礦山地質(zhì)災(zāi)害成因及其勘查方法

霍 然

（湖南省湘南地質(zhì)勘察院，湖南 郴州 423000）

我國礦山類型較多，礦山地質(zhì)災(zāi)害問題較多。從當(dāng)前礦山地質(zhì)災(zāi)害情況來說較為嚴(yán)峻。因?yàn)闊o論是社會經(jīng)濟(jì)文化，還是生態(tài)環(huán)境，都和礦山有著密切的關(guān)系。尤其是城市建設(shè)，受到礦山地質(zhì)災(zāi)害的影響較大。因?yàn)榈V產(chǎn)開采會改變礦藏條件和地質(zhì)環(huán)境，進(jìn)而引發(fā)各類災(zāi)害?；诖耍龊脼?zāi)害防治工作。

1 礦山地質(zhì)災(zāi)害成因分析

（1）采礦活動。由于采礦活動的開展，使得地區(qū)地下和地表巖石圈層產(chǎn)生形變，引發(fā)災(zāi)難性后果。主要災(zāi)害如下：①誘發(fā)性地震。由于采礦活動，使得地層應(yīng)力突然釋放，引發(fā)礦震災(zāi)害。主要是因?yàn)椴傻V活動的開展，使得巖石圈層結(jié)構(gòu)性失衡。短時(shí)間的斷層劇烈錯(cuò)位，極易造成誘發(fā)性地震。②斷層錯(cuò)位。此情況也為圈層結(jié)構(gòu)失衡的表現(xiàn)，因?yàn)閿鄬渝e(cuò)位具有緩發(fā)性特點(diǎn)，能量逐漸積聚，短時(shí)間內(nèi)難以被測量和察覺。隨著開采活動的持續(xù)，斷層積聚能量快速釋放，造成極大的危害。③泥石流災(zāi)害。在礦山開采作業(yè)中，亂采濫挖，造成植被破壞，隨意丟棄廢土廢石，極易誘發(fā)泥石流，或者擴(kuò)大泥石流規(guī)模，增加泥石流爆發(fā)頻率。開采作業(yè)中，產(chǎn)生的碎屑堆積物，為泥石流災(zāi)害，提供了固體碎屑物源。在地形地貌條件下，加之水動力的作用，極易誘發(fā)山體滑坡。

（2）地下水位異變。在礦山開采作業(yè)中，深層開采作業(yè)，使得地下水自由淺水層或者承壓含水層結(jié)構(gòu)，遭到一定的破壞，引發(fā)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)情況，造成地下水位以及礦山地質(zhì)環(huán)境變化，引發(fā)災(zāi)害性后果。具體災(zāi)害如下：①異變?yōu)暮偷V井突水等。因?yàn)榈叵滤谎杆僮兓?，使得礦坑突然進(jìn)水，引發(fā)礦山災(zāi)害。此類災(zāi)害具有突發(fā)性和規(guī)模大的特點(diǎn)，災(zāi)害后果較為嚴(yán)重。②坑內(nèi)涌漿。作為礦坑突水的伴生災(zāi)害，坑內(nèi)涌砂災(zāi)害的發(fā)生，會造成極大的危害。當(dāng)采掘作業(yè)中，遇到含泥沙的蓄水層或者溶洞，突破隔水層后，泥沙和巖屑隨著水一起涌入礦坑，引發(fā)此類災(zāi)害。除此之外，部分潛水層或者斷層由于斷層錯(cuò)位，夾雜沉積物涌入坑內(nèi)，進(jìn)使得礦坑被泥漿阻塞，甚至掩埋設(shè)備以及開采作業(yè)人員。③水土流失。礦山開采作業(yè)中，產(chǎn)生的松散堆積物，比如渣土，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)疏松和孔隙度大，加之水的作用，而渣土顆粒質(zhì)量不足，無法抵抗水流動力，進(jìn)而造成位移運(yùn)動，引發(fā)水土流失。

2 礦山地質(zhì)災(zāi)害勘查常用技術(shù)

（1）3S技術(shù)。在礦山地質(zhì)災(zāi)害勘查作業(yè)中，應(yīng)用RS技術(shù)、GPS技術(shù)和GIS技術(shù)，能夠獲得不錯(cuò)的勘查效果。其中，RS技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)ΦV產(chǎn)環(huán)境地質(zhì)，進(jìn)行宏觀解釋，精準(zhǔn)生產(chǎn)衛(wèi)星效果，提高礦產(chǎn)環(huán)境地質(zhì)勘查水平。在礦山地質(zhì)災(zāi)害勘查作業(yè)中，應(yīng)用RS技術(shù)，獲得勘查信息，能夠直接反映礦山情況，提高勘查作業(yè)工作效率。而GIS技術(shù)和GPS技術(shù)的應(yīng)用，能夠擴(kuò)大礦山地質(zhì)勘查范圍，提升數(shù)據(jù)信息的精準(zhǔn)性，便于礦山地質(zhì)災(zāi)害的全氣候勘查。

（2）水文地質(zhì)勘查。開展水文地質(zhì)勘查作業(yè)，主要是依據(jù)相關(guān)信息，判斷巖土力學(xué)結(jié)構(gòu)?；趲r土力學(xué)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析結(jié)果，能夠準(zhǔn)確預(yù)測礦山地質(zhì)災(zāi)害。以水文地質(zhì)信息和巖土力學(xué)信息的分析，結(jié)合運(yùn)用試驗(yàn)方法，開展礦山地質(zhì)災(zāi)害預(yù)判。目前，多采取水質(zhì)測試和浸泡試驗(yàn)等，開展水文地質(zhì)分析，明確礦山地質(zhì)承載能力，進(jìn)而全面掌控各類地質(zhì)災(zāi)害問題。

