礦山地質(zhì)災(zāi)害研究與防治探討

饒西安

（貴州省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院，貴州 貴陽 550001）

由于當(dāng)時(shí)中國人口眾多，為了有效保證本國能源儲備的持續(xù)充足和穩(wěn)定，促進(jìn)資源市場的健康發(fā)展，中國各地化石能源的過度開發(fā)項(xiàng)目不斷增加，科學(xué)可控的資源開發(fā)戰(zhàn)略規(guī)劃沒有按計(jì)劃實(shí)施，不僅對周邊自然生態(tài)環(huán)境質(zhì)量造成了巨大的潛在不利經(jīng)濟(jì)影響，而且嚴(yán)重影響和破壞了礦區(qū)自然生態(tài)安全平衡，造成了大量且類型多樣的危險(xiǎn)礦山地質(zhì)災(zāi)害。近年來，雖然我國礦業(yè)企業(yè)近年來更加重視新能源的利用和開發(fā)，加大了對礦山資金、科技和各類專業(yè)采礦人才的智力投入，以預(yù)防各種地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，進(jìn)行了深入研究，對礦山地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象進(jìn)行了全面細(xì)致的科學(xué)研究和實(shí)地調(diào)查，并逐步采取和實(shí)施了各種相應(yīng)的科學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治措施，但理論仍需不斷發(fā)展和完善。因此，本文的主要研究方向?qū)ξ覀兘窈筇剿鞯V山地質(zhì)災(zāi)害分類及有效防治措施具有重要意義[1]。

1 礦山地質(zhì)自然災(zāi)害的危害

在中國，許多房屋和建筑物的破壞仍然是一種較大的地質(zhì)災(zāi)害，數(shù)量相對較多。雖然我們無法進(jìn)行全面統(tǒng)計(jì)，但我國沿海城市每年發(fā)生的礦山地質(zhì)災(zāi)害已達(dá)150萬平方米左右。沿海地區(qū)還主要包括一些城市中心區(qū)、許多農(nóng)村社區(qū)和許多城鎮(zhèn)，尤其是中國的長江三角洲。此外，在嚴(yán)重的礦山地質(zhì)災(zāi)害的共同影響下，大面積的地面遭到破壞，周圍許多房屋倒塌。一些社區(qū)居民甚至不得不搬遷甚至重建家園。例如，2013年，四川省云南省鎮(zhèn)雄縣的山體滑坡導(dǎo)致32人當(dāng)場死亡。雖然是在第一時(shí)間需要到達(dá)救援現(xiàn)場的區(qū)域，但由于滑坡地面的破壞，他們的房屋幾乎被摧毀，導(dǎo)致現(xiàn)場嚴(yán)重坍塌，阻礙了應(yīng)急救援，共有46人被埋，但如圖所示，其中32人沒有死亡，其他人受傷，國家急需資金幫助保護(hù)當(dāng)?shù)鼐用?，并投入大量國家建設(shè)資金，給社會造成了巨大且嚴(yán)重的間接經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)，也可以間接看出，礦山地質(zhì)災(zāi)害造成的巨大破壞及其程度，對災(zāi)區(qū)社會生態(tài)和諧建設(shè)和國家社會發(fā)展建設(shè)具有重大而重要的積極影響[2]。

阻礙交通和限制旅游業(yè)的采礦地質(zhì)通常位于山區(qū)。然而，影響西部山區(qū)交通道路堵塞現(xiàn)象的社會因素仍然比較多。在沒有發(fā)現(xiàn)大規(guī)模地質(zhì)災(zāi)害的地質(zhì)作用條件下，道路不僅會被堵塞。同時(shí)，一些小型礦山可能位于高山甚至河流周圍。山路往往很容易被外力破壞。一旦山區(qū)發(fā)生重大地質(zhì)災(zāi)害，勢必進(jìn)一步阻礙應(yīng)急救援人員的行動。如果整個(gè)城市山區(qū)發(fā)生重大地質(zhì)災(zāi)害，部分既有地鐵線路將再次受到嚴(yán)重破壞。在未來，人們拯救自己生命或傷害他人的能力仍將受到很大影響。此外，一些偏遠(yuǎn)山區(qū)也大力發(fā)展礦山旅游，其中還蘊(yùn)藏著大量當(dāng)?shù)毓糯鷼v史非文化物質(zhì)遺產(chǎn)，甚至還有大量獨(dú)特的歷史文化詞匯。在礦山地質(zhì)災(zāi)害對環(huán)境影響嚴(yán)重的背景下，避免對其生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。即使礦難沒有發(fā)生，也無法真正得到有效、安全的開發(fā)建設(shè)，這無疑將對當(dāng)?shù)卣麄€(gè)農(nóng)村的工業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生巨大而深遠(yuǎn)的影響[3]。

