遼寧某菱鎂礦山主要地質(zhì)災(zāi)害及防治對策

張志凌

(廈門紫金工程設(shè)計(jì)有限公司)

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遼寧某菱鎂礦山主要地質(zhì)災(zāi)害及防治對策

張志凌

(廈門紫金工程設(shè)計(jì)有限公司)

目前我國遼寧地區(qū)的菱鎂礦石儲量和產(chǎn)量均位列世界首位，由于該地區(qū)的菱鎂礦開采具有分散、規(guī)模小的特點(diǎn)，導(dǎo)致對于同一菱鎂礦山的開采存在礦道交叉、開采井口較多等問題，對于礦區(qū)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞，同時(shí)還存在各種地質(zhì)災(zāi)害威脅。以該地區(qū)某菱鎂礦山為例，對其地理環(huán)境和地質(zhì)特征進(jìn)行分析，并對采空區(qū)地面塌陷、礦坑突水以及地面裂縫等地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行總結(jié)，并有針對性地提出了防治對策與建議，供類似礦山地質(zhì)災(zāi)害防治參考。

菱鎂礦地質(zhì)特征地質(zhì)災(zāi)害防治對策

菱鎂礦石(MgCO3)用于冶煉金屬鎂，也是生產(chǎn)鎂質(zhì)耐火材料或鎂質(zhì)水泥的主要原材料之一。目前，我國遼寧地區(qū)已勘探出數(shù)十個(gè)菱鎂礦區(qū)，保守估計(jì)菱鎂礦儲量高達(dá)26億t，約為目前世界范圍內(nèi)已探明的菱鎂礦儲量的1/5，菱鎂礦儲量居世界首位[1]。但目前遼寧省對于菱鎂礦具有開采權(quán)的企業(yè)超過150家，數(shù)量眾多的菱鎂礦開采企業(yè)必然造成同一礦山多處開采的現(xiàn)象，不僅造成礦區(qū)開采礦道交叉、地表井口較多，而且導(dǎo)致菱鎂礦資源開采效率低下以及對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境造成極大破壞。該類不合理的開采方式，易導(dǎo)致地面塌陷、地面裂縫以及礦坑突水等地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)。遼寧某菱鎂礦區(qū)處于長白山脈低丘陵區(qū)，海拔最高約513 m，最低261 m，高差252 m。礦區(qū)四季分明，氣候?yàn)楸睖貛駶櫞箨懠撅L(fēng)氣候，降雨以夏季為主，年均降水量800～1 000 mm，年度最高氣溫37.3 ℃，最低氣溫-32.6 ℃。本研究以該礦山為例，對其主要地質(zhì)災(zāi)害特征進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的防治對策。

1　礦山地質(zhì)特征

礦區(qū)出露地層全為J1d與Q4，地層主要呈EW走向，以南或南西單斜為主要傾向狀態(tài)，礦區(qū)未見巖漿巖體，巖漿巖呈現(xiàn)未發(fā)育狀態(tài)。礦區(qū)共賦存3個(gè)礦體：①1#礦體，屬于隱伏礦體，礦體長、厚與深分別為408 m、12～137 m、312～431 m，傾角約28°，以SW為主要傾向；②2#礦體，為主礦體，礦體長、厚與深分別為523 m、64～278 m、298～569 m，傾角約31°，以SW為主要傾向；③3#礦體，屬于隱伏小礦體，礦體長、厚與深分別為106 m、3～19 m、80～86 m，傾角約30°，以SW為主要傾向。礦區(qū)第四系沖洪孔隙潛水主要分布于礦區(qū)內(nèi)砂石、砂礫石和黏土共同組成的堆積物內(nèi)，該堆積物厚0.5～2.5 m，含水性較差，發(fā)育不完全。礦區(qū)分布著大量菱鎂礦與其他巖裂隙潛水，裂隙水主要依靠地表水和大氣降水滲入進(jìn)行補(bǔ)給?？傮w來講，礦區(qū)礦體圍巖堅(jiān)固，對采礦基本無影響。

