礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害問題及其勘查方法分析

魏世兵+李峰

摘 要：目前在礦山開采方面，地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，安全問題已不可忽視。從目前礦山開發(fā)的情況來看，常見的地質(zhì)災(zāi)害有山體塌陷、泥石流及其山體滑坡等幾類，這類災(zāi)害的發(fā)生已經(jīng)給人們的生產(chǎn)、生活乃至生命安全造成了不必要的麻煩，因此在礦山開采過程中應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注與防治。本文結(jié)合常見的地質(zhì)災(zāi)害的分類及其防治措施，詳細(xì)介紹了我國(guó)目前使用較多、應(yīng)用性較強(qiáng)的幾種勘察方法。

關(guān)鍵詞：礦山環(huán)境；地質(zhì)災(zāi)害問題；勘查方法

中圖分類號(hào)：P694 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

礦山資源作為人們生產(chǎn)與生活必不可少的一類資源，給人們提供了眾多便利。但同時(shí)也發(fā)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害問題亟待解決，應(yīng)該給予足夠重視，防止給人們的生產(chǎn)與生活帶來不便，保證生命安全。從以往的安全事故來看，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的原因多是采礦的方法選擇和管理不當(dāng)引起的，因此需要采取科學(xué)與合理的開采方法避免地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

1 常見災(zāi)害與防治

1.1 山體塌陷

礦山在進(jìn)行礦石的開采時(shí)，不斷地從地下進(jìn)行礦石的挖掘并運(yùn)到地面，經(jīng)過長(zhǎng)年累月的挖掘，在地表以下便逐漸地被挖空，形成采空區(qū)。采空區(qū)與地面之間的頂板巖層失去了礦石層的支撐，加上覆巖層的重力，不斷地向下變彎而產(chǎn)生拉張應(yīng)力，當(dāng)該應(yīng)力增大到巖層無(wú)法承受的范圍后，就會(huì)斷裂直到破碎并下落，這樣上面的覆巖層也就失去了支撐，也會(huì)發(fā)生彎曲，最后也會(huì)出現(xiàn)斷裂和離層。隨著采礦的繼續(xù)進(jìn)行，采空區(qū)的面積也隨之增大，從地表來看就會(huì)出現(xiàn)面積更大的塌陷盆地，這會(huì)為地表的居民、建筑及農(nóng)業(yè)用地等帶來極大的安全隱患。雖然礦山采空后使得該地出現(xiàn)了地質(zhì)災(zāi)害，但仍然可以采取措施進(jìn)行修復(fù)治理，目前多采用將采空區(qū)充填后復(fù)墾的方式，如使用礦業(yè)開采的殘余物煤矸石、露天礦分離物、粉煤灰等，將其回填到采空區(qū)后，再進(jìn)行農(nóng)業(yè)的開發(fā)，既處理了礦業(yè)開采殘余物，又使得塌陷問題得以解決，同時(shí)這種方法不會(huì)對(duì)環(huán)境造成其他方面的污染，因而具有較高的可行性和經(jīng)濟(jì)性。

地表塌陷多是由于開采企業(yè)的無(wú)計(jì)劃、無(wú)節(jié)制開采導(dǎo)致的，有些地區(qū)為了增加經(jīng)濟(jì)收入，盲目的進(jìn)行礦山的開采，使得礦區(qū)形成一個(gè)又一個(gè)的采空區(qū)，嚴(yán)重威脅著礦業(yè)人員的生命危險(xiǎn)，因此在進(jìn)行開采時(shí)必須采取有效的防治措施，保證人員的安全，這就需要采礦時(shí)應(yīng)當(dāng)有專業(yè)人員操作，并注重支撐保護(hù)的設(shè)置，最大程度地避免人員的傷亡。

