礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題及其勘查方法

贠雙江

陜西地礦區(qū)研院有限公司，中國(guó)·陜西 咸陽(yáng) 712000

礦產(chǎn)資源；礦山環(huán)境；地質(zhì)災(zāi)害；地質(zhì)勘察；可持續(xù)性發(fā)展

1 引言

在中國(guó)社會(huì)的發(fā)展過(guò)程中，礦山的開(kāi)采是非常關(guān)鍵的一個(gè)組成部分。礦產(chǎn)資被開(kāi)采出來(lái)以后，會(huì)被利用到工業(yè)化發(fā)展進(jìn)程中的方方面面，與人們?nèi)粘９ぷ骱蜕罹哂邢⑾⑾嚓P(guān)的聯(lián)系，其重要性不言而喻。但是礦產(chǎn)資源的總量是有限的，中國(guó)雖然抵地大物博，礦產(chǎn)資源豐富，但是如果長(zhǎng)期過(guò)度地進(jìn)行開(kāi)采會(huì)對(duì)自然環(huán)境造成嚴(yán)重的威脅，甚至是會(huì)威脅到地質(zhì)結(jié)構(gòu)的組成。為了減少礦產(chǎn)資源開(kāi)采過(guò)程中對(duì)地質(zhì)環(huán)境的破壞，必須要以合理的手法來(lái)進(jìn)行勘察和開(kāi)采，防止地質(zhì)災(zāi)害的出現(xiàn)，或者將可能會(huì)出現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)降低到最低。

2 礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題分析

2.1 泥石流

泥石流是山地地區(qū)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)的一種地質(zhì)災(zāi)害類型，它對(duì)礦區(qū)的影響也是非常大的，所具備的突發(fā)性和危害性十分的強(qiáng)，一旦發(fā)生對(duì)有人存在的區(qū)域來(lái)說(shuō)造成的毀滅性是非常嚴(yán)重的。當(dāng)?shù)V區(qū)在開(kāi)采過(guò)程中發(fā)生泥石流災(zāi)害的時(shí)候，整個(gè)礦區(qū)是不能夠進(jìn)行正常運(yùn)行的，而且會(huì)嚴(yán)重威脅到工作人員的生命財(cái)產(chǎn)安全以及設(shè)備的使用情況。泥石流的產(chǎn)生大多數(shù)是由于土地山體受到暴雨或者暴雪等自然災(zāi)害的侵襲之后，積水和泥土等物質(zhì)結(jié)合在一起所產(chǎn)生的一股洪流[1]。在泥石流發(fā)生的過(guò)程中，水流中所夾雜著大量的泥土，沙石等等物質(zhì)，使得整個(gè)流體的自身重量非常巨大，在一定程度上滑落下來(lái)，會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)貐^(qū)域的地質(zhì)承載力帶來(lái)威脅，對(duì)地質(zhì)情況造成嚴(yán)重的危害。而且泥石流中所攜帶的砂石、礦石等物質(zhì)還會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)其危害性。一般來(lái)說(shuō)，泥石流都會(huì)發(fā)生在廢棄石頭堆積的地區(qū)，該地區(qū)相應(yīng)的地質(zhì)條件和氣候條件也并不是很好。除此以外，在礦山開(kāi)采過(guò)程中人為的操作也可能會(huì)造成泥石流的出現(xiàn)，當(dāng)?shù)V產(chǎn)資源開(kāi)采的時(shí)候觸發(fā)到地下水資源過(guò)度浪費(fèi)或者地形的變化，就會(huì)導(dǎo)致自身的地質(zhì)巖體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變異，引發(fā)相應(yīng)的泥石流問(wèn)題。為了解決泥石流問(wèn)題帶來(lái)的災(zāi)害，主要可以采取以下三種方法進(jìn)行解決：第一種方法就是要從源頭上來(lái)治理泥石流的問(wèn)題，首先在前期的時(shí)候，對(duì)該地區(qū)可能會(huì)存在的泥石流風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行檢測(cè)，查閱該地區(qū)是否在之前發(fā)生過(guò)泥石流的情況，并且考察它出現(xiàn)泥石流風(fēng)險(xiǎn)的幾率有多大，植物加固等方式來(lái)進(jìn)行山體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，并且在礦山開(kāi)采的過(guò)程中，要定期對(duì)泥石流潛在的危險(xiǎn)因子進(jìn)行清除。第二個(gè)方法是要選擇合理的排泄設(shè)施，也就是相應(yīng)的排水設(shè)施，指的是通過(guò)排泄通道把泥石流轉(zhuǎn)移到一個(gè)安全的地區(qū)，不是讓它直接從山體上作用下來(lái)，在礦山開(kāi)采的環(huán)境中減少泥石流的破壞力和影響力。第三個(gè)做法就是要根據(jù)實(shí)際的情況來(lái)修建相應(yīng)的壩體，比如說(shuō)按照泥石流現(xiàn)場(chǎng)的情況在下游搭建合理的大壩類型，用大壩來(lái)阻擋泥石流，從而有效規(guī)范礦產(chǎn)資源開(kāi)采作業(yè)的實(shí)施。

