礦山地質(zhì)災(zāi)害勘查方法與防治措施分析

曾國(guó)星，彭文祥

（1.中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410083；2.中南大學(xué)有色金屬成礦預(yù)測(cè)與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410083）

礦山資源開采過程中，難免引起地質(zhì)災(zāi)害，地質(zhì)災(zāi)害一旦發(fā)生，不僅影響礦山正常開采，而且還會(huì)在造成不同程度的環(huán)境破壞，甚至引起人員傷亡。

因此，在礦山開采的同時(shí)，必須對(duì)礦山地質(zhì)災(zāi)害勘查及防治引起足夠的重視。

1 礦山地質(zhì)災(zāi)害主要類型與勘查方法

1.1 災(zāi)害類型

礦山地質(zhì)災(zāi)害會(huì)受到不同因素的直接或間接影響，有很多不同的類型，地面塌陷為常見地質(zhì)災(zāi)害類型之一。地面塌陷主要產(chǎn)生于開采過度的區(qū)域，因開采過度，會(huì)使山體中失去足夠支撐，或由于對(duì)礦柱的留設(shè)無法滿足要求，都有可能產(chǎn)生地面塌陷。地面一旦塌陷，將會(huì)對(duì)周圍自然環(huán)境和地表植物都造成很嚴(yán)重的影響，甚至破壞整個(gè)地質(zhì)環(huán)境，打破生態(tài)環(huán)境平衡。另外，礦山一旦過度開采，還會(huì)使山體當(dāng)中的巖體產(chǎn)生裂縫，此時(shí)受到外界自然環(huán)境直接影響，如降雨等，將會(huì)使巖體產(chǎn)生崩落。因礦山所處位置大多比較特殊，而且地質(zhì)環(huán)境也相對(duì)復(fù)雜，在山區(qū)上有很多的沙土，在降雨之后將對(duì)山體中泥沙造成很嚴(yán)重的沖刷，使大量的泥沙從山體沿向下的方向滑動(dòng)，進(jìn)而引起泥石流。當(dāng)泥石流災(zāi)害比較嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)流至公路，將公路設(shè)施沖毀，對(duì)交通運(yùn)行造成嚴(yán)重影響，同時(shí)還會(huì)威脅到附近建筑中人們的生命財(cái)產(chǎn)安全[1]。

1.2 災(zāi)害勘查

1.2.1 災(zāi)害分析

深入分析礦山地質(zhì)災(zāi)害，確定災(zāi)害類型與其誘導(dǎo)因素，并明確可能對(duì)礦山開采造成的影響。對(duì)于地面塌陷災(zāi)害，其產(chǎn)生原因包括：礦層開采后導(dǎo)致頂板下彎，使拉張應(yīng)力明顯變大；其主要誘導(dǎo)因素為：采礦區(qū)面積不斷增加，區(qū)域地下水，對(duì)礦山的穩(wěn)定性造成影響。對(duì)于滑坡災(zāi)害，其產(chǎn)生原因包括：表面嚴(yán)重風(fēng)化，巖體產(chǎn)生不同程度的破碎，割裂體發(fā)生崩塌；其主要誘導(dǎo)因素為：降雨的作用使巖石碎塊發(fā)生滑落。對(duì)于泥石流災(zāi)害，其產(chǎn)生原因包括：自然地形條件，地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為松散，地面上的植被遭到破壞，雨水大量積存；其主要誘導(dǎo)因素為：原本穩(wěn)定性較差的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，由于降雨而失去支撐，導(dǎo)致泥石流。對(duì)于水土流失災(zāi)害，其產(chǎn)生原因包括：地面上的植被遭到破壞，巖石風(fēng)化；其主要誘導(dǎo)因素為自然環(huán)境天氣。

1.2.2 地球信息技術(shù)綜合勘查

相關(guān)調(diào)查結(jié)果表明，該方法是常用的地質(zhì)災(zāi)害勘查方法，能從不同角度入手，對(duì)礦山地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行全方位勘察。對(duì)于遙感技術(shù)，通過對(duì)高層空間信息的實(shí)時(shí)接收，形成對(duì)地表進(jìn)行勘察的綜合結(jié)果。

