礦山工程地質(zhì)勘查及地質(zhì)災(zāi)害治理對策研究

丁立勇

（寬城滿族自治縣自然資源和規(guī)劃局，河北 承德 067000）

在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展下，不論人們生活還是工業(yè)生產(chǎn)，這些對礦產(chǎn)的需求量都越來越大，所以針對此情況采礦企業(yè)對礦山開采的規(guī)模也會逐漸擴(kuò)大。與此同時，如果采礦人員采用錯誤的開采方式，或者對地質(zhì)勘查的不嚴(yán)謹(jǐn)，可能就會導(dǎo)致嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象，例如滑坡或者坍塌等現(xiàn)象，嚴(yán)重的話可能對采礦人員和周邊居民都會帶來危險。所以如果要避免開采礦山時的出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害就需要在開采之前進(jìn)行詳細(xì)的研究和數(shù)據(jù)調(diào)查，其中包括要勘測地質(zhì)情況，要全面了解的當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境和自然環(huán)境，才可以對采礦時可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害提出相對有效的對策和預(yù)防措施，這樣采礦人員在采礦時就會盡可能地避免地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生所帶來的威脅性。

1 礦山開采前的地質(zhì)勘查基本內(nèi)容

通常情況下，在構(gòu)建礦山工程的項目之前，為了有效的保證開采礦山工作可以順利開展，就得對其進(jìn)行科學(xué)合理的地質(zhì)勘查工作。在進(jìn)行地質(zhì)勘查工作時，需要相關(guān)工作人員使用各種各樣的有針對性的先進(jìn)科學(xué)的設(shè)備儀器來對當(dāng)?shù)氐V山和周邊地質(zhì)和地貌的基本情況來進(jìn)行勘測，這樣就可以找出可能會導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害的原因，接著根據(jù)其勘測結(jié)果來制定有效的預(yù)防或者應(yīng)對地質(zhì)災(zāi)害的措施。礦山工程地質(zhì)勘測的內(nèi)容包括，第一步需要對礦山整體進(jìn)行測量繪圖，這也是整個地質(zhì)勘測最重要的環(huán)節(jié)，通過對整體的測繪才能保證之后的地質(zhì)勘探工作能夠順利進(jìn)行下去。第二步，就是使用鉆探﹑物探﹑井探等勘探方式來對礦山滑坡進(jìn)行詳細(xì)勘探。第三步也是最后一步就是進(jìn)行地下水位和流速來進(jìn)行測量，還有對其礦山坡度表面的發(fā)生的位移現(xiàn)象來進(jìn)行觀測與測量，這些是野外測試[1]。

2 礦山地質(zhì)災(zāi)害種類

2.1 由于巖土變形所帶來的地質(zhì)災(zāi)害

在采礦時，遇到由于巖土變形所導(dǎo)致的地質(zhì)災(zāi)害還是特別常見的。在巖土變形導(dǎo)致的地質(zhì)災(zāi)害有三種，第一種是在礦山開采過程中沒有科學(xué)挖掘，一味地憑感覺或者太看重礦產(chǎn)不顧其他，或者在一些地質(zhì)條件平滑的地方，因為沒有及時回填采礦坑都會導(dǎo)致地表塌陷的災(zāi)害。第二種在礦坑中可能會出現(xiàn)巖爆和在礦產(chǎn)邊緣會發(fā)生失衡現(xiàn)象。第三種是采礦企業(yè)發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)種類比較多且相對來說比較集中的采礦區(qū)域，可能會為了眼前利益對相關(guān)的采礦規(guī)定視若無睹，沒有用合理的方式方法來進(jìn)行采礦，這樣在礦產(chǎn)開采作業(yè)時可能就會發(fā)生滑坡﹑泥石流等災(zāi)害。特別是如果當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生地殼運動時，就會使礦山周圍的巖石發(fā)生變形的可能，這樣在地殼運動力的作用下，礦區(qū)巖石就會出現(xiàn)爆裂的現(xiàn)象，在這個基礎(chǔ)上就可能會導(dǎo)致更嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害[2]。

