礦山地質(zhì)災(zāi)害評估與治理工作思路探討

吳 瓊，路 亮，李小龍

(青海省柴達(dá)木綜合地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，青海 格爾木 816000)

我國在實(shí)行計(jì)劃經(jīng)濟(jì)的時(shí)候只注重自然資源的開發(fā)速度，未能詳細(xì)完善的做到對礦山周圍地理環(huán)境的保護(hù)與治理。隨著多年來各礦山地區(qū)的資源不斷開發(fā)，礦山規(guī)模不斷增大，礦山深度逐漸增強(qiáng)，開發(fā)過度的后遺癥逐漸體現(xiàn)，很多礦山地區(qū)出現(xiàn)了大面積的坍塌、裂縫、滑坡等大型自然災(zāi)害，這位礦山地區(qū)的人們生命帶來很大威脅，同時(shí)也影響到礦山地區(qū)人們的正常生存環(huán)境。為了降低災(zāi)害的發(fā)生頻率，減少對人們的生命安全威脅，也為國家保護(hù)現(xiàn)有的資源，我們應(yīng)該對礦山地區(qū)進(jìn)行評估與治理，恢復(fù)礦山地區(qū)的自然狀態(tài)，促進(jìn)區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

1 礦山地質(zhì)災(zāi)害評估方法

我們在對礦山地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行評估的時(shí)候，要選擇合適的評估方法才能科學(xué)準(zhǔn)確的將礦山的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評估出來。在選擇災(zāi)害評估方法時(shí)，要結(jié)合礦山地質(zhì)災(zāi)害的實(shí)際情況與環(huán)境進(jìn)行，主要表現(xiàn)在對礦區(qū)所在區(qū)域的資料搜索程度、礦區(qū)所在地的地形、地質(zhì)條件、礦體分布、礦山開采情況，礦區(qū)曾經(jīng)發(fā)生過的地質(zhì)災(zāi)害等這些因素[1-2]。只有全方位的了解了礦區(qū)的這些情況才能對礦區(qū)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害評估。礦山地質(zhì)災(zāi)害評估方法主要分為以下幾類。

1.1 專家評估法

這種對礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的評估方法主要是選用在當(dāng)?shù)厣罟ぷ髁撕芏嗄?，對于?dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)災(zāi)害發(fā)展比較了解的專家，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對礦區(qū)災(zāi)害發(fā)生的可能性進(jìn)行直接評估。各種評估災(zāi)害的優(yōu)點(diǎn)是專家可以結(jié)合現(xiàn)場的眾多因素以及對當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)的熟悉了解進(jìn)行全面考慮，而且還會結(jié)合自己的經(jīng)驗(yàn)快速高效的對地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行評估。但是這種評估方法使得調(diào)查人員現(xiàn)場調(diào)查的工作量非常大，而且受人為因素影響較大，其評估結(jié)果的準(zhǔn)確性完全取決于專家的評估水平。

1.2 參數(shù)合成法

這種方法主要主要是根據(jù)專家自己的經(jīng)驗(yàn)，對可能導(dǎo)致礦區(qū)災(zāi)害的因素進(jìn)行分析，然后將分析的結(jié)果運(yùn)用公式加權(quán)平均，以加權(quán)平均值作為最終評估結(jié)果。這種評估方法運(yùn)用的是定量評價(jià)，應(yīng)用相關(guān)軟件和數(shù)學(xué)公式進(jìn)行計(jì)算，工作效率較高，但是很多時(shí)候礦區(qū)所在地的地理?xiàng)l件非常復(fù)雜，影響礦區(qū)災(zāi)害的因素很多，不能客觀全面的評估出礦區(qū)災(zāi)害[3-4]。

1.3 模糊綜合評估法

這種評估方法主要利用的是模糊關(guān)系的特征，將對礦區(qū)進(jìn)行調(diào)查分析得出的多個(gè)指標(biāo)，綜合評估出礦區(qū)災(zāi)害體的隸屬等級狀況。這種評估方法由于收取的數(shù)據(jù)較多，具有很好的分辨性和可比性，但是也存在很多指標(biāo)無法定量定性，使得最終評估存在的誤差較大。