2 礦山地質(zhì)災(zāi)害的類型

地下水水位綜合變化分析通過比較我國南北部分地區(qū)水文地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生情況，總結(jié)出特定類型地質(zhì)災(zāi)害可能的危害因素。在各種水文地質(zhì)環(huán)境事件中，在造成各種自然災(zāi)害破壞的同時(shí)，不僅可能引起各種地面沉降、周圍土壤液化等問題，甚至易造成熔巖崩塌。當(dāng)然，這可能主要是由于一些人為的社會因素和其他人為的自然社會因素的間接影響。由人為因素和環(huán)境因素共同造成的地質(zhì)災(zāi)害的另一個(gè)更重要、更直接的影響和后果可能是，由于極其豐富和寶貴的天然優(yōu)質(zhì)地下水資源和環(huán)境，它們已經(jīng)影響了當(dāng)?shù)卮蠖鄶?shù)農(nóng)村居民的生活，或者造成或被另一個(gè)大規(guī)模破壞性自然因素破壞或人為因素大規(guī)模、長期或過度開采這些優(yōu)質(zhì)地下水資源，造成當(dāng)?shù)卮罅績?yōu)質(zhì)珍貴地下水資源的嚴(yán)重污染和浪費(fèi)，造成地面巖溶塌陷或沉降嚴(yán)重。自然或歷史因素對地層及其結(jié)果的主要影響可能主要是由于周圍地區(qū)海平面的持續(xù)上升，或該地區(qū)本身經(jīng)常發(fā)生的一些小地震，導(dǎo)致地下水位問題。通過對我國城市地下水位快速變化可能造成的大面積潛在地質(zhì)災(zāi)害的對比研究，認(rèn)為大規(guī)模超采開采地下水自然資源最終將產(chǎn)生嚴(yán)重影響，可能導(dǎo)致全國地下水位持續(xù)快速下降。當(dāng)?shù)孛娌荒苡行У爻惺軌毫r(shí)，地面就會下沉。事實(shí)上，地面沉降的速度與地表水位下降速度成正比。當(dāng)?shù)叵滤幌陆颠^快時(shí)，地面沉降的速度將大大加快。相反，土地不會下沉。此外，在軟砂嚴(yán)重液化的特定條件下，主要情況是指在地面振動應(yīng)力的雙重影響下，軟土粉體與部分含水砂石顆粒同時(shí)發(fā)生嚴(yán)重液化。這主要是因?yàn)樵谡駝舆^程中，水中砂的整體密實(shí)度會增加，水壓會增加。因此，當(dāng)振動達(dá)到負(fù)載時(shí)，水壓將繼續(xù)升高。在一定程度上，被水飽和的沙子會形成液態(tài)。在不同性質(zhì)的特殊地質(zhì)環(huán)境的影響下，砂土水的最終液化速度可能完全不同，最終影響程度也會不同[4]。

巖土形態(tài)變化導(dǎo)致礦區(qū)地面塌陷嚴(yán)重的主要原因是，地下資源過度開采后，礦柱強(qiáng)度受到嚴(yán)重影響，礦山整體承壓后無法繼續(xù)支護(hù)，導(dǎo)致礦區(qū)塌陷。一些小煤礦的地表含有大量褐煤。一旦發(fā)生地面塌陷災(zāi)害，煤炭資源塊體就會破碎，增加了大規(guī)模煤炭資源開采的作業(yè)難度。在小型礦區(qū)，礦藏通常隱藏在最深的礦區(qū)。然而，在露天開采建設(shè)過程中，如果發(fā)生大規(guī)模的礦山地質(zhì)災(zāi)害，礦石會受到大面積的礦山災(zāi)害和事故的破壞和影響，礦塊會迅速被侵蝕和氧化，造成地表滑坡、泥石流、地質(zhì)災(zāi)害等嚴(yán)重的次生問題。這種極不科學(xué)合理的無序開采管理，也引發(fā)了礦山地質(zhì)災(zāi)害治理等一系列問題，對礦山周邊基礎(chǔ)設(shè)施條件和周邊自然環(huán)境造成了非常嚴(yán)重的影響。如果礦區(qū)發(fā)生地震，礦內(nèi)礦石不僅會變形，地震的爆炸力還會引起礦體爆炸，影響周圍居民的生命安全[5]。