2.2 地下水位變化帶來的災(zāi)害

在礦區(qū)中的砂巖液化和地面沉降是因為地下水發(fā)生了水位方面的變化所造成的。礦物開采過程中水資源是必需品，特別是就地取材的地下水。這樣在開采地下水資源的時候就會發(fā)生地下水位下降，這樣就會出現(xiàn)地面沉降等問題。而且據(jù)科學(xué)研究表明，地面沉降和地下水位變化幾乎是成正比的關(guān)系。地下水位的升降還可能導(dǎo)致礦井突水，在礦山工程中礦坑突水也是比較常見的現(xiàn)象。而且它的危害性很大，又有很強(qiáng)的突然性讓人防不勝防。所以對礦山工程中的暗河和老窯以及采空區(qū)來說要進(jìn)行位置勘查，需要對礦坑涌水有準(zhǔn)確的預(yù)估，這樣避免大量的地下水涌進(jìn)來。對采礦人員人身安全和工程效率方面都提供了保障[3]。

2.3 瓦斯爆炸

礦山開礦過程中如果在礦井里通風(fēng)不佳，這樣瓦斯就會長期聚集在一起導(dǎo)致爆炸，其源頭礦產(chǎn)資源中的硫化石，當(dāng)硫化石產(chǎn)生氧化反應(yīng)時就會產(chǎn)生熱量，這時候如果瓦斯的濃度接近10%就會引起火災(zāi)產(chǎn)生爆炸，會造成很嚴(yán)重的坑道塌陷以及人員傷亡。出現(xiàn)瓦斯爆炸后，這里特別注意工作人員需要重新再進(jìn)行地質(zhì)勘查[4]。

3 礦山工程地質(zhì)災(zāi)害特點

礦山工程地質(zhì)災(zāi)害和一般性的地質(zhì)災(zāi)害不一樣，區(qū)別如兩點，第一點是因為礦山工程地質(zhì)災(zāi)害危害程度高，分布范圍也廣。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，我國有40個城市會受到礦山工程開采時導(dǎo)致的塌陷危害。而且礦山工程分布范圍大，在開采時會產(chǎn)生很多的廢渣和尾礦，這些都會造成一定程度的堆積。這樣會占用土地面積，更會浪費可利用土地面積。而且這個浪費程度也在與日俱增，對我國的地質(zhì)環(huán)境和土地利用空間這兩個方面都會產(chǎn)生很不利的影響。第二個是因為在礦山工程中采礦時發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害有著復(fù)雜多樣的特點牽一發(fā)而動全身，只要在開采過程中稍有不慎就可能導(dǎo)致不同程度不同種類的地質(zhì)災(zāi)害。對治理礦山工程地質(zhì)災(zāi)害都會造成很大的阻礙和影響。

4 礦山地質(zhì)勘查方法

礦山地質(zhì)勘查有三種有效的方法，第一種是通過信息技術(shù)手段來勘測的這里面包括對地表各現(xiàn)象進(jìn)行遠(yuǎn)距離監(jiān)控檢測的遙感技術(shù)（RS）﹑對地球空間信息進(jìn)行分析和處理的地理信息系統(tǒng)（GIS）﹑通過衛(wèi)星來無線電導(dǎo)航的全球定位系統(tǒng)（GPS）這些信息技術(shù)統(tǒng)稱為3S技術(shù)，來實現(xiàn)對空間信息的采集和處理以及分析的技術(shù)勘查。只要合理運用3S技術(shù)就可以對當(dāng)?shù)氐V山的地形﹑地貌﹑曾經(jīng)發(fā)生或者將來可能會發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行合理的全面了解以及掌握。一方面可以運用定位系統(tǒng)準(zhǔn)確定位到災(zāi)害發(fā)生的具體坐標(biāo)，另一方面可以通過遠(yuǎn)距離檢測（RS遙感技術(shù)）來分析當(dāng)?shù)匕l(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害可能性，以及發(fā)生了會對當(dāng)?shù)貐^(qū)域或者當(dāng)?shù)鼐用駧矶鄧?yán)重的破壞影響。為后續(xù)工作順利開展提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和參考依據(jù)。第二種是通過淺層地震法和高密度電阻率法來對其進(jìn)行物理勘查。淺層地震法主要是在不同巖石上﹑不同土囊中的地震波傳播的速度情況來進(jìn)行分析的，這種方法通常用于探測淺層次的地質(zhì)情況，淺層地震波還包括反射波和折射波的應(yīng)用。而高密度電阻率法導(dǎo)電的差異性來對礦山的巖石和土囊進(jìn)行地質(zhì)勘測[5]。在實際勘測情況下，需要相關(guān)專業(yè)工作人員對現(xiàn)場施加一個穩(wěn)定的電流場，在這種電流下，就可以根據(jù)電流在不同物質(zhì)的傳導(dǎo)性不同和分布不同，來對巖石和土囊來進(jìn)行勘測。第三種環(huán)境化學(xué)勘查。此勘查法是為了了解礦區(qū)內(nèi)部的空氣指數(shù)和環(huán)境污染情況也為了后期的采礦工作。是地質(zhì)勘查過程中一個很重要的環(huán)節(jié)。環(huán)境對人的影響是非常大的，只有通過對當(dāng)?shù)丨h(huán)境的勘測來確定污染區(qū)域?qū)Ξ?dāng)?shù)鼐用竦挠绊懗潭龋瑥亩鵀橐院罂赡軙l(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行防控，在此之外，地球是否存在異常情況也可通過對礦山的環(huán)境勘測來檢測到，還對其他含有用礦物的礦床的尋找發(fā)揮著重要作用。

