對(duì)地下金屬礦山開(kāi)采及地質(zhì)災(zāi)害的分析

王澤民

（中鐵十九局集團(tuán)礦業(yè)投資有限公司，北京 100071）

一、引言

人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)就是地質(zhì)環(huán)境，一旦地質(zhì)環(huán)境遭受到破壞，其后果就是使人民生命財(cái)產(chǎn)安全遭受損失。近年來(lái)，我國(guó)對(duì)地下金屬礦山的開(kāi)采存在不合理之處，由此而破壞了地質(zhì)環(huán)境，引發(fā)一系列地質(zhì)災(zāi)害。目前，我國(guó)的采礦技術(shù)設(shè)備與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還比較落后，所以地下開(kāi)采中有塌陷、水土流失等問(wèn)題發(fā)生，這無(wú)疑是給我國(guó)的金屬礦山地下開(kāi)采帶來(lái)更大的挑戰(zhàn)。由此可見(jiàn)，礦山企業(yè)必須要分析地下金屬礦山的開(kāi)采情況，并且積極采取有效對(duì)策應(yīng)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題。

二、地質(zhì)災(zāi)害在地下金屬礦山開(kāi)采中形成的原因

在開(kāi)采地下金屬礦山的過(guò)程中，必然會(huì)大面積的占用并破壞土地資源，從而對(duì)地貌景觀以及地表生態(tài)環(huán)境造成一定的破壞。在山區(qū)所開(kāi)采的多種地下金屬礦藏不僅占用耕地，同時(shí)也有大面積的林地被占用。因此，不合理的開(kāi)發(fā)利用礦產(chǎn)資源對(duì)土地資源、森林資源所產(chǎn)生的影響都是負(fù)面的，也產(chǎn)生了大量的廢渣、廢石等，對(duì)地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生了不利影響。

三、地下金屬礦山開(kāi)采產(chǎn)生的地質(zhì)災(zāi)害

（一）巖爆災(zāi)害

巖爆又被稱為沖擊地壓，是地下金屬礦山一種常見(jiàn)的災(zāi)害，指的是礦體承受強(qiáng)大的地壓，在其極限平衡狀態(tài)下受到一定破壞，此時(shí)突然將能量釋放到自由空間而產(chǎn)生的動(dòng)力現(xiàn)象，是采礦活動(dòng)所誘發(fā)的地震。在整個(gè)巖爆的過(guò)程中，還有地下巖層發(fā)生彈性形變的現(xiàn)象伴隨發(fā)生。一旦形變力比巖層的穩(wěn)定應(yīng)力高，那么爆炸就會(huì)發(fā)生，強(qiáng)烈的沖擊開(kāi)采面以及工作人員，給開(kāi)采人員帶來(lái)生命安全的威脅。一般來(lái)說(shuō)，巖爆的發(fā)生比較迅猛，而且有著不確定性，對(duì)地質(zhì)的傷害很大。如果礦井較深，則加大了巖爆發(fā)生的可能性。一般還會(huì)有不斷的余震在爆炸發(fā)生的一周內(nèi)產(chǎn)生，進(jìn)而會(huì)有大量粉塵在采場(chǎng)內(nèi)產(chǎn)生。巖爆的主要特征是：一是巖爆拋擲出呈片狀的巖塊，巖石彈射后在巷道的壁面上有臺(tái)階盆形的凹坑形成；二是巖爆發(fā)生要滯后于爆破，大多數(shù)位于掌子面附近、不同巖石的接觸帶較硬的巖層中以及工程的交匯處；三是發(fā)生巖爆前有巖體破壞以及工程施工異常的現(xiàn)象存在。

（二）采空區(qū)塌陷

出現(xiàn)采空區(qū)的主要原因是人類的大量開(kāi)采，開(kāi)采中采用空?qǐng)龇ň蜁?huì)有巨大的采空區(qū)和崩落空區(qū)在井下形成，如果開(kāi)采企業(yè)沒(méi)有對(duì)空洞進(jìn)行支護(hù)，也沒(méi)有利用其它物質(zhì)對(duì)其進(jìn)行填充，當(dāng)規(guī)模達(dá)到一定程度就會(huì)有大面積塌陷隨之產(chǎn)生，結(jié)果造成災(zāi)害問(wèn)題。一般情況下，塌陷坑是以橢圓或近圓形呈現(xiàn)出來(lái)的，面積要比采空范圍大一些，深度變化趨勢(shì)是自內(nèi)向外的逐漸變小。

