礦山地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及防治措施

王 明，李 廣

（湖南省核工業(yè)地質(zhì)局三一一大隊(duì)，甘肅 蘭州 730000）

當(dāng)前我國(guó)礦山開(kāi)采工作實(shí)施規(guī)模正在不斷擴(kuò)張，很多地區(qū)都在進(jìn)行大規(guī)模的礦山開(kāi)采工作，進(jìn)一步提高我國(guó)礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)工作效率，同時(shí)推動(dòng)整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速向前發(fā)展。但是由于礦山開(kāi)發(fā)工作過(guò)程中，所涉及到的地質(zhì)條件類(lèi)型相對(duì)比較復(fù)雜，并且經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生各種礦山地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題，對(duì)整個(gè)礦山開(kāi)采工作產(chǎn)生了較大的安全影響。礦山地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題的產(chǎn)生，主要是因?yàn)槟承┑貐^(qū)礦山開(kāi)發(fā)程度過(guò)大，造成礦山生態(tài)地質(zhì)環(huán)境惡化，進(jìn)而產(chǎn)生各種不同類(lèi)型的礦山地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題。其中，主要包含地質(zhì)崩塌、地質(zhì)滑坡、泥石流、地面沉降以及地面裂縫等各種災(zāi)害問(wèn)題。在近幾年的發(fā)展過(guò)程中，隨著我國(guó)礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)工作力度不斷上漲，礦山地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生頻率也在日漸上升，尤其是針對(duì)地下礦山開(kāi)采工作，對(duì)采礦工作人員以及周?chē)用竦缴踩斐闪藝?yán)重的威脅。因此，需要針對(duì)礦山地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題展開(kāi)全面評(píng)價(jià)和分析，采取針對(duì)性的防治工作策略保證礦山開(kāi)采工作的安全性，最大限度上防止礦山地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題的產(chǎn)生。

1 礦山基本概況

湖南省礦產(chǎn)資源含量比較豐富，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)各類(lèi)礦產(chǎn)資源120多種，已經(jīng)探明的礦產(chǎn)資源有83種，探明礦產(chǎn)地1196處，發(fā)現(xiàn)各類(lèi)礦藏礦點(diǎn)6000多處。礦產(chǎn)資源的保有量位于全國(guó)首位的有8種，位居前5位的有34種。本文針對(duì)其中一處鐵礦礦山地質(zhì)條件展開(kāi)相關(guān)分析和研究，鐵礦區(qū)的開(kāi)采面積為15.56km2。該鐵礦區(qū)在開(kāi)采工作方式上屬于地下連續(xù)性開(kāi)采，鐵產(chǎn)資源可開(kāi)采標(biāo)高為400m~750m屬于小型礦山結(jié)構(gòu)。針對(duì)本次礦山開(kāi)發(fā)工作展開(kāi)全面分析和研究，結(jié)合當(dāng)?shù)貐^(qū)域的地質(zhì)條件、環(huán)境情況展開(kāi)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)工作和分析，同時(shí)提出針對(duì)性的防治工作策略來(lái)加以保障。

2 礦山地質(zhì)環(huán)境概況分析

2.1 氣象水文條件

本次礦區(qū)開(kāi)采所處地區(qū)為亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，常年氣候條件比較溫和，每年平均氣溫在16.5℃左右，陽(yáng)光充沛年平均日照量可以達(dá)到1305.5H，常年降雨量充沛，每年平均降雨量可以達(dá)到1866mm。整個(gè)礦區(qū)相對(duì)高差較大，地表位置溝谷發(fā)育完全，較長(zhǎng)的溝谷地帶當(dāng)中只存在少量的溪水，干旱季節(jié)常年會(huì)出現(xiàn)斷流問(wèn)題，雨季和發(fā)洪水過(guò)程中水體的排放速度相對(duì)較快，并且直接排放到周?chē)暮恿鳟?dāng)中[1]。

2.2 地形地貌條件

本次礦區(qū)位于構(gòu)造波石地貌區(qū)域，屬于中低山地貌區(qū)域，礦山地貌類(lèi)型構(gòu)成比較單一，并且整體地勢(shì)條件表現(xiàn)為西高東低。該區(qū)域內(nèi)部海拔的標(biāo)高范圍在756.5m~400m之間，相對(duì)高差范圍在395.5m之間，自然坡度角范圍在30°~45°之間，局部較陡的位置可以達(dá)到50°，整體的地形起伏變化相對(duì)較大，同時(shí)山體內(nèi)部局部巖體裸露植被覆蓋率大約為92.6%。

