礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害問題與勘查方法研究

糟霖源

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 酒泉 735000）

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，自然資源在全球范圍被廣泛地開采。在我國(guó)，人們生產(chǎn)對(duì)資源的需求不斷增多，其中，礦山資源開采幅度有增無(wú)減。長(zhǎng)期以來(lái)，礦山的無(wú)節(jié)制開采占用了大量的耕地，引發(fā)了很多地面塌陷、山體開裂、巖石崩塌、泥石流和山體滑坡等嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害[1]。礦山開采形成了大面積水污染、土地污染、空氣污染等。因此，人們急需找到更科學(xué)的礦山地質(zhì)勘查方法，以環(huán)境保護(hù)為建設(shè)原則，進(jìn)行合理的資源開采活動(dòng)。

1 礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害問題及相應(yīng)的防治措施

1.1 山體塌陷和崩塌

在采礦過程中，山體礦石逐漸減少的過程中，極易發(fā)生山體塌陷地質(zhì)災(zāi)害。這是由于，在采礦過程中，礦工在地下把礦石采集出來(lái)，而礦石被采集到地面后直接被運(yùn)輸走。而不斷地采礦，地下缺少礦石的部分將呈現(xiàn)架空狀態(tài)，這時(shí)，地面與采礦區(qū)之間的頂板巖層就失去了采礦區(qū)礦層的支撐，這個(gè)空礦層區(qū)在重力的作用下，從而使地面表層下沉彎曲，產(chǎn)生拉應(yīng)力[2]。這種應(yīng)力隨著礦石的開采挖掘，重力不斷積累，一旦地表下巖石層無(wú)法承受其應(yīng)力時(shí)，山體表層將產(chǎn)生裂紋，應(yīng)力的不斷加大將使地表層逐漸破裂，最終導(dǎo)致塌陷。在采礦中，山體塌陷范圍將隨著采礦面積的擴(kuò)大而逐漸增大，因而，崩塌盆地就相繼地出現(xiàn)了[3]。

除了地震、火山、暴雨、融雪、水源浸泡和沖刷等自然災(zāi)害引發(fā)的山體崩塌，人們采礦工作的開展，也是引發(fā)山體崩塌的主要原因?；谶@些人為采礦條件，山體崩塌最容易出現(xiàn)的時(shí)機(jī)，則是在連續(xù)的長(zhǎng)時(shí)間降雨之后，強(qiáng)烈地震或人工爆破以后，水庫(kù)蓄水、引水或開挖邊坡以后的一段時(shí)間。

在礦山作業(yè)中，為了避免塌陷、地面變形和沉降等災(zāi)害的擴(kuò)張，一般將采取合理的預(yù)防和控制措施。地面減沉技術(shù)就是一項(xiàng)通過填充技術(shù)而實(shí)現(xiàn)的有效的預(yù)防山體塌陷和崩塌的措施。其利用的填充材料包括：砂、廠砂爐渣以及尾礦等材料。這種有效的填充措施，不僅能夠減少地表沉降面積，同時(shí)也可以有效的避免水土流失、洪流等自然地質(zhì)災(zāi)害。

1.2 泥石流

在礦區(qū)，泥石流地質(zhì)災(zāi)害是較為常見的。一般情況下，在露天礦區(qū)進(jìn)行采礦時(shí)，或者在采空區(qū)進(jìn)行填充時(shí)，會(huì)用到大量的固體礦剝離物，在對(duì)山體浮土和巖石進(jìn)行剝離后，地面的松散程度加大，這樣情況下，如果遇到連續(xù)降水、暴雨等天氣，松散的地表在雨水沖刷下，就可能形成泥石流。另外，采礦過程中，挖掘的廢石未及時(shí)處理，留棄在礦山周圍，隨著雨水天氣的到來(lái)，較容易形成地表積水和地下涌水情況，這時(shí)也十分容易導(dǎo)致泥石流的產(chǎn)生。同時(shí)，其造成了人員和設(shè)施的傷害也很難控制，嚴(yán)重的泥石流地質(zhì)災(zāi)害也很可能使礦山報(bào)廢。目前，礦區(qū)采取的關(guān)于泥石流地質(zhì)災(zāi)害的治理方法，是通過在泥石流的形成、流通、堆積區(qū)，采取相應(yīng)的治理工程，這些治理工程主要包括：蓄水、引水工程、攔擋、支護(hù)工程、排導(dǎo)、引渡工程、停淤工程和改土護(hù)坡工程等等。在實(shí)際的礦區(qū)開采中，這些治理工程能夠起到有效的控制泥石流的發(fā)生和危害的作用。

