淺談礦山地質(zhì)災(zāi)害的防治

摘 要：近年來，由于采礦而導(dǎo)致的地質(zhì)環(huán)境問題，在很大程度上威脅當(dāng)?shù)鼐用竦纳詈蜕a(chǎn)安全。因此，必須采取有效措施，防治礦山地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。文章首先分析了礦山開采引起的環(huán)境地質(zhì)問題，接著探討了礦山地質(zhì)災(zāi)害的防治措施。

關(guān)鍵詞：礦山；地質(zhì)災(zāi)害；防治

中圖分類號(hào)：P694 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）6-0169-01

當(dāng)前，隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，礦產(chǎn)資源開發(fā)規(guī)模也越來越大，隨之而來的則是礦山地質(zhì)環(huán)境的惡化。據(jù)調(diào)查，全國采礦地面塌陷相當(dāng)嚴(yán)重，據(jù)對(duì)全國1 173個(gè)大中型礦山企業(yè)調(diào)查，地面塌陷破壞土地面積達(dá)84 200多公頃，煤礦區(qū)最為突出。地面塌陷，毀壞城鄉(xiāng)各種建筑、交通設(shè)施和農(nóng)田，威脅人民生命財(cái)產(chǎn)安全，影響經(jīng)濟(jì)建設(shè)，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此，加強(qiáng)礦山地質(zhì)災(zāi)害的防治刻不容緩。

1 礦山開采引起的環(huán)境地質(zhì)問題

隨著近年來的礦產(chǎn)資源加速開發(fā)，難以避免地給所開發(fā)的礦山環(huán)境造成不容忽視的破壞。由于礦山開采而導(dǎo)致的地質(zhì)災(zāi)害是一個(gè)非常突出的地質(zhì)環(huán)境問題，礦山地質(zhì)災(zāi)害的特點(diǎn)是具有很強(qiáng)的隱蔽性和突發(fā)性，一旦發(fā)生，便會(huì)為所在地區(qū)帶來較為嚴(yán)重的災(zāi)情。經(jīng)常發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害有滑坡、崩塌、泥石流以及地面塌陷等。

1.1 滑坡、不穩(wěn)定斜坡

根據(jù)調(diào)查，礦山所存在的易滑坡區(qū)域和不穩(wěn)定斜坡區(qū)域，其形成的原因主要來自于多年來某些地區(qū)持續(xù)而無序地對(duì)礦山進(jìn)行開挖，并且沒能科學(xué)管理礦山棄渣，此外，礦山的采空區(qū)出現(xiàn)沉陷，以及較大規(guī)模的降雨、采空區(qū)發(fā)生地震、爆破等活動(dòng)，也會(huì)使滑坡和不穩(wěn)定斜坡發(fā)生的幾率增多。在礦區(qū)的滑坡等地質(zhì)災(zāi)害一般來講單體規(guī)模不大，但是分布很廣泛，因此對(duì)當(dāng)?shù)鼐用裼兄蝗莺鲆暤臐撛谖：?，且難以準(zhǔn)確及時(shí)地預(yù)測。

在礦區(qū)，滑坡和不穩(wěn)定斜坡的出現(xiàn)誘因有如下三類：第一類比較常見，主要是由于采礦者將礦渣置于比較高而陡的坡地，一旦礦渣累計(jì)過多，在發(fā)生短時(shí)間強(qiáng)降雨的時(shí)候便很容易形成滑坡；第二類是因?yàn)榇笠?guī)模的礦產(chǎn)開采而使礦區(qū)局部的巖體應(yīng)力產(chǎn)生了變動(dòng)，一旦有強(qiáng)降雨的觸發(fā)，或者重力變化和類似的因素影響，便很容易造成巖土體滑動(dòng)，形成滑坡；第三類是在某些露天開采的礦區(qū)里，礦區(qū)的上半部分土體已經(jīng)逐步風(fēng)化，而此時(shí)如果采面過于陡峭，便會(huì)很容易由于在強(qiáng)降雨或者自身重力、以及開采時(shí)的爆破力的影響下松動(dòng)崩塌，形成滑坡。