2　礦山地質(zhì)災(zāi)害特征

(1)地面塌陷。地面塌陷是指地表巖(土)體在自然或人為因素作用下，向下陷落，并在地面形成塌陷坑(洞)的一種地質(zhì)現(xiàn)象。當(dāng)該類現(xiàn)象發(fā)生在有人類活動的地區(qū)時(shí)，便可能成為一種地質(zhì)災(zāi)害。根據(jù)礦區(qū)地質(zhì)條件，可將地面塌陷分為巖溶塌陷和非巖溶塌陷2類。本研究礦區(qū)是由于采礦區(qū)域巖石崩塌造成，為巖溶塌陷。礦區(qū)共出現(xiàn)了2個(gè)大型采空區(qū)地面塌陷：第1個(gè)塌陷區(qū)位于礦區(qū)西部，塌陷面積約3 500 m2，塌陷區(qū)域最大深度為38 m；第2個(gè)塌陷區(qū)位于礦區(qū)東南部，塌陷面積約2 000 m2，塌陷區(qū)域最大深度為20 m。此外，礦區(qū)內(nèi)還存在數(shù)十個(gè)小型塌陷面，直徑5～8 m，深6～13 m(圖1)。

圖1　礦區(qū)地面塌陷

(2)礦坑突水。礦坑突水是指在對礦體進(jìn)行工程開采和挖掘的過程中，由于種種原因?qū)е戮锘虻叵马鲜冶淮罅克魍蝗挥咳氲默F(xiàn)象。礦區(qū)共出現(xiàn)了2次礦坑突水事件，主要是由地表水沿塌陷面涌入和裂隙水涌入所致。

(3)地面裂縫。地裂縫是地表巖(土)體在自然或人為因素作用下，產(chǎn)生開裂，并在地面形成一定長度、寬度裂縫的一種地質(zhì)現(xiàn)象，當(dāng)該類現(xiàn)象發(fā)生在有人類活動的地區(qū)時(shí)，便可成為一種地質(zhì)災(zāi)害。礦區(qū)形成地裂縫主要為地面沉陷裂縫，是由礦山地下采空引起地面沉降過程中的巖(土)體開裂所致，礦區(qū)地裂縫地質(zhì)災(zāi)害與采空區(qū)地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害相伴隨。

3　對　策

(1)礦區(qū)開采前，準(zhǔn)確勘探，制定相應(yīng)規(guī)章制度。礦山開采前，有必要進(jìn)行準(zhǔn)確、多次的礦區(qū)地質(zhì)勘探，對礦區(qū)存在可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行準(zhǔn)確評估。根據(jù)礦區(qū)地質(zhì)特征，在嚴(yán)格遵守國家相關(guān)法律規(guī)定及《地質(zhì)災(zāi)害防治條例》的前提下，制定礦區(qū)開采以及建設(shè)的相關(guān)規(guī)章制度，劃分礦區(qū)責(zé)任歸屬區(qū)域。對于礦區(qū)大概率發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害，在進(jìn)行詳細(xì)地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，聘請相關(guān)專業(yè)組織、公司或個(gè)人對其進(jìn)行綜合評估和治理，并制定相應(yīng)的應(yīng)急措施[1-3]。

(2)礦區(qū)建設(shè)階段，時(shí)時(shí)監(jiān)測，處理確認(rèn)地質(zhì)災(zāi)害。在礦區(qū)工程建設(shè)階段，首先選擇具有合法資質(zhì)的建設(shè)公司進(jìn)行礦區(qū)建設(shè)，并在建設(shè)階段以及建設(shè)完成驗(yàn)收階段，選擇獨(dú)立的第三方公司對建設(shè)進(jìn)度、質(zhì)量等進(jìn)行把關(guān)，防止偷工減料現(xiàn)象的發(fā)生，保證礦區(qū)建設(shè)的質(zhì)量。此外，在礦區(qū)建設(shè)過程中，還應(yīng)實(shí)時(shí)對礦區(qū)內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)測，對新確認(rèn)的可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行科學(xué)評估，對礦區(qū)建設(shè)階段發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行合理、科學(xué)地處理[2]。