1.4 運(yùn)用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與人工智能評估

這種方法借助的是統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、向量機(jī)、灰色聚類，對礦區(qū)災(zāi)害進(jìn)行調(diào)查和統(tǒng)計(jì)分析，按照地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育規(guī)律建立模型，然后根據(jù)所建模型進(jìn)行預(yù)測評估，這種評估方法既科學(xué)又準(zhǔn)確，而且定量化的程度較高，唯一的不足就是操作比較復(fù)雜。這種評估方法多用于對礦區(qū)歷史地質(zhì)災(zāi)害和礦區(qū)現(xiàn)狀收集，在調(diào)查的數(shù)據(jù)豐富情況下運(yùn)用，能夠得出符合礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育現(xiàn)狀的結(jié)論[5-6]。

2 礦山地質(zhì)災(zāi)害情況

2.1 礦山地理簡介

本文選擇的例證礦山為青海省某縣疏勒河哈拉湖流域歷史遺留礦山，礦區(qū)位于某縣境內(nèi)，屬于大陸高原氣候，四季不分明，晝夜溫差較大，多風(fēng)少雨。根據(jù)青海省氣象信息中心資料顯示，某縣常年平均氣溫為零下1.5℃，最高溫天氣為25.6℃，最低溫為零下35.8℃，常年處于冰霜期，冬長夏短，冬季長達(dá)280～202天，夏季只有85天。某縣大風(fēng)日數(shù)較多，全年平均大風(fēng)日數(shù)為70天，多西北風(fēng)，平均風(fēng)速45 m/s，八級以上大風(fēng)，平均出現(xiàn)97天，最多可達(dá)141天。某縣平年平均降水量只有344.7 mm，而且降水多集中在3～5月份，年蒸發(fā)量可以達(dá)到1 613.9 mm[7-9]。

2.2 礦山出現(xiàn)的地質(zhì)環(huán)境問題

該礦區(qū)經(jīng)過長年的開發(fā)利用，使得該礦山的地理環(huán)境遭到了嚴(yán)重的破壞，按照破壞程度，由大到小依次分為地形地貌景觀破壞、土地資源的破壞、礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害及隱患。

2.2.1 地形地貌景觀破壞

該礦區(qū)屬于歷史遺留礦山，礦業(yè)開采活動早已經(jīng)結(jié)束，現(xiàn)在屬于無責(zé)任主體礦山。但是由于以前進(jìn)行礦業(yè)開采活動時(shí)，采用的是露天開挖形成巖體高陡邊坡，造成原生地貌景觀遭到挖損破壞，地形地貌景觀的破壞嚴(yán)重影響自然環(huán)境和生態(tài)文明的協(xié)調(diào)發(fā)展。

2.2.2 土地資源的影響和破壞

礦業(yè)在開采的時(shí)候，產(chǎn)生了大量的礦渣，將礦渣堆放在礦區(qū)周圍，以及移動礦渣所使用的大量運(yùn)輸工具，對土地的過度碾壓造成對土地資源的嚴(yán)重破壞，雖然這些礦渣現(xiàn)在已經(jīng)全部運(yùn)走，但是對土地造成的破壞依然沒有恢復(fù)。通過觀察礦區(qū)周圍的土地類型可以發(fā)現(xiàn)，礦區(qū)周圍多為荒山，而且植被覆蓋率可以達(dá)到70%，可以猜想被破壞區(qū)域以前也屬于植被茂盛的草地。

2.2.3 形成的礦山地質(zhì)災(zāi)害與隱患

該礦山以前主要作為砂石的采場，開采部位為山體基礎(chǔ)巖石，所以在該區(qū)形成了巖體崩塌的隱患。巖體的中部有一處規(guī)模較大的危巖體，高達(dá)30 m，長約70 ，邊坡走向?yàn)?0(°)，傾向130(°)，傾角60(°)。該危巖體屬于三疊系灰?guī)r，這種巖體完整性差，容易發(fā)育裂隙，裂隙的寬度為1～2 cm，長度為24 cm，而且該巖體已經(jīng)出現(xiàn)了崩落現(xiàn)象，工作的石塊堆積在坡腳，屬于礦山巖體崩塌隱患點(diǎn)[10]。