1.3 山體滑坡

礦區(qū)施工中，山體滑坡也是一種較為常見的地質(zhì)災(zāi)害，山體滑坡是由于采礦中，爆破堆積、采挖堆積而產(chǎn)生的大量堅(jiān)硬巖石，由于暴雨降水天氣、或長(zhǎng)時(shí)間巖石層風(fēng)化而導(dǎo)致巖體下落而形成的。同時(shí)，地質(zhì)構(gòu)造日積累月地發(fā)生移動(dòng)，而形成巖石裂縫，導(dǎo)致巖石結(jié)構(gòu)不穩(wěn)而形成的崩落也是山體滑坡形成的原因之一。目前，針對(duì)山體滑坡的防治措施，主要是通過監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)配合完成。這類監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)有著專業(yè)的勘查隊(duì)伍和勘查監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)，能夠?qū)ΦV區(qū)山體地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行適應(yīng)監(jiān)控及預(yù)警。該類技術(shù)主要有：GIS技術(shù)、GPS技術(shù)、RS技術(shù)等等。

另外，關(guān)于山體滑坡的防治措施，還包括：對(duì)有水活動(dòng)的邊坡，布置排水構(gòu)建物，以進(jìn)行攔截疏導(dǎo)；在坡度較大的地方，砌筑石頭墻進(jìn)行護(hù)坡墻的搭建；利用植被種植，預(yù)防水土流失等等。

2 礦山環(huán)境地質(zhì)勘查方法

（1）3S技術(shù)。3S技術(shù)是目前較為先進(jìn)的集成的現(xiàn)代化信息技術(shù)。在地質(zhì)勘查中，GPS監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用需要結(jié)合人為勘查作業(yè)，才能發(fā)揮最大的功效，即：勘查人員對(duì)礦山進(jìn)行坐標(biāo)定位后，GPS技術(shù)通過該地區(qū)水文地質(zhì)情況，能夠?qū)ΦV山資源的分布進(jìn)行精準(zhǔn)的判斷。這種GPS定位監(jiān)測(cè)技術(shù)被應(yīng)用于礦區(qū)山體勘查，其對(duì)礦山塌陷范圍能夠起到準(zhǔn)確判斷的作用，同時(shí)，通過與GIS技術(shù)和RS技術(shù)的結(jié)合，其形成虛擬模型，在一定程度上提高了設(shè)計(jì)的工作效率。在利用3S技術(shù)勘查中，GIS技術(shù)主要的功效就是通過分析衛(wèi)星采集的數(shù)據(jù)信息，輸出準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，在一定程度上提高了勘查的精準(zhǔn)性。同時(shí)其無(wú)源工作模式，減小了實(shí)際電能消耗，為節(jié)約勘查成本助力。而RS技術(shù)，即遙感技術(shù)，是通過傳感儀器，收集遠(yuǎn)距目標(biāo)所輻射和反射的電磁波、紅外線等信息，最終進(jìn)行信息采集、分析處理和成像，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行勘查和識(shí)別的作用。

（2）水文地質(zhì)和巖土力學(xué)試驗(yàn)。目前，水文地質(zhì)與巖土試驗(yàn)是常用的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查方法。在調(diào)查中，水文地質(zhì)測(cè)試主要包括：水質(zhì)測(cè)試、浸出測(cè)試、浸泡測(cè)試，含水層吸附試驗(yàn)，含水層頂板滲透性試驗(yàn)，采礦誘導(dǎo)滲透率變化試驗(yàn)，礦石和固體廢物中有毒有害元素的測(cè)試，土壤污染測(cè)試，溶質(zhì)遷移和富集法測(cè)試等等。巖土力學(xué)試驗(yàn)主要包括：巖石物理性試驗(yàn)、巖石水理性質(zhì)試驗(yàn)、巖石力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)等等。其中，具體的試驗(yàn)項(xiàng)目包括：巖石滲透試驗(yàn)、巖石吸水性試驗(yàn)、膨脹性試驗(yàn)、土體物理性質(zhì)試驗(yàn)、土力學(xué)試驗(yàn)（擊實(shí)試驗(yàn)、固結(jié)試驗(yàn)、直接剪切試驗(yàn)）等等。這些試驗(yàn)可以對(duì)巖體質(zhì)量、工程地質(zhì)條件進(jìn)行有效地分析，包括：邊坡、地基和隧道圍巖變形及穩(wěn)定性的分析，從而為巖土工程設(shè)計(jì)、施工和地質(zhì)災(zāi)害防治工程方案提供論證參數(shù)和依據(jù)?？梢?，水文地質(zhì)和巖土力學(xué)試驗(yàn)的科學(xué)依據(jù)性較強(qiáng)，對(duì)于礦區(qū)開采這種需要改變地下水和地下巖石動(dòng)力平衡的活動(dòng)，這種勘查方法非常便于設(shè)計(jì)和施工的調(diào)整，對(duì)于避免出現(xiàn)重大的工程事故起到了重要作用。

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)礦山環(huán)境中的地質(zhì)災(zāi)害問題的處理，應(yīng)注重勘查工作的開展?？辈楣ぷ骺梢詫?duì)災(zāi)害的發(fā)生起到積極的預(yù)防作用。目前，較為先進(jìn)的常見的勘查方法：GPS技術(shù)、GIS技術(shù)、RS技術(shù)、水文地質(zhì)與巖土力學(xué)試驗(yàn)等等，對(duì)避免礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生起到了積極的防治作用。未來(lái)，勘查方法將以自動(dòng)化和智能化為發(fā)展方向，使勘查、預(yù)防和治理等一系列工作的效率得到進(jìn)一步提升。