礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題及其勘查方法

梁沖沖，申子通

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第四地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院 ，河南 鄭州 450000）

礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)與利用是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，也是我國(guó)社會(huì)現(xiàn)代化建設(shè)的基礎(chǔ)原料保障，促進(jìn)了我國(guó)現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)、社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施、航天科技等的發(fā)展。但是，隨著礦山開(kāi)發(fā)利用的推進(jìn)，致使礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題頻發(fā)[1]。基于此，加強(qiáng)礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題的研究工作，有助于提高礦山安全生產(chǎn)以及資源利用率。

1 常見(jiàn)礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題

1.1 山體滑坡問(wèn)題

導(dǎo)致礦山山體滑坡的誘導(dǎo)因素較多，如地下開(kāi)采、礦山炸藥的使用、地下水過(guò)度抽取、暴雨等因素。因此，礦山山體滑坡的誘發(fā)原因主要包括以下幾個(gè)方面[2]。

一是礦山資源的開(kāi)發(fā)利用，導(dǎo)致礦山地表殘留有大量的巖石碎塊、碎石等，并且不同的巖石類型具有不同的物理性質(zhì)差異，如巖石硬度等，導(dǎo)致存在較為明顯的風(fēng)化差異，當(dāng)遇到暴雨天氣時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致山體上部的巖石下滑，進(jìn)而引發(fā)較大規(guī)模的山體滑坡。

二是地下深部礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)利用，由于井下開(kāi)采區(qū)空間過(guò)大，導(dǎo)致上部巖石力學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，周圍巖石向臨空區(qū)減壓，致使上部巖層收到一定的側(cè)向擠壓力和拉張力，使得地表巖層出現(xiàn)破裂，地表水體沿裂隙下滲，使得破裂加劇，并且沿著水體入滲面形成相對(duì)的潤(rùn)滑帶，進(jìn)而引發(fā)巖體滑坡。

三是人為因素誘發(fā)的山體滑坡，如在開(kāi)展地表作業(yè)過(guò)程中，由于工作面開(kāi)挖不合理，導(dǎo)致坡角的應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生改變，進(jìn)而引起山體內(nèi)部應(yīng)力的釋放，導(dǎo)致山體滑坡。

1.2 山體塌陷問(wèn)題

對(duì)有色金屬而言，以井下開(kāi)采為主，隨著資源開(kāi)發(fā)利用進(jìn)程的推進(jìn)，使得礦山深部采挖現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致地下深處形成大量的開(kāi)空區(qū)。此時(shí)，在采空區(qū)上部的巖石處于臨空狀態(tài)，臨空巖層收到上覆巖層的壓力以及側(cè)向的擠壓力，致使臨空巖層的受力狀態(tài)發(fā)生改變，引起臨空巖層發(fā)生形變、破裂、破碎，進(jìn)而導(dǎo)致臨空巖層發(fā)生塌陷。根據(jù)對(duì)礦山采空區(qū)塌陷調(diào)查分析，大多數(shù)采空區(qū)塌陷是礦山企業(yè)掠奪式的開(kāi)采引發(fā)的，即在開(kāi)采過(guò)程中對(duì)井下礦坑的支護(hù)不到位或者不重視而引起的，并且在開(kāi)挖過(guò)程中，對(duì)早期制定的開(kāi)挖范圍、預(yù)留支柱等沒(méi)有引起高度重視，導(dǎo)致支柱的支撐力無(wú)法支撐上覆巖層的壓力而誘發(fā)坍塌。

1.3 泥石流問(wèn)題

泥石流是礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題的另一重要表現(xiàn)形式，對(duì)礦山環(huán)境造成較大的破壞。根據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，礦山泥石流的誘發(fā)因素主要包括以下幾個(gè)方面[3]：一是礦山地表采礦活動(dòng)，導(dǎo)致礦山周圍存在較多的剝落物，如碎石、碎渣等，使得礦山地表堆積物過(guò)于松散，遇到強(qiáng)降雨天氣后，在降雨的沖涮作用下，導(dǎo)致松散堆積物沿著山體斜坡下滑，進(jìn)而引發(fā)泥石流的發(fā)生；二是采空區(qū)填充物，采空區(qū)的回填以松散堆積物為主，并且砂石的粒度相對(duì)較小，當(dāng)遇到降雨天氣等時(shí)，水體流入回填區(qū)域，使得松散堆積物之間潤(rùn)滑，進(jìn)而引起松散堆積物的位移，誘發(fā)形成泥石流；三是開(kāi)礦過(guò)程中形成大量廢石，堆積在開(kāi)礦洞口附近，一旦遇到強(qiáng)降雨天氣，就會(huì)引發(fā)泥石流的形成。