1)對巖體崩塌災(zāi)害形成的原因具體分析如下。

首先是人為因素影響，在開采的過程中由人工開挖等活動造成了巖體穩(wěn)定狀態(tài)被破壞，巖體發(fā)生變形失穩(wěn)，出現(xiàn)了巖體崩塌的隱患。其次由于青海省特殊的氣候造成巖體的風(fēng)化，該礦山巖體隨著冷暖季節(jié)的變化，在凍融的長期作用下，多方面自然氣候因素導(dǎo)致該處巖體失穩(wěn)崩落。

2)該礦區(qū)崩塌穩(wěn)定性計(jì)算

據(jù)現(xiàn)場坡面觀察分析新源鎮(zhèn)315國道315 km處崩塌危巖體為滑移式危巖。

經(jīng)綜合分析崩塌體特征及其各種荷載情況，本次選定3種工況計(jì)算評價(jià)崩塌體穩(wěn)定性，分別為天然狀態(tài)(工況Ⅰ)，持續(xù)暴雨(工況Ⅱ)，地震狀態(tài)(工況Ⅲ)。

計(jì)算公式如下：

hw——裂隙充水高度，m，取裂隙深度的1/3；

γw——取10 kN/m；

Q——地震力，kN/m；

K——穩(wěn)定性系數(shù)；

θ——滑面傾角，(°)；

c——粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值，kPa；

ψ——內(nèi)摩擦角,(°)；

l——滑面長,m；

W——危巖體自重，kN/m。

巖土物理力學(xué)參數(shù)的選取見表1。

表1 穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)

3) 穩(wěn)定性分析評價(jià)

崩塌體的變形破壞模式主要以滑移式為主，其穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)

根據(jù)野外工程地質(zhì)調(diào)查及表2穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果，對該崩塌體的穩(wěn)定性評價(jià)如下。

天然工況下，該邊坡處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。但工程地質(zhì)調(diào)查表明，邊坡中上部曾多處出現(xiàn)巖體滑移及局部崩塌掉塊現(xiàn)象；

巖體風(fēng)化、暴雨或地震工況下，該邊坡穩(wěn)定性降低，地震時(shí)危巖體將失穩(wěn)；

從穩(wěn)定性分析計(jì)算結(jié)果可知，崩塌體在外力作用下容易失穩(wěn)發(fā)生崩塌災(zāi)害，因此應(yīng)采取必要的防治措施。

3 對該礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的治理工作

3.1 治理原則與思路

3.1.1 治理原則

對該礦區(qū)環(huán)境恢復(fù)治理工作堅(jiān)持科學(xué)規(guī)劃、穩(wěn)定實(shí)施、統(tǒng)籌兼顧、因地制宜的原則，然后按照施工的輕重緩急制定分階段施工方案，確保治理工作及時(shí)有序開展。將治理工作與礦區(qū)災(zāi)害防治、環(huán)境保護(hù)、生態(tài)恢復(fù)、土地資源綜合利用緊緊結(jié)合的原則，實(shí)事求是解決實(shí)際問題，體現(xiàn)社會、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和諧發(fā)展精神。治理的過程中采用科學(xué)論證、科學(xué)創(chuàng)新、科學(xué)管理和精心施工的原則，運(yùn)用多元化籌資，整合多種資源與力量，做到專款專用、定期核查，確保治理工作嚴(yán)謹(jǐn)有序、步步推進(jìn)、順利完成。

