金屬礦山開(kāi)采中地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害及防治對(duì)策研究

張曉明，張建華

（錫林郭勒盟山金阿爾哈達(dá)礦業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古 錫林郭勒 026000）

金屬礦山開(kāi)采中常常會(huì)有一些地質(zhì)環(huán)境的災(zāi)害，一方面是由于地質(zhì)礦山所在的區(qū)域地形比較復(fù)雜，本身就是地質(zhì)災(zāi)害的多發(fā)地區(qū)，另一方面還因?yàn)椴傻V行為本身是一種人工改變自然環(huán)境和地質(zhì)地貌的活動(dòng)，人工開(kāi)采很有可能誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，雖然這些不同的地質(zhì)災(zāi)害有不同的類型，但是卻都會(huì)對(duì)周?chē)沫h(huán)境造成很大的影響。金屬礦山開(kāi)采活動(dòng)迎合了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，但是卻不能影響周?chē)淖匀画h(huán)境，也不能影響周?chē)用竦纳睿虼?，金屬礦產(chǎn)開(kāi)采同時(shí)要考慮環(huán)境地質(zhì)的相關(guān)問(wèn)題，分析礦山開(kāi)采時(shí)環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題的原因、類型，并探討其治理技術(shù)[1]。

1 金屬礦山開(kāi)采中的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題及原因

1.1 地下采礦引起地面沉陷與山體裂開(kāi)

金屬礦山礦區(qū)開(kāi)采的同時(shí)會(huì)對(duì)礦區(qū)地下水進(jìn)行大量地挖掘，這種地下采礦作業(yè)是大體量的，也就是礦區(qū)內(nèi)出現(xiàn)了多個(gè)采空區(qū)，大量的采空區(qū)可能會(huì)使礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境發(fā)生變化，使原本比較穩(wěn)固的礦區(qū)地質(zhì)條件發(fā)生了板塊運(yùn)動(dòng)。此時(shí)可能因?yàn)榇罅康牟煽諈^(qū)圍巖巖體發(fā)生了形變運(yùn)動(dòng)，出現(xiàn)了大面積坍塌和礦洞巖體的崩落現(xiàn)象，這種地質(zhì)變化是由人工采掘造成的，危害性較大，而且不會(huì)恢復(fù)。如果在采礦的同時(shí)沒(méi)有做好地下支護(hù)就會(huì)出現(xiàn)周?chē)竺娣e的坍塌，將會(huì)波及地表，使地表建筑或其他自然景觀出現(xiàn)不同程度的坍塌，塌陷，下沉等。這種情況比較常見(jiàn)，有時(shí)部分金屬礦區(qū)的山體還會(huì)出現(xiàn)斷裂帶發(fā)育不良的情況，山體周?chē)牡貙虞^為活躍，平時(shí)的板塊運(yùn)動(dòng)更為頻繁，在人工挖掘的誘發(fā)下，將會(huì)出現(xiàn)山體開(kāi)裂或滑坡等嚴(yán)重影響，對(duì)礦區(qū)的地形造成威脅。

1.2 采礦活動(dòng)誘發(fā)地震

采礦活動(dòng)是一種危害性較大的大型地下挖掘活動(dòng)，這種活動(dòng)是人工誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的原因之一，采礦時(shí)會(huì)抽水，將地下水抽取之后形成一系列沖擊，這種情況非常容易誘發(fā)礦區(qū)周?chē)臎_擊地震，也有可能因?yàn)橐呀?jīng)挖空的采空區(qū)域出現(xiàn)陷落而導(dǎo)致陷落地震等。一般這種情況的地形活動(dòng)本身比較活躍，周?chē)赡軙?huì)引發(fā)連鎖性反應(yīng)，比如巖爆、煤爆等自然災(zāi)害。開(kāi)采過(guò)程中，有些地方很難挖掘，需要采用爆破方式進(jìn)行挖掘或開(kāi)掘，此時(shí)會(huì)誘發(fā)沖擊地震，當(dāng)?shù)V區(qū)周?chē)膸r體受到突發(fā)性沖擊時(shí)，土石崩落層滑下大量土石，造成塌陷，有時(shí)礦坑也會(huì)出現(xiàn)塌陷，有時(shí)礦坑周?chē)€存在洞穴，如果礦洞發(fā)育較復(fù)雜，還可能發(fā)生塌陷。這些坍塌所造成的沖擊波和動(dòng)能是一種斷裂，地面應(yīng)力的突然釋放，將會(huì)造成大范圍的地質(zhì)災(zāi)害。