5 礦山工程地質(zhì)勘查及地質(zhì)災(zāi)害治理對策

5.1 提高對礦山地質(zhì)勘查的重視

態(tài)度是決定工作成果的關(guān)鍵，所以想要做好地質(zhì)勘查工作就得重視起來，這就需要企業(yè)轉(zhuǎn)變自己對礦山開采的認(rèn)知態(tài)度，要做好前期開展工作，例如要全面收集礦山地質(zhì)和周邊水文的資源，還要對勘測設(shè)備做好定期的維護(hù)和檢查，這樣才能夠保證到勘測數(shù)據(jù)的精度[6]。更要重視相關(guān)人員的專業(yè)知識的培訓(xùn)，在開采前要注重對其進(jìn)行相關(guān)知識的培訓(xùn)，這樣才能確保他們能夠正確完成勘測工作。

5.2 發(fā)揮災(zāi)害防治自動化系統(tǒng)優(yōu)勢

采用現(xiàn)代化的自動化科學(xué)技術(shù)對礦山地質(zhì)災(zāi)害的治療而言是非常有作用的，也是一種低投入，高回報的解決方案，這就需要構(gòu)建包括GIS技術(shù)和巖土動量監(jiān)測技術(shù)的自動化地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)。工作人員通過收集和分析預(yù)警系統(tǒng)的數(shù)據(jù)情況來準(zhǔn)備預(yù)防方案，應(yīng)對可能會引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的各種各樣的因素。對地球空間信息進(jìn)行分析和處理的地理信息系統(tǒng)（GIS）在自動化防治系統(tǒng)中也發(fā)揮了重要作用，所以要對礦產(chǎn)工程中發(fā)生過的各種地質(zhì)災(zāi)害要對其進(jìn)行收集整理和分析。這樣才可以全面構(gòu)建一個全方位和多層次的地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急處理系統(tǒng)。在以后可能發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的時候，其就會迅速發(fā)出有效信息，比便于相關(guān)部門處理地質(zhì)災(zāi)害[7]。

5.3 加強(qiáng)礦山工程的邊坡穩(wěn)定性

礦山開采區(qū)域地質(zhì)的不穩(wěn)定性是造成礦山工程地質(zhì)災(zāi)害的主要原因。尤其是礦山邊坡的穩(wěn)定性是影響地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生次數(shù)的主要因素。所以在對礦山工程進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害治理的時候，采用排截水和護(hù)坡以及支護(hù)的方式，或者還可以設(shè)置相應(yīng)的排水出口將地表水排出，除此之外還可以設(shè)置抗滑樁，通過這些方式來加強(qiáng)礦山工程邊坡的穩(wěn)定性。