3.1.2 采砂場的治理思路

對礦區(qū)環(huán)境的恢復(fù)治理主要目標(biāo)是盡量使礦區(qū)恢復(fù)到原生態(tài)景觀，使礦區(qū)的環(huán)境能夠與周圍環(huán)境相互協(xié)調(diào)，維持以前的生態(tài)平衡。治理過程實(shí)施時(shí)，首先將對危巖體進(jìn)行清理，然后對采挖坑洞進(jìn)行巖塊碎石填平，最后是播撒草種，恢復(fù)以前的植被環(huán)境，通過這些措施的恢復(fù)，將使得該礦山地質(zhì)災(zāi)害隱患被消除，礦區(qū)及其周圍的環(huán)境得到明顯改善，推進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)。

3.2 治理措施

3.2.1 危巖體清理措施

對礦區(qū)災(zāi)害危巖體進(jìn)行清理時(shí)，清理的范圍要覆蓋全坡段，主要采用機(jī)械清理，運(yùn)用人工配合將坡面上的崩坡石塊、危巖、孤石清理干凈，并且將礦區(qū)局部陡傾坡段進(jìn)行削方處理，將強(qiáng)風(fēng)化層進(jìn)行挖除，清理掉評估認(rèn)為可能出現(xiàn)的其他危險(xiǎn)物。在清理之后，坡面不能出現(xiàn)嚴(yán)重的凹凸不平，要使得清理之后的危巖體坡面與周圍環(huán)境能夠平順連接。清理時(shí)采用自上而下的順序、分區(qū)跳段的方式進(jìn)行，每段施工長度一般為15 m，清理的時(shí)候要注意避開雨季。對該礦區(qū)危巖體清理工作完成后，危巖坡面可以達(dá)到50(°)，清理危巖14 234.2方，有效防止了礦區(qū)危巖崩塌，同時(shí)也減小了坡體的下滑力量，維護(hù)了防滑坡體的局部穩(wěn)定，降低了不安全因素。

3.2.2 覆坑平整

對某縣采砂場的現(xiàn)場進(jìn)行勘查發(fā)現(xiàn)，在斜坡體的下面部分有一處非常大而且深的采坑，采坑為不規(guī)則的圓形，面積大約有五十多平方米，所以對這種踩坑進(jìn)行恢復(fù)時(shí)要是運(yùn)用富坑平整的方式，將礦區(qū)斜坡凸起的其他碎石料以及廢棄的砂石運(yùn)送至踩坑里進(jìn)行填平，填平的時(shí)候先將大型巖塊和粗大的渣塊填在坑底，做到填實(shí)夯牢，上面再用廢棄的砂料堆及細(xì)砂土進(jìn)行回填。這種填法可以保證經(jīng)過長時(shí)間的雨水侵蝕，填好的踩坑不會再出現(xiàn)塌陷凹窩，保證與采坑周圍的坡體平面一致，經(jīng)過后期植生袋的堆砌與播撒草種等工序完成后，這些采坑地區(qū)就可以恢復(fù)到礦業(yè)開采以前的生態(tài)狀況。

3.2.3 植生袋恢復(fù)

通過對該礦區(qū)地形觀察，礦區(qū)周圍多為坡面，所以考慮到附著力的問題，我們選用植生袋壘砌在坡面以防護(hù)坡面土壤與碎石在雨水的沖刷下大量流失造成后期的泥石流以及崩塌現(xiàn)象(如圖1)。在運(yùn)用植生袋堆砌之前，先將或者不平整的地方運(yùn)用碎沙碎土填平，確保整個(gè)坡面沒有很大的坡度與溝坎。選用的植生袋里面撒上是與當(dāng)?shù)貧夂蛏L的草籽，根據(jù)某縣沙廠的氣候可以選用垂披堿草和青木一號老芒麥，這種草根系很長，在生長的時(shí)候會對植生袋內(nèi)的土壤及坡面土壤起到加筋的作用，既可以保證植生袋牢牢的被固定在坡面上，同時(shí)也有助于防護(hù)大雨時(shí)節(jié)坡面水土流失，經(jīng)過長年累月，植生袋內(nèi)的草全部生長并扎下牢固的根系，植生袋就會和坡面融為一體，形成坡面表層土壤供植被生長。