近年來，在加大深部礦產(chǎn)開發(fā)深度的過程中，開采深度不斷增加，導(dǎo)致了各種地質(zhì)災(zāi)害。目前，我國北方許多地下礦區(qū)的正常開采深度一般可達(dá)800米或以下，其中大部分含有大量金屬硫化物、磷酸鹽和許多非金屬礦物。這些高溫物質(zhì)的大量積累會使地下礦山的正常內(nèi)部環(huán)境溫度遠(yuǎn)高于礦體的外部溫度。如果發(fā)生在地下采礦生產(chǎn)過程中，工人也容易同時(shí)受到地下礦山異常溫度和高溫的強(qiáng)烈影響，甚至受到外部某些腐蝕性化學(xué)品的腐蝕。在采礦施工過程中，經(jīng)常發(fā)生礦工中毒、窒息或呼吸困難工人死亡等危險(xiǎn)問題。此外，在露天礦區(qū)的露天開采和冶煉過程中，由于露天通風(fēng)系統(tǒng)的影響，地下煤礦的內(nèi)部環(huán)境空氣通常過于稀薄。在極高的溫度條件下，會突然產(chǎn)生煤礦瓦斯、爆炸煙塵等嚴(yán)重危害，甚至?xí)β短斓V的安全造成大規(guī)模破壞。如果礦井釋放的有害能量達(dá)到一定限度，甚至可能引發(fā)大規(guī)模礦井火災(zāi)。一般來說，礦區(qū)內(nèi)蘊(yùn)藏的大量礦產(chǎn)資源在其地下燃燒數(shù)百年甚至數(shù)千年，礦產(chǎn)資源儲量和地下能源被反復(fù)消耗。此外，當(dāng)?shù)V山周圍的地質(zhì)環(huán)境和周圍氣候發(fā)生顯著變化時(shí)，地下礦山周圍的許多樹木、農(nóng)作物和田地可能會受到更嚴(yán)重的影響，甚至進(jìn)一步涉及礦山周圍的所有居民[6]。

誘發(fā)地震，是斷層錯(cuò)層礦物在不受大規(guī)模人工開采直接破壞的前提下，由于礦區(qū)圍巖結(jié)構(gòu)突然發(fā)生較大變化，圍巖自然分布不平衡造成的大氣環(huán)境會受到非常嚴(yán)重的破壞，這可能會導(dǎo)致淺層地震，地面一旦發(fā)生故障，會導(dǎo)致地面突然大斷層，這主要是由于損傷不良因素，淺層地震，盡管其震源深度往往是更深層次淺，但是地震仍然可以有其地質(zhì)破壞力在一定范圍內(nèi)。避免礦體在相對較小的地震烈度下開采也有可能導(dǎo)致礦體內(nèi)部巖石圈能量不能平衡，地下開采的整體結(jié)構(gòu)也可能造成嚴(yán)重的破壞，同時(shí)地面結(jié)構(gòu)也可能可能發(fā)生一些嚴(yán)重的斷裂，整個(gè)礦區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造也可能發(fā)生一定程度的異常變化，這必然會對礦區(qū)后續(xù)的地質(zhì)礦產(chǎn)勘查、開發(fā)利用、保護(hù)和恢復(fù)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

3 礦山災(zāi)害的成因及防治措施

（1）建立健全完整的礦業(yè)評價(jià)體系。采礦過程中存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。為了充分了解礦山地質(zhì)條件和周圍礦產(chǎn)環(huán)境，保護(hù)礦工的安全，必須事先充分了解礦山的基本地質(zhì)條件和周圍環(huán)境。在實(shí)際開采過程中，礦山需要根據(jù)周邊資源環(huán)境的特點(diǎn)，采取一系列綜合安全恢復(fù)措施。開采結(jié)束后，建設(shè)單位需要根據(jù)本項(xiàng)目的實(shí)際開采工況，對后續(xù)項(xiàng)目的安全礦山保護(hù)與恢復(fù)措施方案進(jìn)行綜合規(guī)劃評價(jià)和可行性設(shè)計(jì)。此外，應(yīng)根據(jù)實(shí)際地形建立完善的評估體系，全面落實(shí)相關(guān)法律法規(guī)，并與簽訂相關(guān)施工協(xié)議的員工簽訂工傷賠償條款，以確保施工人員的人身安全和經(jīng)濟(jì)利益，從而在礦區(qū)采礦工程中實(shí)現(xiàn)溫采，有效避免對礦區(qū)造成巨大破壞。

