試論金屬礦山地下開采引起地面塌陷的規(guī)律

劉飛

摘要：隨著國家資源開采工作不斷深入，國家的礦山開采工作已經(jīng)逐漸完善，但是仍然發(fā)生一些金屬礦地地質(zhì)災(zāi)害。本文首先對(duì)金屬礦山地面塌陷進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，繼而以某一礦山地面塌陷為例，詳細(xì)分析礦山地面塌陷的規(guī)律，繼而提出了幾點(diǎn)關(guān)于地面塌陷區(qū)的防治措施。通過本文有針對(duì)性的對(duì)金屬礦山地面塌陷問題展開深入研究，為相關(guān)礦山開采工作提供具有參考價(jià)值的資料。

關(guān)鍵詞：金屬礦山；地面塌陷；地質(zhì)構(gòu)造

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.057

0引言

金屬礦開采的地面塌陷，普遍是因?yàn)椴傻V活動(dòng)引發(fā)的地面塌陷也可以被稱為踩空塌陷，這種塌陷更為復(fù)雜，并且無法被準(zhǔn)確量化。因此必須準(zhǔn)確把握住金屬礦山地下開采引起地面塌陷的規(guī)律，才能夠?qū)Φ孛嫠菡归_相應(yīng)的防治工作。雖然現(xiàn)階段金屬礦山采空塌陷的預(yù)測(cè)方法已經(jīng)得到了一定的發(fā)展，但是在實(shí)際應(yīng)用的過程中，還缺少通用的理論方式，需要加強(qiáng)對(duì)礦山地面塌陷規(guī)律的深入研究。

1金屬礦山地面塌陷分析

金屬礦山容易出現(xiàn)地面塌陷可能是因?yàn)槠涞V種多樣性以及金屬礦山本身的地質(zhì)規(guī)律造成，因此對(duì)于金屬礦種，即使同一種礦，如果在不同的區(qū)域，擁有不同的地質(zhì)背景和地質(zhì)條件那么其本身就會(huì)存在一定的差異性，正因?yàn)榻饘俚V山和普通煤礦的建造方式不同，產(chǎn)出的狀態(tài)也不同，在地面塌陷的規(guī)律上也會(huì)存在不同。而礦山地面塌陷不只是對(duì)礦山本身的開采工作帶來危險(xiǎn)，還對(duì)礦山周圍的建筑物、鐵路、公路、農(nóng)田等造成破壞，甚至嚴(yán)重的情況下，會(huì)給礦區(qū)周邊的人民帶來生命財(cái)產(chǎn)安全問題。金屬礦山地下開采地面塌陷主要是因?yàn)榈V山地下開采而形成相應(yīng)的采空區(qū)，在采空區(qū)上覆巖體和上浮巖土體的雙重壓力下，產(chǎn)生向下彎曲和移動(dòng)的情況，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定的極限時(shí)，會(huì)發(fā)生斷裂，垮塌，采空范圍也會(huì)隨之而不斷擴(kuò)大，在地表上形成塌陷，最終形成三帶，分別為冒落、裂隙以及彎曲變形帶。

2金屬礦山地面塌陷規(guī)律

2.1地質(zhì)環(huán)境

本文以某礦山為例，該地區(qū)內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜，包含了多種地質(zhì)巖組，其中大理巖和閃長巖組的強(qiáng)度最高，而砂礫石和黏土巖組的強(qiáng)度最低，而在采場(chǎng)范圍內(nèi)，包含了塊狀、層狀以及層狀碎裂、碎裂以及散體等多種結(jié)構(gòu)，而其中層狀碎裂和碎裂結(jié)構(gòu)和散體結(jié)構(gòu)，在開采過程中都是容易造成地面塌陷和滑坡的巖體結(jié)構(gòu)。

2.2采礦方法

考慮到該礦場(chǎng)的地質(zhì)環(huán)境，該礦區(qū)在地下采礦的過程中，采用無底柱的崩落法開采，這種方法主要是利用當(dāng)?shù)V石回采出來，礦體上覆蓋的松散礦體也就能夠隨之崩落，覆蓋到下一礦體上，利用這種方法能夠自上而下的完成各個(gè)分段，但是覆蓋巖石和地表也會(huì)隨著崩落而產(chǎn)生塌陷問題。

2.8地面塌陷

（1）地面塌陷概況。該礦場(chǎng)發(fā)生塌陷的區(qū)域在礦山的山坡腳處，因?yàn)槭艿降叵麻_采以及開采過程中的爆破震動(dòng)影響，該塌陷區(qū)域成橢圓狀，長度約為三百米，寬度在八十米左右。塌陷面積為2.4×104平方米，其中塌陷區(qū)域的北邊為黃岡閃長巖，南邊為大理巖，塌陷區(qū)域周邊的地裂縫也隨之發(fā)育和塌陷方向垂直。此地表塌陷范圍比地下巷道的范圍較大，而且塌陷范圍會(huì)隨著時(shí)間的增加而增加，如果不加以治理，會(huì)對(duì)兩邊的高陡邊坡的穩(wěn)定性造成一定的影響。此外，該地區(qū)地表塌陷后，對(duì)整個(gè)礦區(qū)的生產(chǎn)也帶來了危險(xiǎn)，如果地下開采工程繼續(xù)，那么采空區(qū)塌陷范圍還會(huì)繼續(xù)擴(kuò)展。

