淺析礦山環(huán)境地質災害問題與勘察策略分析

王海偉

河北省地礦局第三地質大隊 河北 張家口 075000

現代社會的發(fā)展與進步離不開對礦產資源的開發(fā)與利用，礦產資源是我國經濟發(fā)展的地基，同時是我國綜合國力提升的保障。但隨著社會經濟不斷發(fā)展與進步，人們對礦產資源需求逐漸加大的同時，國家對礦產資源的開采缺少相應的限制，導致煤礦開采無度，開采量和開采范圍不斷擴大，大量不可再生的煤礦資源被開發(fā)，雖然滿足了社會經濟發(fā)展所需，但對生態(tài)環(huán)境造成了不可預計的破壞，造成一系列嚴重的環(huán)境問題以及地質災害，對人們的生存環(huán)境造成威脅，不利于我國經濟可持續(xù)發(fā)展。為此，有關管理部門必須加強對礦山地質災害的重視，清楚了解地質災害的產生原因以及特點，并且制定一系列科學有效的地質勘察策略，從而為煤礦的有序開采提供堅實的保障[1]。

1 礦山環(huán)境地質災害及其特征

1.1 泥石流

泥石流是比較常見的地質災害之一，具有很大的破壞性，經常出現在礦山環(huán)境中，但對泥石流的成因進行深入分析后可以得知，泥石流也需要一定的條件才得以形成，可能導致泥石流形成的因素有如下幾點：

第一，礦山在不斷開采過程中，地質中的固體物質結構逐漸變得松散，導致出現許多廢石廢土，特別是在露天煤礦中，不斷開采會導致大量廢石從山體上剝離，從而導致泥石流的產生。第二，礦山的開采一定會對礦山周遭植被造成破壞，植被被破壞后會導致地質結構改變，當地面整體結構被破壞后，會喪失原本對降水進行調節(jié)的能力，導致降水匯流速度加快，時間縮短，導致在降水高峰期間的水流量加大，可能會對礦山中的廢石形成沖擊，最終造成泥石流等多樣地質災害產生。第三，礦山的開采不僅會造成地面條件的改變，還會對整體地形造成影響，特別是開采過程中產生的大量碎石隨意堆積至地表，導致山體陡峭程度加大，最終導致泥石流災害的發(fā)生[2]。對泥石流的治理策略也比較多樣化，可以通過工程治理、生物治理或二者相結合共同治理的方式，盡量減輕泥石流災害對生態(tài)環(huán)境帶來的負面影響。

1.2 山體滑坡

山體滑坡也是礦山地質災害中的一種常見類型，導致山體滑坡出現的因素可以在大體上分為自然因素與人為因素兩種。自然因素中，暴雨天氣是比較容易誘發(fā)山體滑坡災害的原因，山體滑坡是山體表面的堅硬巖石由上至下滑落的過程，礦山開采會導致山體表面巖石層分裂，在長期的風雨侵蝕下出現風化情況，形成軟硬程度上的差異，此時若出現暴雨、暴風等天氣，會對原本能夠保持穩(wěn)定的山體表層巖石形成影響，導致巖石向下滑落，形成山體滑坡。另一方面，由于礦山地質構造會隨著時間的變化而產生改變，在礦山地質改變的過程中，很多完整的巖石會產生破碎割裂，所形成的的破碎巖塊不具備足夠的穩(wěn)定性，會從山體上花落而造成山體滑坡。人為因素中，由于在開采之前未對相關地質結構進行勘察，在不明確礦山地質情況時就進行挖坡腳作業(yè)，導致礦山山體的應力出現改變，強大的應力直接作用于礦山圍巖，圍巖內部的能量平衡被破壞，大量彈性勢能迅速釋放，從而導致巖石大規(guī)模出現裂縫并破碎，出現山體滑坡災害[3]。除此之外，開采人員在開采過程中未按照相應規(guī)章制度進行開采，出現違規(guī)采礦現象，也會積少成多導致山體滑坡問題出現。

1.3 地表陷落

地表陷落災害是礦區(qū)周邊較為普遍的地質災害之一，其產生原因如下：有關技術人員在礦山開采工作開展前，未對開采區(qū)域進行全面深入的勘察與了解，在對礦山地質構造以及水文信息等情況缺乏掌握的條件下制定了開采計劃，導致開采計劃的科學性與合理性不強。若根據這樣的開采計劃進行煤礦開采，則會導致在技術以及開采方式上存在不合理之處，進而對礦區(qū)地質結構造成破壞，導致地質區(qū)域出現大片采空區(qū)，采空區(qū)周圍的巖石通常不會被影響，但由于巖石存在重量，與采空區(qū)上層巖石共同作用下，會使下層的巖石產生彎曲或錯位，并且采空區(qū)的巖體不具備足夠的承載能力，無法對上層結構形成良好的支撐與承載，一旦外界作用力對上層巖石的作用力超過巖石所能夠承受應力的限制，則會導致頂層巖石破裂甚至崩塌，也就是地表陷落的地質災害。地表陷落災害的產生會形成一片面積大小不等的盆地，會對礦山周圍的建筑結構造成影響，同時對周邊生態(tài)環(huán)境造成嚴重的破壞[4]。若采礦工作人員未意識到采空區(qū)可能誘發(fā)的地表陷落問題，進入礦井開展采礦作業(yè)，陷落事故發(fā)生時很可能造成人員傷亡。為此，技術人員應全面勘察礦區(qū)地質信息，對礦區(qū)地質情況有全面了解與掌握，從而制定完善合理的開采技術，避免危害采礦人員的人身安全，保障煤礦企業(yè)的經濟效益。