1.3 露天采礦造成邊坡失穩(wěn)

邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象也是一種比較常見(jiàn)的地質(zhì)災(zāi)害，在露天開(kāi)采時(shí)需要邊坡幫助開(kāi)采，隨著開(kāi)采深度的加大，邊坡的規(guī)模也在逐漸擴(kuò)大。這種情況會(huì)破壞地表地應(yīng)力，在一些特殊的地面環(huán)境下，地應(yīng)力的自然均衡被破壞后，會(huì)導(dǎo)致人工邊坡變形嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)有邊坡的脫落和滑落現(xiàn)象。有的金屬礦區(qū)邊坡失穩(wěn)非常明顯，邊坡出現(xiàn)被破壞的情況。另外一些金屬礦區(qū)，蠕變坍塌變形的情況時(shí)有發(fā)生，隨著開(kāi)采進(jìn)程的不斷加快，使得邊坡最終被破壞。邊坡?lián)p壞或失穩(wěn)主要是由于礦區(qū)周?chē)鷰r體結(jié)構(gòu)條件和所處地質(zhì)環(huán)境所造成的，另外，由于人工活動(dòng)的誘發(fā)影響，使得露天礦邊坡失穩(wěn)的問(wèn)題一直困擾著采礦企業(yè)和人員，到目前為止也沒(méi)有一個(gè)特別良好的改變辦法[2-4]。

圖1 金屬礦區(qū)開(kāi)采中的環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害示意圖

2 金屬礦區(qū)開(kāi)采中的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題治理技術(shù)

2.1 利用現(xiàn)代科技優(yōu)化金屬礦山開(kāi)采行為

當(dāng)代社會(huì)已經(jīng)全面進(jìn)入知識(shí)化時(shí)代，這是尊重科學(xué)技術(shù)的社會(huì)，也是利用科學(xué)技術(shù)推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的時(shí)代。正是因?yàn)橐鹬乜茖W(xué)技術(shù)，因此在勘探工程中地質(zhì)勘探工作對(duì)礦山開(kāi)采帶來(lái)很重要的影響。地質(zhì)結(jié)構(gòu)的空間結(jié)構(gòu)越完善，越容易采用新技術(shù)進(jìn)行開(kāi)采，結(jié)合支護(hù)技術(shù)，保證結(jié)構(gòu)性的空間布局，不會(huì)影響礦區(qū)開(kāi)采區(qū)域構(gòu)造。在金屬礦產(chǎn)的開(kāi)采中，使用水和沙礫進(jìn)行充填利用，砂石和廠礦的爐渣及尾礦等，將采空區(qū)完整充填，借由支護(hù)維護(hù)可防止開(kāi)采造成的圍巖垮塌和變形，減少地面的沉陷事故，減少開(kāi)采沉陷時(shí)對(duì)地表環(huán)境的綜合影響。為了減少在金屬礦開(kāi)采時(shí)沉陷所造成的多方面危害，應(yīng)消除開(kāi)采沉陷所造成的多方面危害，在井下進(jìn)行支護(hù)和充填，運(yùn)用現(xiàn)代科技模擬開(kāi)采后的地形狀況，并進(jìn)行有效的沖填設(shè)計(jì)。

2.2 運(yùn)用科學(xué)治理模式完善水砂充填減沉技術(shù)

我國(guó)目前采用的充填法相對(duì)不夠完善，因此在礦山開(kāi)采中應(yīng)建立科學(xué)合理的治理方式，幫助礦山開(kāi)采時(shí)的多樣化治理工作，要求專人專責(zé)，由專門(mén)的人員負(fù)責(zé)監(jiān)控礦區(qū)周?chē)沫h(huán)境，地質(zhì)災(zāi)害，并且對(duì)礦區(qū)開(kāi)采經(jīng)濟(jì)與地質(zhì)災(zāi)害之間的矛盾加以分析。全面控制和掌握礦山生產(chǎn)安全中的各種生產(chǎn)過(guò)程尤其從實(shí)際出發(fā)，建立切實(shí)可行的工作流程，在水砂充填時(shí)，由于我國(guó)目前除部分加急傾斜層采用自溜填充法，剩下的都是水力填充，因此，在把大量的充填材料用水力運(yùn)輸?shù)讲煽諈^(qū)時(shí)，應(yīng)考慮運(yùn)輸、排泥、排水等一系列工作，使得礦區(qū)內(nèi)的運(yùn)輸及生產(chǎn)系統(tǒng)能夠更為完善。用科學(xué)的方法治理水沙，完善水沙充填施工技術(shù)，需要開(kāi)采企業(yè)重視現(xiàn)代化技術(shù)進(jìn)步，不會(huì)對(duì)礦區(qū)地面結(jié)構(gòu)造成不當(dāng)威脅。不同的人員負(fù)責(zé)，不同的工作要突出對(duì)金屬礦區(qū)周?chē)匦魏偷孛驳谋O(jiān)控，要求每個(gè)人切實(shí)履行好自己的職責(zé)，并在礦區(qū)生產(chǎn)過(guò)程中建立起可行性的治理體系，使礦區(qū)內(nèi)的人員各司其職，使治理體系能滿足礦區(qū)的綜合發(fā)展需要。