（2）治理方法。因此，該礦場(chǎng)對(duì)塌陷區(qū)域去采取回填工程，將開采中的不用尾石投入到塌陷坑內(nèi)。從對(duì)該礦山塌陷地區(qū)的剖面圖中能夠看出，在該礦山采用崩落法開采鐵礦石的過程中，出現(xiàn)了兩種不同的情況，造成了地表塌陷的兩種不同的形狀，其中，是因?yàn)楸缆溟_采過程中，巖體和礦石一起被崩落，一部分成懸掛狀態(tài)暫時(shí)保留，但也只是暫時(shí)性的，而部分巖體墜落下來，形成空?qǐng)?，讓地表形成不均勻沉降，整個(gè)地表的移動(dòng)呈現(xiàn)出漏斗型的特征。而另外一種則是在有正常的地段，產(chǎn)生的盆地形形態(tài)特征。此外根據(jù)對(duì)采空區(qū)巖體移動(dòng)角的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)在該礦場(chǎng)的東采區(qū)，-180米以上的開采深度的移動(dòng)叫上盤和下盤都為60°，且端部為65°。

（3）分析總結(jié)。由上可知，金屬礦山地表塌陷受到多重因素的影響，包括礦體形態(tài)，產(chǎn)出狀況、以及采空區(qū)埋深、采厚比等多種因素，在這些因素的共同作用下，讓金屬礦山地表塌陷的規(guī)律更加難以掌握。而礦山地質(zhì)本身的不確定性，也讓金屬礦山的地表塌陷機(jī)理更為復(fù)雜。因此礦山在生產(chǎn)過程中，應(yīng)該建立起完善的檢測(cè)體系，才能夠通過數(shù)據(jù)監(jiān)控的過程，得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)，對(duì)于崩落角和移動(dòng)角的參數(shù)進(jìn)行修正和優(yōu)化，降低崩落法對(duì)巖體的影響，以此降低出現(xiàn)地面塌陷的可能。不止如此，完善的預(yù)測(cè)系統(tǒng)，能夠獲得更好的預(yù)測(cè)效果，為地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防和治理工作提供準(zhǔn)確性較高的依據(jù)。

3地面塌陷區(qū)的防治措施

3.1行政手段

行政手段是治理礦上地面塌陷問題的根本手段，想要加強(qiáng)礦山開采的安全性，就要加強(qiáng)對(duì)礦區(qū)環(huán)境的規(guī)劃治理，在開采之前要對(duì)礦山周圍的環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，通過相應(yīng)的行政干預(yù)手段，加強(qiáng)對(duì)礦山開采的管理，繼而減少地面塌陷發(fā)生概率。要全面落實(shí)科學(xué)合理的采礦措施，此外還要建立起完善的礦山環(huán)境恢復(fù)機(jī)制，在發(fā)生礦山塌陷的地區(qū)實(shí)行治理補(bǔ)償機(jī)制，從根本上解決在地面塌陷后，礦山地質(zhì)環(huán)境的維護(hù)問題，加強(qiáng)對(duì)地面塌陷后的礦山治理，并且進(jìn)行嚴(yán)格的把關(guān)，保證治理恢復(fù)工作得到全面的落實(shí)。

3.2工程手段

還可以采用工程手段對(duì)礦山的地面塌陷進(jìn)行預(yù)防，在采礦前對(duì)礦山的地質(zhì)情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，掌握礦山的實(shí)際發(fā)展趨勢(shì)，建立起相應(yīng)的防治模式，加強(qiáng)自身的防護(hù)能力。比如，可以在采空區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)的過程中避開危險(xiǎn)區(qū)。除此之外，還要加強(qiáng)礦山地面塌陷后的恢復(fù)工程，利用區(qū)域內(nèi)的自然環(huán)境，采取“宜耕則耕、宜漁則漁”的原則，開展恢復(fù)利用工程。

4總結(jié)

綜上所述，通過對(duì)產(chǎn)生地面塌陷的金屬礦山的地質(zhì)環(huán)境、礦體特征以及采礦、采礦方法等方面對(duì)地面塌陷情況和具體塌陷形式進(jìn)行分析，全面總結(jié)出金屬礦山地下開采引起的地面塌陷的具體規(guī)律。進(jìn)而能夠深入分析地面塌陷的成因，并且根據(jù)相應(yīng)的規(guī)律展開針對(duì)地面塌陷問題的控制對(duì)策研究，制定出更加全面科學(xué)合理的防治措施，維護(hù)礦山環(huán)境和保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全。