1.2 泥石流

礦山地區(qū)的泥石流也是較常發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害，而且具有突發(fā)性，危害較大，使得整個(gè)礦山區(qū)無(wú)法正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)人們的生命及財(cái)產(chǎn)造成極大的威脅。通常來說，人們?yōu)榱酥卫聿煽諈^(qū)的塌陷問題，會(huì)利用現(xiàn)場(chǎng)的礦剝離物，使得地表堆積了較多的松散物質(zhì)，在遇到降雨氣候時(shí)，在雨水的沖刷下使得這些松散物隨之流下，并成為泥石流。另外礦業(yè)開采時(shí)較多的廢石被堆放在礦山區(qū)，并起到了一定的蓄水作用，或者礦山下的水體被挖穿涌出，隨之產(chǎn)生泥石流。開采過程中對(duì)于礦山地形的改變也會(huì)引發(fā)泥石流，如將平緩的山體破壞成陡峭山體。

針對(duì)泥石流的產(chǎn)生原因，一般人們采用生物防治的措施，一是利用種植植被來對(duì)水土進(jìn)行穩(wěn)固，減少水土流失，并利用植物的生長(zhǎng)進(jìn)行土壤的凈化。另外就是進(jìn)行工程防治，對(duì)采礦的每一個(gè)操作環(huán)節(jié)進(jìn)行有效的控制，強(qiáng)化對(duì)其進(jìn)行環(huán)境的勘察，并采取有效的防治措施，從而降低泥石流的發(fā)生概率，最大程度地減少地質(zhì)災(zāi)害帶來的損失。

1.3 山體滑坡

造成山體滑坡的因素較多，它們相互交織共同造成了山體滑坡災(zāi)害，多是在強(qiáng)降雨氣候中發(fā)生的。由于在進(jìn)行礦山開采時(shí)使得礦山外部裸露出較多的巖石層，并且?guī)r石的成分不一、軟硬不同，受到環(huán)境的風(fēng)化程度也不同，質(zhì)地更致密的巖石更加突出，這樣在環(huán)境中的空氣和水的作用下，不斷的對(duì)其產(chǎn)生切割作用，在長(zhǎng)時(shí)間的作用下，由于自重而斷裂滑落。另外，礦山區(qū)的地質(zhì)環(huán)境變化，結(jié)構(gòu)也隨著改變，原本較大的巖石裂成幾份，這些分裂體有可能失去穩(wěn)定性而滑落。人為因素也會(huì)導(dǎo)致山體滑坡，如在采礦時(shí)只在坡腳施工，使得山體內(nèi)部的應(yīng)力平衡發(fā)生變化，最終導(dǎo)致巖石的分裂滑落。

對(duì)于這類地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)當(dāng)在采礦前做好現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的勘探，考察巖石層的穩(wěn)固情況以及山體的陡峭性，較陡山體極容易出現(xiàn)山體滑坡。而對(duì)于某些較陡的礦山體，應(yīng)當(dāng)做好防護(hù)措施，如使用抗滑擋墻、抗滑鏈，或者加筋擋墻等的方式，也可以人為的進(jìn)行山體加固，或者進(jìn)行土層的注漿加固、山體固土等方法。

2 勘查方法分析

2.1 信息技術(shù)的應(yīng)用

在科技的不斷進(jìn)步下，各行各業(yè)的技術(shù)水平都有了較大的發(fā)展，在礦山地質(zhì)災(zāi)害的勘探中也不例外，如今信息技術(shù)高速的發(fā)展，使得勘探技術(shù)更加的精準(zhǔn)和高效，極大程度地降低了災(zāi)害的發(fā)生頻率，為礦山周邊居民的生命和財(cái)產(chǎn)提供了保障。如3s 技術(shù)在地質(zhì)勘探中的廣泛應(yīng)用，其中的GPS技術(shù)就是通過衛(wèi)星進(jìn)行全球定位系統(tǒng)，可以從整體上對(duì)礦山地區(qū)進(jìn)行地質(zhì)勘探，該技術(shù)勘探范圍較廣，可以基于GPS系統(tǒng)來進(jìn)行開采范圍的確定；利用RS技術(shù)進(jìn)行礦山地區(qū)的勘探，也即是遙感技術(shù)，它可以遠(yuǎn)程地對(duì)礦山現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行遙控勘探，它的勘探更加細(xì)致，是在開采范圍內(nèi)進(jìn)一步的勘探；利用GIS技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)勘探數(shù)據(jù)的分析，也即是地理信息系統(tǒng)，它可以實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)信息管理，與RS技術(shù)相配合，可以得到精準(zhǔn)度較高的勘探數(shù)據(jù)和圖像。