5.4 對采空區(qū)進(jìn)行勘查

礦山的采空區(qū)是由天然地質(zhì)運動或者人為挖掘在地表下面產(chǎn)生的“空洞”，具有隱伏性強(qiáng)和空間分布特征規(guī)律性差的特點，其形態(tài)有4種，第一種是上覆巖層的破壞具有明顯的垮落帶﹑斷裂帶﹑彎曲帶。長壁工作面全部垮落形成的采空區(qū)。第二種是工作面頂板只有部分下沉的回采工作面全部充填或者局部充填的采空區(qū)。第三種是頂板不垮落，過一段時間頂板形成不充分垮落的斷壁半垮落條帶回采工作面形成的采空區(qū)。第四種是頂板相當(dāng)完整，煤層堅硬﹑采寬小﹑采留比小﹑煤柱可以形成長久性支撐的短壁非垮落條帶回采工作面所形成的采空區(qū)[8]。

如果在開采時，開采到礦山深部形成采空區(qū)，這樣就會失去原有地應(yīng)力的平衡，會導(dǎo)致地質(zhì)不穩(wěn)定，還容易造成采空區(qū)的塌陷（見圖1）。就會發(fā)生礦山地質(zhì)災(zāi)害。也是大都是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的原因。所以對礦山內(nèi)部采空區(qū)的分析是十分必要的，要采用合理科學(xué)的方法才能達(dá)到準(zhǔn)確的分析，例如通常采用的高密度電阻率法，首先通過對其礦石的種類進(jìn)行分析，其次根據(jù)其導(dǎo)電性能的好與壞來對采空區(qū)進(jìn)行地質(zhì)勘查，如果空氣中的導(dǎo)電率很低，那它就是一個絕緣電阻，但是在采空區(qū)殘留礦石的導(dǎo)電性能和空氣有明顯電阻率差異，所以要對這些進(jìn)行分析，就可以了解采空區(qū)的實際情況。

圖1 采空區(qū)塌陷實圖

5.5 地面塌陷及裂縫防治

很多企業(yè)在礦山工程施工過程中太過重視經(jīng)濟(jì)利益，就不會進(jìn)行合理的開采。例如為了采到很高的礦產(chǎn)資源量，對礦山進(jìn)行不節(jié)制的過度開采。有的企業(yè)為了提高對新的區(qū)域開采的速率，為了節(jié)省時間經(jīng)常不會回填已經(jīng)開采過的區(qū)域。這樣就會導(dǎo)致在礦區(qū)會出現(xiàn)空洞現(xiàn)象。從而就可能導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)。針對這種情況，就需要采礦企業(yè)采取科學(xué)合理的規(guī)劃開采方式和開采進(jìn)度，特別是礦山挖掘的深度也需要符合設(shè)計規(guī)定，防止由于過度開采導(dǎo)致地面塌陷事故。在開采之后企業(yè)也要對采空區(qū)及時進(jìn)行處理和防治，采用常用的防治措施進(jìn)行回填[9]。