(3)礦區(qū)生產(chǎn)階段，監(jiān)測治理，形成預(yù)警治理機(jī)制。礦區(qū)完成工程建設(shè)并投入生產(chǎn)后，應(yīng)嚴(yán)格按照預(yù)先設(shè)計(jì)的礦山開采方案進(jìn)行開采，礦山開采過程中不宜隨意更改礦山開采計(jì)劃或相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)。對實(shí)際開采過程中遇到須更改預(yù)定設(shè)計(jì)計(jì)劃的情況，應(yīng)立即停止相應(yīng)的開采作業(yè)，組成專家組對出現(xiàn)的問題進(jìn)行討論，按生產(chǎn)實(shí)際情況更改礦山開采計(jì)劃或特定參數(shù)。對礦山開采工作人員進(jìn)行嚴(yán)格培訓(xùn)，確保其熟練掌握并嚴(yán)格遵守國家相關(guān)的安全生產(chǎn)章程。此外，在礦區(qū)開采過程中，還應(yīng)對可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，按期對礦區(qū)建設(shè)進(jìn)行檢查，對礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行重新評估，對新發(fā)現(xiàn)的可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行確認(rèn)，對已經(jīng)發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行妥善、科學(xué)、合理地處理，建立健全礦區(qū)生產(chǎn)過程中地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警與治理機(jī)制。

(4)其他對策。①采空區(qū)地面塌陷，采空區(qū)地面塌陷主要是由于采空區(qū)的圍巖強(qiáng)度及承載能力降低，主要由巖石風(fēng)化、圍巖松動與變形所致，因此在礦區(qū)開采過程中應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測圍巖各項(xiàng)指標(biāo)，可通過在礦區(qū)開采過程中及時(shí)封閉圍巖、添加巖石或其他材料、區(qū)域回填等方式防治圍巖變形，避免形成新的塌陷區(qū)，有效減少對已有塌陷區(qū)的擾動，阻斷經(jīng)塌陷區(qū)和裂縫區(qū)下滲的地表(降)水向新作業(yè)地段逕流的通道[3]；②礦坑突水，礦坑突水是指礦區(qū)巷道或地下空洞涌入大量的水，對于該類地質(zhì)災(zāi)害可通過加大礦區(qū)排水能力、實(shí)時(shí)監(jiān)測地表水位、準(zhǔn)確掌握礦區(qū)水文地質(zhì)等方法進(jìn)行避免，在出現(xiàn)礦區(qū)采空區(qū)地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害時(shí)應(yīng)加強(qiáng)礦區(qū)水文監(jiān)測；③地面裂縫，礦區(qū)地面裂縫通常是礦區(qū)采空區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的附生災(zāi)害，對其進(jìn)行防治的對策與采空區(qū)地面塌陷大致一致。

[1]趙海鑫.遼寧菱鎂礦資源現(xiàn)狀及發(fā)展意見[J].耐火材料，2009，43(4)：118-121.

[2]侯躍武，樊明輝，姜英德.遼寧省某煤礦山主要地質(zhì)災(zāi)害特征及防治對策探討[J].科學(xué)時(shí)代，2012，18(6)：87-89.

[3]許匯源，馬麗雯，艾東.礦山地質(zhì)災(zāi)害的類型及防治對策探析[J].城市建設(shè)理論研究，2013(23)：113-116.

2016-02-29)

張志凌(1983—)，男，工程師，361006 福建省廈門市湖里區(qū)翔云三路128號。