2 礦山環(huán)境地質災害誘發(fā)因素

2.1 疏干排水

疏干排水是煤礦開采過程中的重要工作內容之一，但疏干排水工作很容易導致地質災害產生。疏干排水指的是在煤礦開采前，工作人員必須結合采礦工作的要求，對采礦區(qū)域的地下水進行疏導排干，若排水困難還需要采用深降強排等方案，做好采礦前期的準備工作。但由于地質因素的影響，我國絕大多數煤礦的上覆層以及下伏層均有石灰?guī)r組成，石灰?guī)r結構中富含大量水分，在采礦工作的不斷推進過程中，會由于水壓值不同而產生較大的水頭差[5]。此時，煤層中受到較大壓力，若壓力積攢到一定程度時，會導致礦井中巖石出現崩塌。與此同時，礦井巖石的崩塌會導致工作面破裂，從而使大量地下水突然涌入礦井，形成礦井突水災害，對礦井中人員的生命財產造成威脅。此類問題不僅在煤層中比較易發(fā)，在其他巖體中也是常見現象。疏干排水的過程中會導致大量巖溶充水礦區(qū)的出現，造成地表塌陷，對周邊建筑的穩(wěn)定性產生印象，甚至出現裂縫或損壞。

2.2 其他因素

除上述疏干排水因素外，還存在部分其他因素同樣會誘發(fā)礦山地質災害的產生。如隨著采礦工作的深度不斷增加，開采地點的地應力會不斷發(fā)生變化，導致上部礦層或巖石層出現塌落，或在開采深處的臨空巖體中所積累的應變力突然爆發(fā)而崩落，導致巖爆現象出現。這些問題都屬于嚴重的地質災害問題，會直接影響采礦工作的安全性。并且即使對地質信息進行勘察也無法完全避免這類災害的出現，只能利用相應的措施降低此類災害的影響范圍，減少影響程度。此外，隨著采礦工作不斷發(fā)展，礦井中存在數量眾多的采空區(qū)，若在采礦工作完成后未進行采空區(qū)處理，會導致大量廢土、廢料、廢水無處可排，造成嚴重的生態(tài)環(huán)境破壞。

3 礦山地質災害的勘察策略分析

3.1 3S技術

3S技術包括GPS技術、RS技術以及GIS技術，是科學技術飛速發(fā)展而帶來的勘察技術，將這一技術在礦山地質災害勘查中應用，能夠大大提高勘察結果的直觀性，幫助有關技術人員更快預見到礦山中可能出現的地質災害問題，并進行災害治理。其中GPS技術也就是全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)，將新型GPS技術與導航技術和通訊技術相結合從而實現實時測量。RS技術就是遙感技術，通過在高空或外層空間中接受地表地理信息的電磁波，并給將其傳輸至地面進行處理，可以快速對地面進行掃描以及測繪。許多礦山地質災害均是由于礦山表層地質結構變化而引起的，因此運用RS技術可以綜合分析礦山區(qū)域的礦體樣本，從而了解礦產資源分布以及地質情況，避免出現盲目開采的情況。GIS也就是地理信息系統(tǒng)，是多種技術的集合，可以對地質數據信息進行采集、儲存、計算、分析、建模。將3S技術運用至礦山地質災害勘察中，可以大大提高勘察結果的精準度，使勘察工作的效率得到全民提高，便于工作人員隨時掌握礦山環(huán)境地質情況，在分析后制定正確的決策，使礦山地質勘查工作更加具備科學性依據。此外，3S技術可以監(jiān)測礦山區(qū)域天氣情況，在暴風、暴雨等惡劣天氣出現前提前進行預警，加強采礦工作的安全管理，還能對礦山周圍的生態(tài)環(huán)境情況進行勘察，避免由于煤礦開采所造成的嚴重環(huán)境污染，提高后續(xù)環(huán)境治理工作的效率。

3.2 水文地質與巖土力學測試

水文地質與巖石力學測試是對礦山環(huán)境地質災害的勘察中最為普遍使用的方法，水文地質測試中主要包括對礦山地質中的水質進行檢測、淋濾模擬實驗、含水層滲透測試以及有害物質檢測等等。而巖土力學測試中主要包括原位力學測試以及礦山巖石物理性質的檢測。在水文地質與巖石力學測試的開展過程中，需要嚴格遵循相關測試要求，從而加強礦山環(huán)境地質信息判斷的準確性。技術人員可以結合測試結果對礦山環(huán)境中的地質結構進行模擬，若其結構比較穩(wěn)定，則地質災害的發(fā)生率相對較低，若結構中存在的不穩(wěn)定因素較多，則比較容易產生地質災害。因此，根據礦山開采的實際情況，定期對水文地質與巖石力學進行測試，有利于對礦山環(huán)境地質結構的穩(wěn)定性判斷，及時對可能發(fā)生的地質災害進行預防，從而減少地質災害為煤礦企業(yè)帶倆的損失，推動煤礦順利開采。