5.6 重點區(qū)域針對性防治

山區(qū)發(fā)生泥石流現(xiàn)象是常見的，特別在礦山進(jìn)行開采時，為了避免這一現(xiàn)象的發(fā)生，就需要相關(guān)采礦企業(yè)在礦山開采時，對開采出來的石頭和泥土進(jìn)行合理的堆放和有效的清理，不要隨意堆放。這樣就可以從根源上解決泥石流產(chǎn)生的源頭，此外還要對礦山的排水功能進(jìn)行應(yīng)對。因為如果遇到雨季，甚至一夜的大雨，平原地區(qū)覺得沒什么，但是對于山區(qū)來說可能就會產(chǎn)生很嚴(yán)重的后果。特別是有礦山的地區(qū)。因為很多企業(yè)在開采礦產(chǎn)資源時，不會及時清理廢棄的石頭和土壤，這樣如果下雨，雨水可能就會對此進(jìn)行沖刷，雨水的沖擊力再加上對廢石廢土的作用力，可能就會對整個山體產(chǎn)生影響。所以為了防止這個隱患的出現(xiàn)，就需要在礦山上建立排水渠道，可以是在表面淺挖一個排水溝的形式或者用設(shè)備構(gòu)建一個附加的排水渠。通過這些方法來確保礦山上的水（可能是雨水，或者礦山上其他的水資源）能夠得到及時的排放，不會產(chǎn)生蓄積情況。其實在礦山地質(zhì)災(zāi)害中，有一種災(zāi)害可能會經(jīng)常發(fā)生，那就是巖爆。什么是巖爆呢，巖爆就是指采礦時對地下進(jìn)行開采的過程中，開采到地下很深的地方，或者應(yīng)力很高的區(qū)域，在臨空中巖體就會突然發(fā)生像爆炸一樣的脆性斷裂的現(xiàn)象。這時候需要采礦企業(yè)對將要開采的區(qū)域和周邊做好地質(zhì)勘測工作，再結(jié)合當(dāng)?shù)氐南嚓P(guān)地質(zhì)災(zāi)害的資料和自己的勘測結(jié)果，來分析確定哪些區(qū)域經(jīng)常發(fā)生巖爆或者能會發(fā)生巖爆。得出這樣一個結(jié)果后，在開采前結(jié)合將要開采礦產(chǎn)資源的需求量，來制定科學(xué)合理的礦山挖掘方案。這樣就可以避開巖爆頻發(fā)區(qū)域，避免開采區(qū)域會發(fā)生巖爆的可能，可以確保工程的安全性，對采礦人員的人身安全也提供了保障。礦坑突水也會對采礦人員帶來傷害，甚至?xí)屨麄€開礦工程都無法進(jìn)行下去，企業(yè)對此可以采取的對策就是在挖掘前先對當(dāng)?shù)氐乃沫h(huán)境進(jìn)行詳細(xì)的勘查，收集相關(guān)資料整理并且分析礦坑可能涌水的原因或者哪里的礦坑比較容易涌水，由此合理規(guī)劃開采的路線。在開采時也要對礦坑內(nèi)部進(jìn)行排水設(shè)計。來提高礦坑內(nèi)部的排水能力，這樣即使發(fā)生突水情況也可以及時排出[10]。

5.7 完善法律法規(guī)

一方面可以從當(dāng)?shù)卣霭l(fā)，當(dāng)?shù)鼐唧w情況要具體對待，基于各地的礦山情況和開采情況要制定符合當(dāng)?shù)丨h(huán)境以及當(dāng)?shù)氐V山環(huán)境來制定科學(xué)合理的環(huán)境保護(hù)法規(guī)，并且在制定相關(guān)環(huán)境法規(guī)的基礎(chǔ)上要嚴(yán)格執(zhí)行國家2015年1月1日頒布施行的《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》以及《中華人民共和國礦產(chǎn)資源法》相關(guān)法律法規(guī)。這里特別需要注意在企業(yè)進(jìn)行礦山采礦時，當(dāng)?shù)卣鼞?yīng)該嚴(yán)格按照環(huán)境保護(hù)法與資源開發(fā)相結(jié)合的科學(xué)理念，研制制定法律法規(guī)進(jìn)行開采，并且可以使用科學(xué)合理的獎懲機(jī)制，來鼓勵規(guī)范企業(yè)合理開采行為。與此同時再切實把具體的責(zé)任落實到具體個人，以防渾水摸魚的人，要落實到人人有責(zé)，做到有序且合理的開采礦產(chǎn)，這樣也可以預(yù)防開礦時的地質(zhì)災(zāi)害頻頻繁發(fā)生[11]。

6 結(jié)點

礦產(chǎn)是人類賴以生存和各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要資源，而礦山是人類開采礦產(chǎn)的重要地區(qū)，所以對礦山工程的地質(zhì)勘測和地質(zhì)災(zāi)害治理都是至關(guān)重要的。對礦山地質(zhì)勘測可以通過3S技術(shù)和通過淺層地震法和高密度電阻率法來對其進(jìn)行物理勘查以及環(huán)境化學(xué)勘查。而在采礦過程中常見的地質(zhì)災(zāi)害例如巖土變形﹑地下水位變化﹑瓦斯爆炸等，我們可以通過提高企業(yè)對礦產(chǎn)地質(zhì)勘查的重視﹑發(fā)揮災(zāi)害防治自動化系統(tǒng)優(yōu)勢﹑加強(qiáng)礦山工程的邊坡穩(wěn)定性﹑對采空區(qū)進(jìn)行勘查﹑地面塌陷及裂縫防治﹑重點區(qū)域針對性防治﹑完善相關(guān)法律法規(guī)等方面來對礦山地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行防控治理。盡力保證采礦工作能順利展開﹑保證采礦人員與礦山周圍的居民的人身安全[12]。