（三）地下水災(zāi)害

一是突水淹井問(wèn)題。大礦床最容易遇到突水淹井的問(wèn)題，問(wèn)題較輕則對(duì)采礦作業(yè)帶來(lái)不利影響，導(dǎo)致排水的費(fèi)用增加；如果問(wèn)題嚴(yán)重，甚至將造成礦井被淹沒(méi)，不得不停工，造成生命財(cái)產(chǎn)損失；二是井下泥石流問(wèn)題。當(dāng)?shù)V床疏干時(shí)，會(huì)隨著涌入泥砂，發(fā)生泥石流，使設(shè)備被摧毀，也將給人身安全帶了一定傷害；三是地面塌陷問(wèn)題。當(dāng)巖溶礦床將排水疏干后，會(huì)產(chǎn)生表面塌陷問(wèn)題。一般最大的單個(gè)塌陷空間體積可以達(dá)到5萬(wàn)m3，并且對(duì)數(shù)十平方公里都會(huì)產(chǎn)生影響，可高達(dá)數(shù)百個(gè)塌陷點(diǎn)，最多還能達(dá)到數(shù)千個(gè)。

四、對(duì)地下金屬礦山開(kāi)采引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)采取的防治措施

（一）加強(qiáng)對(duì)巖爆的預(yù)測(cè)及防治

1.巖爆的監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)：在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)巖塊的力學(xué)參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，以彈性變形能量指數(shù)為依據(jù)，對(duì)巖爆的發(fā)生幾率和危險(xiǎn)程度做出明確的判斷。此外，還可以采取現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)的方式，主要是對(duì)震動(dòng)、聲響等進(jìn)行觀測(cè)。主要的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法有：鉆屑法或巖心餅化法、位移測(cè)試法、地球物理法、溫度變化法、統(tǒng)計(jì)法等。

2.施工階段的主要對(duì)策：噴水或鉆孔注水促進(jìn)圍巖軟化、超前應(yīng)力解除法、開(kāi)挖方式的合理選擇、巖體暴露的時(shí)間及面積需要減少。還要注意圍巖支護(hù)加固措施的選擇，要保證其科學(xué)性、合理性，主要對(duì)策為：鋼筋網(wǎng)噴混凝土加固、噴混凝土或鋼纖維噴混凝土加固、格柵鋼架加固等，在必要時(shí)需應(yīng)用超前支護(hù)。

（二）解決采空區(qū)塌陷的有效對(duì)策

一是充填復(fù)墾法:這種方法是最常用的一種治理地下金屬礦區(qū)采空區(qū)塌陷的對(duì)策。主要是利用充填材料來(lái)填充塌陷部位，只有具備充足的無(wú)污染充填材料才能解決好塌陷部位的復(fù)墾問(wèn)題以及礦山固體廢物處理的問(wèn)題，該方法能夠產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。二是支撐法：采空區(qū)由礦柱或支架等做支撐，目的是防止危險(xiǎn)變形的發(fā)生。三是崩落法：該方法通過(guò)深孔爆破來(lái)崩落采空區(qū)圍巖，同時(shí)對(duì)采空區(qū)進(jìn)行合適的填充。

（三）完善坑道的排水系統(tǒng)

進(jìn)行坑道開(kāi)采的過(guò)程中，需要對(duì)坑道進(jìn)行必要的加固及支護(hù)，以免因礦頂出現(xiàn)坍塌而造成嚴(yán)重危害。另外，對(duì)坑道內(nèi)的排水系統(tǒng)要加強(qiáng)完善，從根本上避免發(fā)生涌水事故。

（四）加大政府對(duì)金屬礦山開(kāi)采的監(jiān)理力度

一是在管理方面要加大力度，建立一套有效的礦山開(kāi)采地質(zhì)管理體系。同時(shí)還要頒布相關(guān)的法律法規(guī)來(lái)嚴(yán)格的規(guī)范礦山企業(yè)的各項(xiàng)開(kāi)采操作，定期對(duì)企業(yè)管理人員進(jìn)行相關(guān)法律知識(shí)的宣傳和培訓(xùn)，引導(dǎo)他們積極遵守規(guī)范。二是政府必須要重視起監(jiān)督管理工作，可以成立一個(gè)獨(dú)立的監(jiān)管部門，管理和監(jiān)督礦山企業(yè)的各項(xiàng)地下金屬礦山開(kāi)采工作，必要時(shí)還應(yīng)該對(duì)實(shí)地工況進(jìn)行抽查，及時(shí)指出開(kāi)采過(guò)程中存在的具體問(wèn)題，并督促礦山企業(yè)做出及時(shí)的改進(jìn)。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，由于地下金屬礦山開(kāi)采中會(huì)對(duì)地質(zhì)環(huán)境造成破壞，引起一些災(zāi)害。所以，相關(guān)部門應(yīng)該根據(jù)當(dāng)前地下金屬礦山開(kāi)采的現(xiàn)狀，采取有針對(duì)性的對(duì)策進(jìn)行治理，并不斷完善治理對(duì)策。