地下采礦對礦山地質環(huán)境影響探究

李寧寧 肖雪英

摘要：在近幾年，我國社會經(jīng)濟發(fā)展迅猛，城鎮(zhèn)化建設和工業(yè)化建設進程不斷加快，這都大大增加了對各項能源資源的需求，因此相關部門就積極開展了地下采礦工程。但是就地下采礦工程來說，由于會對周邊環(huán)境造成直接破壞，因此必定會改變周邊環(huán)境原先的平衡狀態(tài)，引發(fā)一系列問題。本文主要是從地下巖體應力、破壞巖層、地表移動三個方面詳細的分析和研究了地下采礦對礦山地質環(huán)境所產生的影響，這為在地下采礦工程合理施工提供了參考。

關鍵詞：地下采礦；礦山地質環(huán)境；影響

一、引言

地下采礦工程隨著范圍的擴大，會對礦山地區(qū)的地質環(huán)境造成連續(xù)性、長期、重復性、大范圍的破壞，會直接形成、加劇或引發(fā)相應的地質災害。造成地質災害形成的條件主要包括巖土組成、地質構造、地層巖性、地形地貌等方面，其中的區(qū)域性地質構造會對該區(qū)域內巖土的侵蝕發(fā)育及發(fā)展趨勢產生決定性作用，其中地層巖性是內在條件。在礦山出現(xiàn)踩空塌陷現(xiàn)象與開采方式、上覆巖層性質、傾角、采深、厚度等因素之間具有一定的關聯(lián)性，在開采礦產資源的同時，會在地下形成一定的開挖空間，進而破壞了原有巖體的應力平衡，導致巖層出現(xiàn)自下而上的彎曲、裂隙、斷裂等移動過程[1]。如果在礦山開采過程中對礦山地質造成嚴重破壞的話，一方面會引發(fā)泥石流、地面塌陷、崩塌、滑坡等突變型地質災害，另一方面還會誘發(fā)土壤荒漠化、水環(huán)境惡化、地面沉降等災害現(xiàn)象，進而嚴重威脅著開采人員以及周邊居民的生命財產安全。

二、地下采礦對礦山地質環(huán)境產生的影響

（一）地下巖體應力

由于開采會導致地下出現(xiàn)一定的開挖空間，直接改變了原先地層巖體內的自然應力場，在開挖之后空間內的應力就會重新布置，并最終達到平衡狀態(tài)。在開挖過程中，地下會形成相應的減壓區(qū)域，如果壓應力消失，就會直接釋放聚集的巖層彈性，在直接壓碎巖石的同時還會突出開挖空間內部，另外在開挖底部及頂部區(qū)域都會形成相應的減壓區(qū)域，拉應力會取代壓應力，進而對周邊巖石造成破壞，引起一定空間出現(xiàn)變形或移動現(xiàn)象[2]。如果巖體內部拉應力超過了巖石最大強度的話，會直接造成頂板巖層破碎、垮落、斷裂，同時地下空間底板也會出現(xiàn)隆升。在這一過程中，巖石層就會出現(xiàn)彎曲、滑移、離層、裂隙、隆升、斷裂、突出、垮落等現(xiàn)象，如果這一變化直接發(fā)展至地層表面的話，就會破壞地表水平、曲率、傾斜、下沉等，發(fā)生非連續(xù)性變形現(xiàn)象。

（二）破壞巖層

由于破壞了巖體原先的應力平衡狀態(tài)，就會造成其發(fā)生變形、移動，這一過程當中的巖層破壞形式包括以下幾個方面：一是巖石下滑。如果采空區(qū)域傾角比較大的話，上方垮落的巖石就會直接滑落至采空區(qū)域，這就會直接擴大采空區(qū)域的上部空間，減小其下部空間，增加其上部巖層移動，降低下部巖層移動，最終的結果就是造成地表出現(xiàn)開裂、變形等現(xiàn)象。二是冒落。在巖層移動中，冒落是最強烈的一種形式，一般只會發(fā)生在采空區(qū)域直接頂板巖層位置。由于彎曲會在采空區(qū)域上層巖層周邊形成拉伸變形，一旦拉伸變形力度超過巖層抗拉強化，就會對巖層造成破壞，在采空區(qū)與散落大量碎石[3]。如果破壞較為嚴重的話，還會破壞地層表面，造成低表面開裂、土體滑移、崩落等現(xiàn)象。三是彎曲。彎曲是巖層移動的主要形式，在地下開采后會從頂板位置開始，嚴格層面法線方向在整個巖層內出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象，當延伸至低表面之后就會出現(xiàn)地表下沉、傾斜變形等現(xiàn)問題，引發(fā)地表裂縫、坍塌災害。

（三）地表移動

當巖層移動到一定程度之后，就會逐漸趨于穩(wěn)定，最終的采空區(qū)域位置由于塌陷而出現(xiàn)一個下沉型的盆地，一般來說盆地的規(guī)模會超過實際開采面積，其中如果開采的面積是矩形的話，那么最終形成的下沉型盆地就會近似橢圓形。雖然下沉盆地的各個位置移動都會存在一定差異，但移動方向都會直接指向盆地中央，全部改變了原先低表面的地形地貌、生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)以及地質形態(tài)，改變了地面水平與標高位置，進而在影響著地面生活環(huán)境、水環(huán)境、設施以及建筑。如果塌陷現(xiàn)象較為嚴重的話，就會造成水土流失，破壞地表植被，引發(fā)裂縫、滑坡等地質災害，嚴重威脅著人們的生命財產安全[4]。

結語：總的來說，地下采礦工程的開展會在一定程度上破壞礦山地質環(huán)境，這也會不可避免的，因此相關部門在進行開采工作的時候，應該加強應用各項先進開采技術手段，盡可能的將開采所造成的破壞控制在最小，避免對原先的地質環(huán)境造成嚴重破壞，甚至直接改變了原先的地形地貌。

參考文獻：

[1]雒衛(wèi).地下采礦對礦山地質環(huán)境影響[J].科技傳播，2012，07：19+29.

[2]陳建平，范立民，李成，寧建民.基于模糊綜合評判和GIS技術的礦山地質環(huán)境影響評價[J].中國煤炭地質，2014，2602：43-48.

[3]錢衛(wèi)明，唐艷.地下采煤對礦山地質環(huán)境的影響程度研究[J].世界有色金屬，2016，05：114-115.

[4]王勇宏.采礦活動對礦山地質環(huán)境影響分析——以大同高家窯煤礦為例[J].華北國土資源，2017，03：110-111.

（作者單位：河南省三門峽黃金工業(yè)學校）