（2）隨著中國當(dāng)前科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展和提高，中國地下礦山勘探和開采管理技術(shù)結(jié)構(gòu)逐步實(shí)現(xiàn)了全面優(yōu)化。而且，通過各種科學(xué)技術(shù)的有效結(jié)合，在實(shí)際開采各種礦產(chǎn)儲量的生產(chǎn)活動過程中，不僅直接節(jié)約了國家大量浪費(fèi)的人力物力資源的使用，同時(shí)也進(jìn)一步保證了我國采礦工藝的嚴(yán)密性。在地質(zhì)開采監(jiān)測過程中，通過綜合運(yùn)用新技術(shù)和現(xiàn)代地球化學(xué)技術(shù)進(jìn)行了地質(zhì)調(diào)查，通過監(jiān)測全面了解了礦山的實(shí)際開采資源分布情況，對全市整體開采狀況進(jìn)行了實(shí)時(shí)地質(zhì)調(diào)查。如果礦區(qū)出現(xiàn)嚴(yán)重異常，監(jiān)測站應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)措施疏散人員。生產(chǎn)勘探的地質(zhì)調(diào)查和測量操作工作的整個(gè)過程和測量技術(shù)工作相關(guān)技術(shù)人員必須首先至少可以一定程度高于基本知識基本測繪人員專業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)條件和一些基本的測量專業(yè)技能，確保至少具備達(dá)到一定警惕性水平的能力，相應(yīng)的保證書系統(tǒng)、及時(shí)、準(zhǔn)確、全面地掌握與礦區(qū)勘探、采礦測量過程相關(guān)的基本實(shí)際情況。同時(shí)還提出，我國可以逐步研究或使用更先進(jìn)的現(xiàn)代工程科學(xué)和技術(shù)或方法，盡快建立與大型礦山地質(zhì)災(zāi)害防治應(yīng)急處理系統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)急救援或大規(guī)模采礦工程檢測和保護(hù)應(yīng)急系統(tǒng)，避免地質(zhì)災(zāi)害在施工過程活動中，如采礦和施工活動中對當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的自然環(huán)境造成災(zāi)害影響，對礦區(qū)和地質(zhì)環(huán)境本身形成嚴(yán)重的潛在破壞性影響，實(shí)現(xiàn)了防治礦山工程隱患與有效保護(hù)地質(zhì)環(huán)境之間的有效機(jī)制的完美有機(jī)結(jié)合，避免了礦山實(shí)際施工中出現(xiàn)的問題，在生產(chǎn)和生產(chǎn)經(jīng)營活動過程中，礦山人員的實(shí)際傷亡有重大的危險(xiǎn)和安全問題，并要做到可能需要采取措施，確保井下生產(chǎn)和礦山建設(shè)能夠順利、有效地完成，及時(shí)有效地采取防護(hù)措施，及時(shí)修復(fù)穩(wěn)定安全礦區(qū)，避免誘發(fā)礦山地質(zhì)災(zāi)害。

（3）把握主次防護(hù)措施。礦區(qū)重點(diǎn)地質(zhì)防治措施、國家法律法規(guī)和國家有關(guān)部門根據(jù)需要共同制定礦區(qū)各項(xiàng)相關(guān)安全管理制度。根據(jù)現(xiàn)有礦區(qū)的邊坡條件，在設(shè)計(jì)中合理利用相關(guān)安全參數(shù)數(shù)據(jù)，采取多種專業(yè)勘探和開采技術(shù)措施，對整個(gè)礦區(qū)進(jìn)行全面的地質(zhì)安全調(diào)查。對于一些瘋子和容易發(fā)生潛在地質(zhì)災(zāi)害的人，盡量避免在礦區(qū)內(nèi)頻繁勘探和開采。礦區(qū)穩(wěn)定性達(dá)到穩(wěn)定恢復(fù)期指標(biāo)后，方可組織安全活動。根據(jù)礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀，主要危險(xiǎn)因素為礦區(qū)地下水資源破壞。采礦前應(yīng)做好相應(yīng)的隧道開挖，并進(jìn)行綜合排水設(shè)計(jì)，防止坑內(nèi)涌水。在勘察過程中，還需要運(yùn)用一些科學(xué)技術(shù)設(shè)置勘察點(diǎn)，并根據(jù)具體勘察情況，綜合總結(jié)資源，形成相應(yīng)的報(bào)告，與有關(guān)地質(zhì)專家進(jìn)行綜合討論，并根據(jù)專業(yè)建議保護(hù)礦區(qū)，避免嚴(yán)重的采礦問題和地質(zhì)災(zāi)害。