2.2 滑坡

出現(xiàn)山體滑坡比較顯著的因素就是暴雨天氣的影響。所謂的山體滑坡，指的是斜坡上的巖體或者土體發(fā)生整體下滑的情況。在礦產(chǎn)資源開(kāi)采的過(guò)程中，當(dāng)開(kāi)采區(qū)域山體表面上的巖石大量存在，且受到長(zhǎng)時(shí)間風(fēng)化的作用，其堅(jiān)硬度受到了影響，一旦出現(xiàn)比較嚴(yán)重的雨水或者暴雪情況就會(huì)導(dǎo)致巖石下滑，最終使得整個(gè)山體出現(xiàn)了滑坡的現(xiàn)象[2]。第二種情況則是由于地殼始終是在不斷運(yùn)行中的，長(zhǎng)時(shí)間的風(fēng)吹日曬、板塊運(yùn)動(dòng)等情況，使得山體本身的地質(zhì)構(gòu)造發(fā)生了變化，大塊的巖石被割裂、分離，整個(gè)山體的穩(wěn)定性受到了嚴(yán)重的影響，外力的作用就會(huì)出現(xiàn)山體滑坡的情況。第三種情況是由于錯(cuò)誤的人為操作所帶來(lái)的，礦產(chǎn)資源開(kāi)采難免會(huì)遇到“難啃的硬骨頭”，往往需要借助炸藥進(jìn)行爆破，爆破過(guò)程中釋放出了非常多的應(yīng)力，會(huì)使得山體有滑坡幾率。

2.3 崩塌

所謂崩塌是較陡斜坡上的巖土體在重力作用下突然脫離母體崩落，滾動(dòng)，堆積在坡腳(或溝谷)的地質(zhì)現(xiàn)象，崩塌體的運(yùn)動(dòng)方式為傾倒、崩落。崩塌災(zāi)害的發(fā)生與區(qū)內(nèi)地質(zhì)地形地貌、地質(zhì)條件、大氣降水等密切相關(guān)，在礦區(qū)內(nèi)發(fā)生一般因露天采礦且未按設(shè)計(jì)進(jìn)行臺(tái)階式開(kāi)采或因機(jī)械振動(dòng)或爆破引發(fā)。崩塌治理一般分三種措施，第一種措施是支撐與坡面防護(hù)，對(duì)懸于上方、以拉斷墜落的懸臂狀或拱橋狀等危巖采用墩、柱、墻或其組合形式支撐加固。第二種措施是修筑攔擋建筑物，對(duì)中小型崩塌，可修筑遮擋建筑物或攔截建筑物。第三種措施是錨固，利用穿過(guò)軟弱結(jié)構(gòu)面、深入至完整巖體內(nèi)一定深度的鉆孔，插入鋼筋、鋼棒、鋼索、預(yù)應(yīng)力鋼筋及回填混凝土，借以提高巖體的磨擦阻力、整體性與抗剪強(qiáng)度，這種措施統(tǒng)稱為錨固。