圖1 治理效果

在選用植生袋進(jìn)行護(hù)坡恢復(fù)時(shí)，礦區(qū)坡度不能高于45(°)，同時(shí)在堆砌植生袋的時(shí)候，可以設(shè)計(jì)出不同的堆砌圖形，使堆砌的植生袋像美術(shù)創(chuàng)作一樣，形成豐富多彩的圖畫，而且當(dāng)植生袋里面的草種長出綠草以后，會根據(jù)植生袋的堆砌圖案形成不同的綠色形狀，礦區(qū)整個(gè)坡面堆砌植生袋的地方出苗整齊，綠化效果非常明顯，具有很強(qiáng)的視覺沖擊力。

4 法律制度保障

4.1 完善生態(tài)恢復(fù)管理體制

生態(tài)環(huán)境治理是近年來國家大力推進(jìn)治理體系的重要組成部分，對于礦區(qū)自然災(zāi)害的治理需要加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，并成立了專門改革領(lǐng)導(dǎo)小組，通過國家統(tǒng)籌規(guī)劃與完善布局，從經(jīng)濟(jì)、政治、文化、社會等各個(gè)層面入手，從系統(tǒng)上設(shè)定了生態(tài)環(huán)境問題恢復(fù)的頂層設(shè)計(jì)，協(xié)調(diào)推進(jìn)的生態(tài)恢復(fù)體制改革的順利進(jìn)行。礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的恢復(fù)治理是一項(xiàng)多目標(biāo)、多領(lǐng)域的集體活動，通過設(shè)立專門的生態(tài)治理監(jiān)管機(jī)構(gòu)，可以在實(shí)施中融合各方力量，實(shí)現(xiàn)綜合治理的目標(biāo)。設(shè)定專業(yè)監(jiān)管小組和管理隊(duì)伍對礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)工作負(fù)責(zé)，明確各管理人員的權(quán)利，讓其按照相關(guān)制度規(guī)定，有責(zé)任、有義務(wù)、有原則的開展礦區(qū)環(huán)境恢復(fù)工作，并對相關(guān)管理人員完善配套的科學(xué)考評標(biāo)準(zhǔn)，使得礦區(qū)整個(gè)環(huán)境恢復(fù)治理工作從上至下職責(zé)明確。

4.2 設(shè)定國家法律法規(guī)保障

關(guān)于礦區(qū)災(zāi)害恢復(fù)治理的相關(guān)法律規(guī)定名目眾多，如《礦產(chǎn)資源法》、《環(huán)境保護(hù)法》，2016年5月28日頒發(fā)的“土十條”、“大氣十條”、“水十條”等相關(guān)法律法規(guī)都是對環(huán)境治理提出的規(guī)定。這些法律法規(guī)雖然是針對中國全面環(huán)境治理，但是我們還可以針對具體的生態(tài)環(huán)境保護(hù)項(xiàng)目建立地方性規(guī)章制度，例如針對我國南北自然地理氣候分界線的秦嶺，于2013年在習(xí)近平總書記的重要指導(dǎo)下制定了《西安市秦嶺生態(tài)環(huán)境保護(hù)條例》，這項(xiàng)法律是我國第一個(gè)專門針對一座大山而成立的地方性法律法規(guī)，通過這項(xiàng)法律規(guī)定，有力推進(jìn)秦嶺礦區(qū)災(zāi)害恢復(fù)治理工作。所以我們應(yīng)該借鑒這種通過地方法律法規(guī)保護(hù)生態(tài)建設(shè)的做法，最大程度的保護(hù)礦山地質(zhì)環(huán)境的恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

5 結(jié) 語

對礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的評估與恢復(fù)治理是一項(xiàng)非常重要的工作，既關(guān)系到現(xiàn)代人們的民生安全，也關(guān)系到經(jīng)濟(jì)、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。而且，這項(xiàng)工作需要長年累月地進(jìn)行，在恢復(fù)治理工作的時(shí)候要經(jīng)過科學(xué)考察論證，設(shè)計(jì)選擇適合礦區(qū)環(huán)境恢復(fù)治理的最優(yōu)方案，在完善的法律法規(guī)與環(huán)境保護(hù)體制指導(dǎo)下有序進(jìn)行。