2.2 水文及巖土的勘探分析

在進(jìn)行礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害的勘探中，水文地質(zhì)勘探時(shí)必不可少的環(huán)節(jié)，通常它需要配合巖土力學(xué)結(jié)構(gòu)分析共同進(jìn)行，兩者的勘探結(jié)果均需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到勘探數(shù)據(jù)。在進(jìn)行水文地質(zhì)勘探時(shí)需要對(duì)水質(zhì)進(jìn)行測(cè)試，并通過滲透性測(cè)試來了解含水層頂板的滲水情況，另外還有浸泡實(shí)驗(yàn)、含水層吸附測(cè)試等。巖土力學(xué)結(jié)構(gòu)主要是通過對(duì)礦山地區(qū)的巖石分布及受力進(jìn)行研究分析，考察其穩(wěn)定性，分析巖石在外部應(yīng)力的作用下會(huì)出現(xiàn)哪些力學(xué)動(dòng)作，保證礦山開采的安全性。通過對(duì)水文及巖土的勘探分析，我們可以在開采施工前了解礦山承載性能，并做好必要的防護(hù)措施，以及制定合理的開采方案，避免開采過度引發(fā)一系列的地質(zhì)災(zāi)害。

2.3 地質(zhì)物理勘測(cè)法

礦山環(huán)境地質(zhì)勘查的方法多種多樣，為礦山開采提供了可靠的依據(jù)，其中也有一些物理勘探方法，如高密度電阻率法，它是利用了巖石的一些物理性質(zhì)，主要是導(dǎo)電性的特征，通過對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，我們可以獲知礦山區(qū)巖土間的導(dǎo)電性，將其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過一些物理比值方法分析后，可以了解各巖土的導(dǎo)電性方面的差別，并檢測(cè)不同方向上的導(dǎo)電性變化，這樣就能夠獲知是否有潛在的地質(zhì)災(zāi)害，并確定其位置。另外淺層地震法也較常用，它的工作方式是對(duì)地震波進(jìn)行模擬，當(dāng)在礦山區(qū)通過人工的方法模擬出地震波后，就會(huì)在礦山區(qū)的地層中擴(kuò)散傳遞，我們?cè)偈褂孟鄳?yīng)的儀器設(shè)備捕獲地震波，并通過地震波的傳播變化來分析出地層中的斷層分布情況，或者考察是否存在空洞以及它的位置，這樣我們就可以避開這一位置，防止在礦山開采中引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。

結(jié)語(yǔ)

在礦山的分布區(qū)內(nèi)一般存在類別多、規(guī)模不大、分布較廣泛等特點(diǎn)，受當(dāng)前技術(shù)水平、經(jīng)濟(jì)效益和管理理念的限制，安全問題還未徹底解決，需要給予足夠重視，防止給人們的生產(chǎn)與生活帶來不便，保證生命安全。從以往的安全事故來看，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的原因多是采礦的方法選擇和管理不當(dāng)引起的，隨著人們生活觀念的提升已意識(shí)到資源開發(fā)和環(huán)境保護(hù)需同步進(jìn)行，因此需要采取科學(xué)與合理的開采方法避免地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。只要處理好礦山開發(fā)和保護(hù)環(huán)境二者之間的關(guān)系，才可以從源頭上保證礦山行業(yè)的可持續(xù)及長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]周蕾，劉慧林，劉志堯，等.礦山開發(fā)過程中地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生及其預(yù)防措施[J].礦產(chǎn)保護(hù)與利用，2008（2）：39-42.

[2]彭俊杰，林樹芳.礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害問題及其勘查方法[J].建材與裝飾，2016（13）：199-200.

[3]許洪斌，孫玉森，李德強(qiáng)，等.遼寧省瓦房店市華銅礦礦山地質(zhì)災(zāi)害治理方案概述[J].地質(zhì)與資源，2009，18（1）：59-63.