2.4 山體塌陷

造成山體塌陷的原因主可以分為兩個(gè)方面，首先是對(duì)礦山開(kāi)采過(guò)程來(lái)說(shuō)，因?yàn)樵诘V山進(jìn)行開(kāi)采的時(shí)候，它需要持續(xù)將底部所開(kāi)采出來(lái)的礦產(chǎn)資源通過(guò)機(jī)械設(shè)備運(yùn)送到地面上去，而且這是一個(gè)長(zhǎng)期運(yùn)作的過(guò)程，在長(zhǎng)時(shí)間的開(kāi)采過(guò)程中，地表下部的空間，它是處于一個(gè)放空的狀態(tài)，而且沒(méi)有進(jìn)行比較牢靠的加固就會(huì)導(dǎo)致挖掘深度增加、挖掘危險(xiǎn)增加的情況，嚴(yán)重的會(huì)出現(xiàn)地表下沉，從而就會(huì)引發(fā)山體塌陷的現(xiàn)象[3]。第二個(gè)原因是滑坡和泥石流的問(wèn)題也會(huì)導(dǎo)致礦山環(huán)境地質(zhì)發(fā)生變化，引起地面的變形。這就是因?yàn)樵谟诘乇淼娜蹘r，它的活躍性比較強(qiáng)，當(dāng)?shù)叵滤Y源被過(guò)度開(kāi)發(fā)的時(shí)候地表就會(huì)沉降下去，相應(yīng)的地面塌陷、山體塌陷等情況就會(huì)暴露出來(lái)，造成不同規(guī)模的礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題。

3 礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害勘查方法

3.1 3S 技術(shù)方法

所謂的3S 技術(shù)，主要是GPS 技術(shù)、RS 技術(shù)和GIS 技術(shù)。首先GPS 技術(shù)，又稱為全球定位系統(tǒng)(英文全稱為Global Positioning System，英文簡(jiǎn)稱為GPS)，該技術(shù)的存在能夠?qū)φ麄€(gè)礦區(qū)環(huán)境進(jìn)行勘察分析，而且實(shí)時(shí)的定位更方便工作人員進(jìn)行開(kāi)采點(diǎn)位的選擇和災(zāi)害防治的控制。對(duì)礦產(chǎn)資源的開(kāi)采來(lái)說(shuō)，存在的區(qū)域都會(huì)比較偏遠(yuǎn)，相應(yīng)的地理環(huán)境復(fù)雜，工作人員、開(kāi)采人員和相應(yīng)的監(jiān)管人員很難進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，很容易出現(xiàn)操作失誤而導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的的情況。而 GPS 技術(shù)能夠通過(guò)巡視確定在礦產(chǎn)資源開(kāi)采工作過(guò)程中需要開(kāi)采的點(diǎn)、以及出現(xiàn)問(wèn)題點(diǎn)位置的精確定位，有效地幫助了礦產(chǎn)資源坐標(biāo)信息及時(shí)的更新，而且還能夠在獲得相應(yīng)的實(shí)際 GPS 坐標(biāo)定位之后，將其制作成能夠應(yīng)用到相應(yīng)地圖軟件中的可讀取方式，這對(duì)提升礦產(chǎn)資源的開(kāi)采和地質(zhì)災(zāi)害的防控具有顯著效果。其次是RS 技術(shù)，RS 技術(shù)實(shí)際上是是遙感的英文縮寫(xiě)(英文全稱為RemoteSensing)，它和GPS 技術(shù)的作用有相似的地方，都是對(duì)具體的目標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)上的精確，從而更便于對(duì)其進(jìn)行勘察。相對(duì)而言，RS 技術(shù)的覆蓋范圍更廣闊的，遙感攝像技術(shù)的精度和準(zhǔn)確度也更高，使得礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害的問(wèn)題得到了精確的監(jiān)控[4]。最后一個(gè)技術(shù)就是GIS 技術(shù)，這是地理信息系統(tǒng)（英文全稱為Geographic Information System 或 Geo-Information system，英文簡(jiǎn)稱為GIS），有時(shí)又會(huì)被稱為“地學(xué)信息系統(tǒng)”，該技術(shù)是近些年來(lái)新興起的，相對(duì)上述的GPS 技術(shù)和RS 技術(shù)來(lái)說(shuō)，最大的優(yōu)勢(shì)就是能夠針對(duì)整個(gè)礦山環(huán)境的地質(zhì)情況進(jìn)行數(shù)據(jù)和圖像的獲取，然后通過(guò)轉(zhuǎn)換手段將其變成2D、3D 的圖紙或者模型呈現(xiàn)出來(lái)，便于全真模擬和動(dòng)態(tài)分析[5]。這一結(jié)果的出現(xiàn)能夠使得相應(yīng)的礦山工作和開(kāi)采人員更好地把握在礦山開(kāi)采過(guò)程中出現(xiàn)的變化，從而為后續(xù)礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防提供較好的信息支持。