1.2 地面塌陷及地裂縫

大多礦區(qū)開采歷史悠久，近幾年隨著采煤機(jī)械的日新月異，新增采空區(qū)面積越來越多，這些采空區(qū)隨時(shí)都可能冒落，產(chǎn)生地面塌陷及地裂縫。這些地面裂縫遍布，一般長數(shù)百到上千米、多呈平行狀密集式排列，垂向深度較大，以張剪性破裂為主，方向性良好，裂而光滑平直，與下部煤層頂板貫穿。眾多裂隙將地表切割得支離破碎，大部分地下水被截流至井下，致使淺層地下水日趨枯竭，植被退化，農(nóng)田無法耕作。

在堅(jiān)硬頂板條件下，大量未經(jīng)處理的采空區(qū)是發(fā)生大而積塌陷的根本原因。這主要與采煤方法及煤柱的留設(shè)等因素有關(guān)。另外，礦區(qū)水文地質(zhì)條件的變化不僅產(chǎn)生了環(huán)境問題，而且使采空區(qū)的煤柱受到侵蝕，加速了頂板的垮落。隨著掘進(jìn)水平的延伸，復(fù)合采空區(qū)面積會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，如何制定新的采煤方法標(biāo)準(zhǔn)，因地制宜地留設(shè)保安煤柱是礦區(qū)二次創(chuàng)業(yè)中的重要課題。根據(jù)資料分析：埋深100 m，采高3.5 m的采空區(qū)，留設(shè)煤柱的面積比率應(yīng)達(dá)到30%以上，才能保證地表的穩(wěn)定性不受影響。在舊采區(qū)內(nèi)煤柱由于氧化及滲透壓力作用，使其抗壓強(qiáng)度下降，引起地表整體移動(dòng)。

2 礦山地質(zhì)災(zāi)害的防治

隨著礦區(qū)的持續(xù)開采，附近的自然環(huán)境逐步出現(xiàn)退化，危害的范圍還將繼續(xù)增加，所形成的地質(zhì)災(zāi)害也會(huì)漸漸嚴(yán)重，導(dǎo)致更大的致災(zāi)性。目前的科學(xué)技術(shù)尚無法從根本上控制由于礦區(qū)開采而引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害，我們可以盡可能采取一切有效措施，使災(zāi)害的損失減輕到最小程度。

2.1 采空區(qū)塌陷的防治

隨著礦區(qū)開采程度的加大，礦區(qū)地面的塌陷現(xiàn)象是一個(gè)難以回避的地質(zhì)問題，大量事實(shí)證明采空區(qū)塌陷會(huì)對(duì)礦區(qū)的人類生活和生態(tài)環(huán)境帶來負(fù)面的甚至惡劣的影響，隨著開采過程的深入，采空區(qū)塌陷也逐步惡化，而當(dāng)前的采礦工程發(fā)展是難以避免采空區(qū)塌陷現(xiàn)象的。目前只能通過科學(xué)的施工措施，以各類手段盡可能降低采空區(qū)塌陷的程度，使之對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境和居民生活影響降到最低，并保持礦區(qū)生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

目前，有不少針對(duì)采空區(qū)塌陷的施工模式，在采礦實(shí)踐中也取得了一定的效果。一種比較有效的模式叫做“充填復(fù)墾”模式。該模式通過將礦區(qū)所產(chǎn)生的大量煤矸石、粉煤灰等物質(zhì)對(duì)采空塌陷地進(jìn)行有效填充。這種防止策略適合于在填充物質(zhì)比較充足的地區(qū)使用，因?yàn)樗x擇的填充物質(zhì)不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，并且能夠?qū)Σ煽諈^(qū)塌陷產(chǎn)生較好的一只作用，還能有利于廢棄物的處理，因此具有一舉多得的效益，被許多地區(qū)使用。