2.3 覆巖裂痕帶注漿加固減沉技術(shù)

這種技術(shù)是一種比較特殊的注漿技術(shù)，按照大量的工程實(shí)驗(yàn)和理論研究結(jié)果表明，注漿減沉技術(shù)使大量的細(xì)沙礫和灰體進(jìn)入到需要填充的部位，其中大量的灰體包含粉煤灰顆粒，在注漿的壓力之下就會(huì)形成氣泡狀態(tài)，注漿水儲(chǔ)存于圍巖周?chē)目障额w粒很重，也有一些滲流到了周?chē)牡厍颦h(huán)境。在注漿結(jié)束之后，這些飽和水灰體能夠起到支撐的作用，對(duì)覆巖體起到了很好的支撐作用，能夠延緩地表的下沉。覆巖裂痕帶注漿加固減沉技術(shù)目前被大量地運(yùn)用，壓實(shí)的石灰體被證明有很好的填充效果。這種技術(shù)是一種比較成熟的技術(shù)，目前已經(jīng)使用在金屬礦山的開(kāi)采過(guò)程中，在填充的時(shí)候，雖然有部分地形的填充，對(duì)于技術(shù)本身提出了難題，但是經(jīng)過(guò)工作人員反復(fù)改變水石灰的配比，使得該技術(shù)更為成熟，取得了良好的充填收效。

2.4 做好礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)體系

礦場(chǎng)地質(zhì)環(huán)境安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)，能穩(wěn)定地保證金屬礦區(qū)安全生產(chǎn)的進(jìn)行，是礦山開(kāi)采過(guò)程中的環(huán)境問(wèn)題，而且地質(zhì)災(zāi)害可以控制在安全范圍內(nèi)。開(kāi)展礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害的監(jiān)測(cè)體系建設(shè)，在多樣化的礦山開(kāi)采中深入了解和分析影響地質(zhì)環(huán)境安全的各類因素，根據(jù)不同的因素和不同的環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)。確保金屬礦產(chǎn)生產(chǎn)的安全有序開(kāi)采，礦山管理人員應(yīng)全面控制和掌握礦山生產(chǎn)過(guò)程中的事故易發(fā)點(diǎn)和多發(fā)點(diǎn)，為保證礦山開(kāi)采的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，應(yīng)針對(duì)地質(zhì)災(zāi)害頻繁的區(qū)域進(jìn)行多次觀測(cè)，針對(duì)各類地質(zhì)災(zāi)害的防治，制定安全有效的防護(hù)措施，還可根據(jù)多年來(lái)的經(jīng)驗(yàn)，搜集地質(zhì)災(zāi)害的特點(diǎn)，建立行之有效的安全預(yù)防措施和應(yīng)急方案，使應(yīng)急體系能夠?yàn)榈V區(qū)環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供保障，要求管理人員，使得安全預(yù)防措施更加行之有效。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速進(jìn)步，礦產(chǎn)資源的需求量很大，金屬礦產(chǎn)的開(kāi)采量越大，開(kāi)采規(guī)模逐漸提升，將會(huì)對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生諸多影響。采礦企業(yè)的勘探隊(duì)伍，應(yīng)對(duì)周?chē)刭|(zhì)環(huán)境和礦山開(kāi)采的進(jìn)程加以監(jiān)測(cè)，避免發(fā)生地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害。尤其是對(duì)于地形較為復(fù)雜、周邊已經(jīng)頻發(fā)地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害的地區(qū)，更要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，既要保護(hù)礦區(qū)生產(chǎn)安全，杜絕地質(zhì)變化所造成的威脅，有關(guān)部門(mén)更要引起重視，利用一些填充減沉技術(shù)，最大程度地降低礦區(qū)地質(zhì)安全事故的發(fā)生率，確保金屬礦產(chǎn)礦山開(kāi)采生產(chǎn)的安全進(jìn)行。