（3）地球物理勘查法。目前，常用高密度電阻率法以及淺層地震法，開展礦山地質(zhì)災(zāi)害勘查。其中，前者的應(yīng)用原理為：利用巖土的導(dǎo)電性，開展物理試驗(yàn)。在進(jìn)行礦產(chǎn)開采作業(yè)時(shí)，選擇礦山巖土區(qū)域，依據(jù)巖土導(dǎo)電性，測試巖土體之間的導(dǎo)電數(shù)值，利用物理比值法，準(zhǔn)確記錄各類信息[1]。因?yàn)閹r土體不同，其導(dǎo)電性能差異，主要通過電性變化表現(xiàn)出來，通過對比分析數(shù)值，分析差異，便能夠定位潛在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的位置，進(jìn)而在開采過程中，合理規(guī)避此活動。后者的應(yīng)用原理為：采取模擬地震波的方法，開展礦山地質(zhì)災(zāi)害勘查作業(yè)。利用科技手段，引起地震波，觀察地震波變化情況進(jìn)行判定。

3 礦山地質(zhì)災(zāi)害勘查和防治實(shí)例分析

結(jié)合某礦區(qū)，對勘查技術(shù)在礦山地質(zhì)災(zāi)害勘查中的應(yīng)用，進(jìn)行全面分析。此區(qū)域面積約為16km2，經(jīng)過多年開采后，出現(xiàn)了嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害問題，危害群眾生產(chǎn)以及生活[2]?，F(xiàn)結(jié)合此項(xiàng)目，對遙感技術(shù)的應(yīng)用，做如下分析。

（1）影像獲取。礦區(qū)遙感影像資料的獲取，使用的是固定翼無人機(jī)航攝系統(tǒng)，選擇DB-Ⅱ型無人機(jī)，使用佳能EOS 5D narkⅡ定焦數(shù)碼相機(jī)，作為傳感器。按照比例尺以及遙感測量精度要求，明確地面分辨率參數(shù)為0.10m，絕對航高為3050m，相對航高為550m。此次遙感攝影任務(wù)，設(shè)計(jì)2個(gè)架次飛行，總計(jì)21條航線，航向和旁向重疊度具體為70%和40%，航線之間的距離為220m，曝光間隔參數(shù)為70m，總航程為140km，總計(jì)獲得遙感照片1762張。

（2）數(shù)據(jù)處理。根據(jù)航空攝影資料以及相控成果，基于全數(shù)字?jǐn)z影測量工作站，使用Picel Grid軟件，開展空三測量計(jì)算，并且生成區(qū)域數(shù)字正射影像圖，圖形比例尺大小為1:1000，分辨率為0.10m。數(shù)據(jù)處理流程如下：①數(shù)據(jù)準(zhǔn)備；②空三加密；③構(gòu)建立體模型；④核線影像生成；⑤匹配預(yù)處理；⑥匹配結(jié)果編輯；⑦DEM生成；⑧DOM生成；⑨成果檢查[3]。

（3）地質(zhì)災(zāi)害遙感解譯。此次解譯工作，以數(shù)字正射影像，作為底圖進(jìn)行分析。利用ArsGIS軟件，作為分析平臺，構(gòu)建解譯標(biāo)志，開展初步解譯。經(jīng)過野外調(diào)查驗(yàn)證后，生成最終成果。解譯工作流程如下：①準(zhǔn)備正射影像資料和相關(guān)資料；②開展資料分析，構(gòu)建遙感解譯標(biāo)志；③初步解譯；④野外驗(yàn)證；⑤詳細(xì)解譯、修正初步解譯成果；⑥綜合分析，輸出解譯成果。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景資料，明確此研究區(qū)域主要地質(zhì)災(zāi)害包括滑坡災(zāi)害和不穩(wěn)定斜坡災(zāi)害等。

（4）勘查結(jié)果。在礦山地質(zhì)災(zāi)害勘查中，遙感解譯的開展，主要是利用影像的空間特征以及波譜特性，結(jié)合運(yùn)用非遙感信息資料，根據(jù)生物地學(xué)相關(guān)規(guī)律，開展綜合分析以及邏輯推理。此次勘查作業(yè)，地質(zhì)災(zāi)害遙感解釋，是基于研究區(qū)域勘查的各類資料，借助Arc GIS軟件平臺，結(jié)合遙感影像特征，開展人工目視解譯，總計(jì)解譯出滑坡32處；不定位斜坡總計(jì)9處；地裂縫總計(jì)38處；地面塌陷總計(jì)19處；泥石流總計(jì)1處；廢渣堆總計(jì)13處；煤矸石堆總計(jì)5處。基于此結(jié)果，開展后續(xù)防治工作。

4 結(jié)語

綜上所述，通過對礦山地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，論述了礦山地質(zhì)災(zāi)害勘查常用的技術(shù)手段，并且結(jié)合工程實(shí)際案例，分析了遙感技術(shù)在礦山地質(zhì)災(zāi)害勘查中的具體應(yīng)用。從實(shí)踐效果來說，利用現(xiàn)代化勘查技術(shù)，能夠明確礦山地質(zhì)災(zāi)害實(shí)際情況。

[1]魏世兵,李峰.礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害問題及其勘查方法分析[J]. 中國新技術(shù)新產(chǎn)品, 2018(2):113-114.

[2]周小龍,孔德嬌.礦山地質(zhì)災(zāi)害類型及勘察方法解析[J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì), 2017(8).

[3]王小梅,張苗.礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害問題及其勘查方法[J]. 絲路視野, 2017(31):157-157.