綜合開采災(zāi)害防治措施綜合開采工作全面正常開展后，需要對礦區(qū)周邊環(huán)境啟動全面合理的治理方案，并據(jù)此，在發(fā)生局部礦山地質(zhì)塌陷和地面滑坡后，在相應(yīng)位置開始修建邊坡護(hù)欄，以有效防止次生地質(zhì)災(zāi)害隱患的再次發(fā)生，次生地質(zhì)災(zāi)害將對整個(gè)礦區(qū)的景觀產(chǎn)生嚴(yán)重影響，要采取措施，及時(shí)有效地開展地質(zhì)災(zāi)害救援和治理活動，根據(jù)需要采取措施，對部分地質(zhì)部位留下的地表礫石層和巖渣層進(jìn)行全面、綜合的處理和清除，以切實(shí)避免嚴(yán)重水土流失災(zāi)害的二次發(fā)生，對整個(gè)河流景觀和河流大氣景觀造成嚴(yán)重污染。此外，還希望可以盡快在道路護(hù)欄的一側(cè)重新設(shè)計(jì)一個(gè)相關(guān)的交通警示的標(biāo)志，以防止一些居民的路過和發(fā)生事故的風(fēng)險(xiǎn)。

目前，關(guān)于其他的保障措施，很多巖溶礦區(qū)工程在開發(fā)進(jìn)行實(shí)施過程管理中，缺乏施工單位相關(guān)作業(yè)人員全程的現(xiàn)場監(jiān)督維護(hù)和現(xiàn)場管理，在進(jìn)行山路、實(shí)施和隧道的開挖以及施工驗(yàn)收的施工過程管理中，需要業(yè)主與各施工相關(guān)單位管理人員建立及時(shí)信息聯(lián)系，避免業(yè)主在進(jìn)行挖掘爆破過程施工中意外損壞山體碎石，造成嚴(yán)重水土流失，發(fā)生區(qū)域性水土流失風(fēng)險(xiǎn)等突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，需要繼續(xù)加大撫育造林投入力度，為巖溶礦區(qū)環(huán)境的自然恢復(fù)保護(hù)打下更為良好穩(wěn)定的環(huán)境基礎(chǔ)。

（4）加大對礦山地質(zhì)災(zāi)害防治的科研投入?？茖W(xué)技術(shù)在勘查災(zāi)害防治中應(yīng)發(fā)揮重要作用。企業(yè)應(yīng)加大科技投入，國家應(yīng)出臺相關(guān)政策，對參與科技創(chuàng)新的企業(yè)給予優(yōu)惠補(bǔ)貼，提高自主創(chuàng)新能力和主觀能動性。要不斷創(chuàng)新礦區(qū)地質(zhì)勘查方法和技術(shù)，提高勘查災(zāi)害防治的科學(xué)水平，有效預(yù)測地質(zhì)災(zāi)害。對相關(guān)人員進(jìn)行工作培訓(xùn)，提高工作水平和工作意識;加強(qiáng)對科研人員的引進(jìn)，制定一系列人才引進(jìn)政策，吸引科研人員投入勘查災(zāi)害防治。

4 結(jié)語

隨著一些礦產(chǎn)資源的開發(fā)和不斷開發(fā)利用，一些礦山地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生越來越頻繁，為了我們進(jìn)一步的加強(qiáng)做好了一些相應(yīng)地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的自我應(yīng)急防護(hù)方面的處理措施就會更需要我們的對這些礦山地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象產(chǎn)生原因的各種具體危害類型等來的進(jìn)行的更加準(zhǔn)確全面及時(shí)地的分析和判斷與的認(rèn)識與了解，并會更需要的及時(shí)的采取的一些相應(yīng)的科學(xué)地的自我安全與防范的處理與措施，避免讓這些礦山地質(zhì)災(zāi)害防治再次面臨出現(xiàn)問題。