采用遙感技術(shù)，能在最大限度上展示地質(zhì)環(huán)境與破壞情況，能直接反映出與礦山地質(zhì)情況有關(guān)的信息。通過對(duì)全球定位技術(shù)的合理應(yīng)用，能準(zhǔn)確且真實(shí)的反映出礦山中不同位置對(duì)應(yīng)的地質(zhì)情況，還能精準(zhǔn)的確定地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生位置；在此基礎(chǔ)上與遙感技術(shù)相結(jié)合還能對(duì)潛在威脅所在位置進(jìn)行調(diào)查，以此為地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防和災(zāi)害救援提供可靠的依據(jù)。地理信息技術(shù)指的是利用軟件對(duì)礦山中不同地理信息實(shí)施綜合性分析，通過動(dòng)態(tài)模擬，對(duì)可能產(chǎn)生的地質(zhì)災(zāi)害及其危害進(jìn)行動(dòng)態(tài)演示，以此在保證檢測(cè)結(jié)果真實(shí)性與準(zhǔn)確性的前提下，為礦山開采提供必要的信息支持[2]。

1.2.3 物理勘查法

高密度電法主要是根據(jù)巖石在導(dǎo)電性上存在的差異，根據(jù)導(dǎo)電變化，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生深度和廣度等進(jìn)行分析探測(cè)，以此保證實(shí)際的分析效果。

對(duì)于視電阻率甄別，它主要通過對(duì)采空區(qū)內(nèi)巖體實(shí)際穩(wěn)定性的分析，來確定是否有地質(zhì)災(zāi)害的現(xiàn)象。而瞬變電磁檢測(cè)主要通過向指定位置地下持續(xù)發(fā)送脈沖磁場(chǎng)來確定感應(yīng)渦流場(chǎng)，獲得各項(xiàng)地質(zhì)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的全面分析。另外，對(duì)淺層地質(zhì)規(guī)律進(jìn)行分析研究，能確定地震波實(shí)際傳播規(guī)律，并對(duì)地層巖石的基本性質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)災(zāi)害的全面勘查[3]。

1.2.4 水文地質(zhì)和巖土力學(xué)勘查

該方法是指對(duì)礦山周圍實(shí)際水文地質(zhì)情況與巖土力學(xué)進(jìn)行檢測(cè)分析，與此確定礦山地層各項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果，如滲透性等，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)巖石力學(xué)特征，對(duì)巖層進(jìn)行拉應(yīng)力分析，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的全面勘查，掌握與地質(zhì)災(zāi)害有關(guān)的各項(xiàng)信息，從而為災(zāi)害的預(yù)防及治理提供可靠信息支撐。

2 礦山地質(zhì)災(zāi)害防治措施

某縣地處XXX,是生態(tài)縣和旅游縣，同時(shí)也是國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)生態(tài)功能區(qū)。該縣礦產(chǎn)資源豐富，現(xiàn)有16種礦產(chǎn)，包括能源礦產(chǎn)、黑色金屬礦產(chǎn)、有色金屬礦產(chǎn)、貴金屬礦產(chǎn)和非金屬礦產(chǎn)。長(zhǎng)時(shí)間的采礦極大的促進(jìn)了該縣經(jīng)濟(jì)發(fā)展，但也帶來了環(huán)境問題，產(chǎn)生了不同類型和不同程度的地質(zhì)災(zāi)害，這是環(huán)境保護(hù)工作與生態(tài)文明建設(shè)所不允許的，防治地質(zhì)災(zāi)害成為現(xiàn)階段的當(dāng)務(wù)之急，主要采用以下保護(hù)性措施與工程措施。

2.1 保護(hù)性措施

（1）對(duì)礦山開發(fā)的布局進(jìn)行合理優(yōu)化，不斷嚴(yán)格礦山的準(zhǔn)入條件，關(guān)閉已經(jīng)不能達(dá)標(biāo)的礦山，并對(duì)礦權(quán)實(shí)施相應(yīng)的調(diào)整，盡量做到集中設(shè)置。高度重視治理式開發(fā)，積極引導(dǎo)企業(yè)進(jìn)行自主合并，以盡快形成完善的產(chǎn)業(yè)鏈。另外，還要對(duì)資產(chǎn)資源總量進(jìn)行嚴(yán)格控制，使資源的開采和使用能夠達(dá)到平衡[4]。