3.3 礦體物探勘察

近年來不斷發(fā)展與創(chuàng)新的物探勘察技術也能夠在礦山地質勘察中得到看良好應用，許多企業(yè)已經引入物探勘察技術，并且在對其實際應用的過程中取得了較高的勘察成效?，F階段礦山物探勘察中所主要使用的方法有以下幾種：第一，電法勘探技術，主要對巖石的導電性等指標進行檢測并對比，結合地質構造的規(guī)律進行相應的判斷，從而確定礦體結構的具體情況。電法勘探技術通過檢測巖石中的電阻率，及時發(fā)現磁場異常等現象，在深度檢測后確定礦體的深度以及走勢等信息[6]。第二，磁法勘探技術，通過對巖石的磁性進行檢測并對比，從而判斷碳層中所中存在的礦物信息，這是由于不同礦石的成分、密度存在差異，導致不同礦體產生不同的磁場，對這種差異性進行運用，能夠有效檢測出地質中的不同礦產。第三，重力法勘探技術，這種方法通過對巖石、礦物、土壤的密度進行檢測，從而分析出不同類型礦物之間的重力振動差異，加以分析后可以準確判斷礦體的位置和深度，明確該區(qū)域地質構造。應用物探勘察技術，可以有效確定礦山的煤礦分布與地質信息，從而對可能產生的地質災害問題進行規(guī)避，提高煤礦開采的效率以及安全性。

3.4 其他方法

隨著近年來科學技術不斷創(chuàng)新與發(fā)展，人們逐漸意識到煤礦資源對國家發(fā)展不可替代的重要作用，也對礦山環(huán)境地質災害問題給予了高度的重視，許多礦山地質災害勘察策略應運而生，并且出現一系列預防方法，除上述幾種常見勘察策略外，還有地球化學勘查法、淺層反射法等等。地球化學勘查法可以對礦山周邊的生態(tài)環(huán)境污染情況進行監(jiān)測，在發(fā)現污染情況后及時查明污染原因、污染源頭以及污染機制，對礦山周邊生態(tài)環(huán)境的保護發(fā)揮重要作用。淺層反射法能夠將地質中不同層次截面的起伏直觀展示出來，滿足技術人員對礦山深層地質中的隱蔽斷層結構進行勘察的需求，從而使技術人員對礦山采空區(qū)的判斷更為準確，避免由于礦山采空區(qū)陷落或崩塌而造成的安全事故，保障煤礦企業(yè)的經濟效益。

4 加強對礦山地質環(huán)境保護的建議

做好礦山地質環(huán)境對提升礦山地質資源的利用率具有重要的作用，所以我國必須采取措施保護礦山地質環(huán)境。首先，我國要加強對礦山地質勘察隊伍的建設，礦山地質勘察是一項十分艱巨的任務，礦山地質勘察人員在工作中會存在眾多的安全隱患，同時需要礦山地質勘察人員需要掌握工程學、地質學等相關知識，所以我國要加強礦山地質勘察隊伍建設工作，加強教育培訓，提升礦山地質勘察隊伍的整體素質，促使其做好礦山地質環(huán)境保護。其次，我國法律部門要不斷建立健全礦山地質環(huán)境保護法律法規(guī)。制度是一切工作順利進行的重要保障，沒有制度就沒有約束，對于礦山地質環(huán)境保護來說也是如此，法律部門必須制定更為完善的制度保障，這樣才能夠盡可能克服地質災害對礦山地質環(huán)境所到來的影響。最后，要健全獎勵機制。在對礦山地質環(huán)境進行保護中，對于采用新技術和新工藝的施工單位和企業(yè)要進行一定的獎勵，樹立良好的榜樣形象，鼓勵更多的施工單位采用新技術和新工藝開展施工作業(yè)，降低對礦山地質環(huán)境的破壞。保護礦山地質環(huán)境是人們義不容辭的責任和義務，我國各個部門必須聯(lián)起手來，形成一股合力，共同為礦山地質環(huán)境保護工作貢獻自己的力量，提升對礦山資源的利用程度和水平。

5 結束語

本文首先對常見的礦山環(huán)境地質災害及其特征進行了簡述，介紹了幾種煤礦開采過程中比較常見的礦山地質災害，然后分析了可能誘發(fā)這些礦山環(huán)境地質災害產生的因素，最后提出幾點礦山地質災害的勘察策略，以期為相關行業(yè)工作者形成參考，加強煤礦企業(yè)開采前對于礦山環(huán)境地質的了解，利用科學有效的勘察手段，取得準確度較高的勘察數據，對數據進行全面分析后制定完善的采礦計劃，避免盲目開采而造成地質災害的發(fā)生，提高煤礦企業(yè)的開采效率與質量，促進我國礦業(yè)得到長足、穩(wěn)定的發(fā)展。