3.2 工程地質(zhì)勘探鉆探法

利用一定的機(jī)械工具成開(kāi)挖作業(yè)深入地下了解地質(zhì)情況的工作，在地面露頭較少巖性變化較大或地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的地方，僅靠地面觀測(cè)往往不能弄清地質(zhì)災(zāi)害內(nèi)部情況，需要借助地質(zhì)勘探工程來(lái)了解和獲得地下深部的地質(zhì)情況，工程地質(zhì)常用的勘探工程有鉆探和開(kāi)挖作業(yè)兩大類。鉆探主要為利用鉆機(jī)向地下鉆孔以采取巖芯，揭露滑坡滑面或進(jìn)行地質(zhì)試驗(yàn)；開(kāi)挖作業(yè)主要形式有探坑、探槽、豎井和平洞等，其特點(diǎn)是地質(zhì)人員可直接觀察被揭露出的地質(zhì)災(zāi)害內(nèi)部現(xiàn)象，采取各種巖士試驗(yàn)樣品和直接進(jìn)行巖土原位試驗(yàn)。

3.3 高密度電阻率法

高密度電阻率法在礦產(chǎn)資源開(kāi)采過(guò)程中屬于一種比較常見(jiàn)的技術(shù)手段，它的應(yīng)用主要是在礦山環(huán)境地質(zhì)的勘察過(guò)程中。從根本上上來(lái)說(shuō)，高密度電阻率法屬于一種物理探測(cè)方法，主要是針對(duì)礦產(chǎn)資源存在區(qū)域的巖土進(jìn)行勘察監(jiān)測(cè)的方法，它的精確性比較強(qiáng)，相應(yīng)得出來(lái)的結(jié)論也會(huì)更具有說(shuō)服力，使得開(kāi)采方法的選擇更合理。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，針對(duì)中國(guó)目前的礦產(chǎn)資源開(kāi)采情況來(lái)說(shuō)，一開(kāi)始是正確的，但是隨著開(kāi)發(fā)商利益心的增強(qiáng)，對(duì)環(huán)境保護(hù)的意識(shí)減弱，相應(yīng)的礦產(chǎn)開(kāi)采過(guò)程也出現(xiàn)了違規(guī)違法的行為，大多數(shù)都是掠奪式的資源獲取，雖然獲取了經(jīng)濟(jì)效益，但是造成的地質(zhì)環(huán)境傷害是不可磨滅的。為了保護(hù)好剩余的礦山環(huán)境，在進(jìn)行礦產(chǎn)資源開(kāi)采的過(guò)程中，必須要對(duì)勘查方法、開(kāi)采模式以及可能造成的地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題進(jìn)行思考，提出相應(yīng)的治理和整改措施，結(jié)合地球信息技術(shù)和土質(zhì)力學(xué)實(shí)驗(yàn)方法等幫助中國(guó)的礦產(chǎn)資源開(kāi)采走上一條可持續(xù)性發(fā)展的道路。