（2）建設(shè)示范工程，加大力度提倡和建設(shè)具有示范作用的礦山，在以點(diǎn)帶面的基礎(chǔ)上，全面開展地質(zhì)環(huán)境保護(hù)。其主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：其一，廢水處理；其二，廢渣無害化處理；其三，土地復(fù)墾；其四，災(zāi)害綜合治理。

（3）不斷引進(jìn)新技術(shù)和新方法，在切實(shí)提高礦產(chǎn)資源實(shí)際開采回采率的基礎(chǔ)上，盡可能減少對(duì)地質(zhì)環(huán)境造成的不利影響與破壞，以保障開采安全，防止地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

2.2 工程措施

2.2.1 高邊坡治理

高邊坡的巖性以大理石和花崗巖為主，其整體穩(wěn)定性相對(duì)良好，然而，在風(fēng)化作用持續(xù)影響下，有可能產(chǎn)生局部失穩(wěn)的現(xiàn)象。對(duì)此，可通過臺(tái)階狀削坡來處理，臺(tái)階的寬度為3m，高度在10m～15m范圍內(nèi)，坡度為50°左右。臺(tái)階外側(cè)還需使用漿砌塊石砌筑擋土埂，同時(shí)在與底部相距10cm的位置，按照5m～10m的間隔距離設(shè)置排水孔。完成以上施工后開始覆土，其厚度按30cm控制，注意在內(nèi)側(cè)的30cm范圍內(nèi)不覆土，將其作為排水溝。在植被選擇方面，應(yīng)選擇適宜在當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)的類型。除此之外，在坡后緣的5m～10m范圍內(nèi)，應(yīng)根據(jù)地形條件進(jìn)行截水溝的開發(fā)，以引離水，避免對(duì)坡面造成沖刷；同時(shí)還應(yīng)進(jìn)行防護(hù)網(wǎng)加設(shè)，避免落石與行人墜落[5]。

2.2.2 廢渣堆治理

廢渣堆的組成部分以碎石土為主，其堆積坡度較大，通常不小于40°，而且穩(wěn)定性也很差，很有可能產(chǎn)生垮塌。對(duì)于廢渣堆，可采用臺(tái)階狀降坡的方式進(jìn)行處理，將邊坡的坡度控制在30°左右，臺(tái)階的寬度根據(jù)地形條件確定，而臺(tái)階的高度通常為8m。在堆渣的前緣，還應(yīng)采用漿砌塊石進(jìn)行擋墻砌筑，以進(jìn)一步保證渣堆的穩(wěn)定性。完成渣堆的治理施工后，需在其表面覆蓋一層30cm的土，并對(duì)橫縱方向的排水溝進(jìn)行完善[6]。

2.2.3 采坑與工業(yè)廣場(chǎng)治理

首先將廣場(chǎng)上的設(shè)備與廠房拆除，并挖除地基與水泥路面；回填并整平廣場(chǎng)，回填物采用廢渣堆清理過程中產(chǎn)生的土石方，在回填時(shí)坡度按照20°控制，對(duì)于回填的厚度，應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地差異適當(dāng)調(diào)整，使整體達(dá)到平緩。

在回填和整平完成后進(jìn)行覆土，其厚度一般為30cm，最后進(jìn)行植物的種植。另外還要做好對(duì)排水溝的規(guī)劃和設(shè)置，尤其是在坡頂處，當(dāng)有沖溝發(fā)育時(shí)，適當(dāng)增加排水溝的尺寸。

3 結(jié)束語

綜上所述，礦山開采中難免發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，而且礦山地質(zhì)災(zāi)害有很多類型，不同類型地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生原因完全不同，需在實(shí)際工作中進(jìn)行全面且統(tǒng)一的勘查，采用適宜的勘查方法。最后即可根據(jù)勘查結(jié)果采用適宜的措施防治。