型的矿渣型泥石流沟,沟域内分布大小矿场数处。尽管对大部分矿渣体做了固坡处理,但因固坡设施结构单薄,易失效,曾先后于1975、1992和2011年暴发中等规模泥石流,冲毁路基、阻塞主河道。根据银厂沟泥石流启动物源以矿石弃渣为主这一特点,选取渣堆稳定性、弃渣堆规模、汇水面积、沟道长度、沟道纵坡降、沟道弯曲度、日最大降雨量、泥石流发生频率和历史最大冲出量等9个因子,结合层次分析法对银厂沟泥石流进行危险度评价,结果表明银厂沟仍蕴藏暴发中等以上规模泥石流的风险,应尽快治理。

陕西潼关金矿区泥石流潜势度评价

陕西潼关金矿区位于小秦岭北坡,区内发生的泥石流灾害,其物源90%是采矿弃渣。本文选择采矿弃渣量、纵坡降比、渣堆补给长度与沟长比、沟岸山坡坡度、河流弯曲程度、河流堵塞情况、渣堆稳定性、流域面积、历史上有无泥石流灾害发生等9个泥石流发生的因子,在给定因子权重排序的基础上,采用因子权值与因子赋值相乘后相加的方法,求得18条沟谷泥石流潜势度指数及其排序。在降雨量相同的条件下,潜势度指数可似比风险度指数。