2.2 采礦區(qū)滑坡的防治

如果所采的礦床都處于相對(duì)軟弱的地層中，并且在軟弱層之上由灰?guī)r或砂巖組成的高陡崖，則很容易出現(xiàn)采礦區(qū)的滑坡現(xiàn)象。常用且比較有效的治理滑坡的方法包括通過支擋或者鉚固以及邊坡的加固等等，來改變區(qū)域地形，進(jìn)而防止滑坡；而對(duì)于某些比較特殊的危險(xiǎn)地區(qū)，則應(yīng)著重修正邊坡的形狀和尺寸比例。例如減少邊坡的高度以及降低邊坡角度，使邊坡巖體內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)得到改變，從而保持邊坡穩(wěn)定，減少滑坡風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 采礦區(qū)泥石流的防治

由于過度采礦，破壞植被改變地形，便很容易引發(fā)泥石流。根據(jù)近年來的采礦工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于泥石流的防治策略可以通過兩個(gè)方面進(jìn)行，一是攔擋，二是疏導(dǎo)。在礦區(qū)中泥石流發(fā)生幾率偏大的地區(qū)，結(jié)合其具體的地形條件，在合適的地段構(gòu)建攔截壩，從而攔擋可能構(gòu)成泥石流的松散固體物質(zhì)。同時(shí)選擇合理區(qū)域構(gòu)筑溝渠等排泄公事，使以及形成的泥石流可以通過這些溝渠順利排走。

2.4 采礦區(qū)水土流失的防治

采礦區(qū)的水土流失危害主要是影響區(qū)域的水循環(huán)、破壞土地資源、加劇人為水土流失的發(fā)生。其中，對(duì)采礦區(qū)的林木和植被進(jìn)行保持，是對(duì)礦區(qū)進(jìn)行水土保持之中十分重要的部分，在采礦區(qū)的水土流失防止里發(fā)揮著不可替代的作用。在水土保持工程中，應(yīng)該建立一套綜合的防護(hù)系統(tǒng)，既能防止水蝕，也能防止風(fēng)蝕，通過以林草等植被使礦山土壤得到固結(jié)，從而在最大限度上避免水土的流失。應(yīng)采取恢復(fù)植被、修建蓄排水工程和攔擋工程等綜合防治措施。

2.5 采礦區(qū)突水災(zāi)害對(duì)防治

采礦區(qū)容易發(fā)生突水災(zāi)害，這種災(zāi)害的避免和防止可以分為兩個(gè)類別，一是地面防水策略，二是井下防水策略。對(duì)于第一種情況，采礦區(qū)的地面防水，其原理是通過斷開大氣降水，達(dá)到避免來自地表的水涌入采礦區(qū)。地面風(fēng)水的實(shí)際策略包括構(gòu)建地面防洪溝、對(duì)礦井的塌陷坑進(jìn)行有效封堵、對(duì)礦區(qū)的地勢低洼處積水進(jìn)行排除或疏導(dǎo)、通過墊高河床達(dá)到河流流向的變化等。對(duì)礦區(qū)中一些年代較舊的坑洞，應(yīng)該對(duì)其實(shí)施封閉處理，達(dá)到避免雨水灌入的目標(biāo)。

2.6 采礦區(qū)三廢排放的防治

挖掘采礦區(qū)中的尾礦與矸石的利用價(jià)值，對(duì)存在于礦坑中的水源進(jìn)行回收利用。一方面能夠?qū)U物進(jìn)行循環(huán)利用，另一方面則能夠?qū)λ催M(jìn)行有效的回收。對(duì)采空區(qū)里的尾礦，在進(jìn)行洗選處理之后，對(duì)其中含有的有用物質(zhì)進(jìn)行應(yīng)提取，從而繼續(xù)挖掘其價(jià)值。對(duì)于已經(jīng)塌陷或者遭到破壞的礦區(qū)土地，則應(yīng)結(jié)合其具體情況來進(jìn)行繼續(xù)開發(fā)，包括回復(fù)種植以及進(jìn)行行政區(qū)域規(guī)劃等等。土地的再利用應(yīng)該嚴(yán)格與環(huán)境的保護(hù)和修復(fù)進(jìn)行配合，例如，對(duì)于采礦區(qū)里的矸石，可以用于填充廢舊的巷道，也可以將其用于建筑材料等，通過廢物的二次利用來實(shí)現(xiàn)環(huán)境的保護(hù)。

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