2 常見(jiàn)礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題的勘查方法

2.1 先進(jìn)的地球信息技術(shù)

礦山地表環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題的勘查方法較多，但效率最高的方法以遙感技術(shù)為主。遙感技術(shù)是利用無(wú)人機(jī)技術(shù)獲取研究區(qū)域的遙感影像圖，在遙感影像圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行航衛(wèi)片的解譯工作，進(jìn)而圈定出礦山范圍內(nèi)可能發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的隱患點(diǎn)，并予以及時(shí)的治理。此外，GPS技術(shù)具有操作簡(jiǎn)便、監(jiān)測(cè)精度高，受監(jiān)測(cè)環(huán)境影響小等優(yōu)勢(shì)，因此被廣泛的應(yīng)用于礦山地表環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題的監(jiān)測(cè)方面，如監(jiān)測(cè)地表形變規(guī)律等，使用GPS獲取的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)掌握礦山地表形變變化規(guī)律，分析礦山形變特征，為礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題的治理提供依據(jù)，如對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題進(jìn)行三維模擬和評(píng)價(jià)。

2.2 巖土力學(xué)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)

不同的巖石類型具有不一致的巖土力學(xué)性質(zhì)，如巖石的彈性模量、硬度、抗抨擊次數(shù)、孔隙度、摩擦角等。在進(jìn)行礦山生產(chǎn)設(shè)計(jì)之前，需要進(jìn)行不同巖石類型的力學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，主要目的在于為井下資源量的開(kāi)采設(shè)計(jì)方案，在設(shè)計(jì)方案中，某一類型的巖石所能承受的支撐力是多少等都要進(jìn)行預(yù)測(cè)，為井下開(kāi)礦范圍的計(jì)算奠定基礎(chǔ)[4]。礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生主要是原始的受力狀況發(fā)生了明顯的改變，因此，計(jì)算預(yù)留支柱的承載力是降低井下塌陷等的主要解決措施。

此外，巖土力學(xué)性質(zhì)的研究也是判別礦山地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)，如通過(guò)模擬計(jì)算發(fā)現(xiàn)礦山地質(zhì)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定時(shí)，就可以通過(guò)外力干預(yù)支護(hù)提高地質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，減少井下塌陷等災(zāi)害的發(fā)生率。

2.3 地球物理勘查方法

礦山開(kāi)采前，不僅要對(duì)礦區(qū)的水文地質(zhì)條件進(jìn)行分析，而且要對(duì)深部地質(zhì)體的分布狀況進(jìn)行解譯，一般采用高密度電阻方法對(duì)礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題進(jìn)行勘查。該方法是借助不同類型巖石具有電性差異而進(jìn)行的，即在垂向上，不同的巖性層之間存在較大的電性差異，進(jìn)而將巖性層直觀的分解出來(lái)。

此外，地下深部的斷裂破碎帶等較難以發(fā)現(xiàn)，但是在斷層兩盤存在較明顯的典型差異，且這種典型差異具有帶狀分布的特征，因此，地區(qū)物理方法也是識(shí)別深部構(gòu)造的有效手段，為井下開(kāi)采設(shè)計(jì)提供可靠的依據(jù)，也為礦山支護(hù)點(diǎn)的選擇等提供參考依據(jù)。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題的研究工作是提高礦山生產(chǎn)效率和安全性能的前提，對(duì)提高礦山企業(yè)效益至關(guān)重要。常見(jiàn)的礦山地質(zhì)問(wèn)題有滑坡、山體塌陷和泥石流，也是對(duì)礦山生產(chǎn)破壞最大的地質(zhì)問(wèn)題。

此外，伴隨著礦山采礦活動(dòng)的進(jìn)行，導(dǎo)致巖體崩塌現(xiàn)象也較為頻繁，但相對(duì)來(lái)說(shuō)，巖體崩塌的規(guī)模較小，相對(duì)更加容易控制，因此，對(duì)礦山開(kāi)采活動(dòng)影響較小。

本文主要分三個(gè)方面總結(jié)了礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題，并總結(jié)了常見(jiàn)的災(zāi)害地質(zhì)勘查方法，為推動(dòng)礦山安全建設(shè)提供參考。