3 礦山地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)評(píng)估分析

3.1 地質(zhì)崩塌和滑坡地質(zhì)災(zāi)害

在本次礦山開(kāi)采區(qū)域范圍內(nèi)，結(jié)合礦區(qū)開(kāi)采工作的地質(zhì)條件情況，在洞口處山坡自然角范圍在30°~45°之間，后緣山坡高度相對(duì)較大，在前期的礦山開(kāi)采過(guò)程中形成了一處寬度，大約在3m~6m，高度范圍在3m~8m，自然坡角范圍在70°~86°的巖土質(zhì)邊坡條件。在礦山開(kāi)采工作中，通過(guò)人工切割形成坡形較陡的臨空面結(jié)構(gòu)，并且后緣山坡較多、高度相對(duì)較大，同時(shí)在自身的重應(yīng)力、礦山開(kāi)發(fā)工作過(guò)程中的施工機(jī)械振動(dòng)、爆破作業(yè)等各項(xiàng)因素影響條件下會(huì)引發(fā)地質(zhì)崩塌、地質(zhì)滑坡等各種地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題，并且實(shí)際的崩塌規(guī)模小于150m3。因?yàn)樵诘V山開(kāi)采工作中相關(guān)工作人員需要操作機(jī)器設(shè)備頻繁進(jìn)出洞口，崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題如果產(chǎn)生會(huì)對(duì)采礦設(shè)備以及工作人員的安全造成重大影響，直接影響到整個(gè)采礦作業(yè)的順利進(jìn)行，如圖1，因此，需要對(duì)采礦區(qū)域洞口邊坡位置，可能產(chǎn)生的地質(zhì)崩塌和滑坡地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題進(jìn)行全面預(yù)測(cè)，并且將其有效劃分為中等風(fēng)險(xiǎn)、危害程度中等危險(xiǎn)性中等。

圖1 礦山開(kāi)挖

3.2 采礦區(qū)域廢渣廠和表土堆放影響

采礦區(qū)域廢渣廠和表土堆放廠建設(shè)工作，可能產(chǎn)生的地質(zhì)崩塌滑坡地質(zhì)災(zāi)害。在本次礦產(chǎn)開(kāi)采工作過(guò)程中，廢渣場(chǎng)表土堆放廠將會(huì)形成高度范圍在1~3m坡度角范圍，在40°~60°之間，體積大小大約在3700m2的礦渣堆積體，主要是通過(guò)礦山開(kāi)采工作當(dāng)中形成的大量廢渣和土石材料所構(gòu)成。上述邊坡體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性相對(duì)較差，在受到外部降雨,、機(jī)械振動(dòng)等作用條件下，很容易產(chǎn)生地質(zhì)崩塌和地質(zhì)滑坡等各種災(zāi)害問(wèn)題，對(duì)周?chē)鷧^(qū)域的工作人員、運(yùn)輸車(chē)輛以及各種采礦機(jī)械設(shè)備等都會(huì)造成不同程度的影響。鑒于上述問(wèn)題并不會(huì)形成更大的堆積體，因此預(yù)測(cè)上述區(qū)段引發(fā)地質(zhì)崩塌、地質(zhì)滑坡的可能性為中等危害程度較小、危險(xiǎn)性較小[2]。

3.3 泥石流災(zāi)害

本次礦產(chǎn)資源開(kāi)采區(qū)域全年降雨量充沛，同時(shí)地形條件起伏比較明顯、坡度相對(duì)較大、溝谷深度較深，外加上殘坡基層相對(duì)比較松散，具備產(chǎn)生泥石流到環(huán)境地質(zhì)條件。在修建礦山及其相關(guān)配套設(shè)施過(guò)程中，表土層和開(kāi)拓土層以及采礦工作過(guò)程中所形成的廢渣，在洞口位置的斜坡以及沖溝區(qū)域大量堆積，堆積體的坡度相對(duì)較陡，通常范圍保持在35°~45°之間外，加上廢渣堆積體的整體結(jié)構(gòu)構(gòu)成相對(duì)比較松散穩(wěn)定、系數(shù)偏低、防沖刷能力相對(duì)較弱，為泥石流災(zāi)害的產(chǎn)生提供了必要的條件。因此，在遇到外部環(huán)境產(chǎn)生強(qiáng)降雨天氣環(huán)境下，地下排泄區(qū)域的地下水整體排量增大，空氣、水體壓力進(jìn)一步增強(qiáng)，地面山洪持續(xù)爆發(fā)，在地表水的沖刷以及地下水的快速滲透條件下，可能會(huì)造成堆放的堆積體積不飽和和產(chǎn)生流動(dòng)，進(jìn)而會(huì)引發(fā)比較嚴(yán)重的泥石流地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題。泥石流地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題的產(chǎn)生，會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)貐^(qū)域的水土資源以及生態(tài)環(huán)境造成非常嚴(yán)重的影響，會(huì)對(duì)河流形成嚴(yán)重的堵塞與污染，破壞人們的居住環(huán)境，并且也會(huì)對(duì)附近居民以及交通通行安全造成非常嚴(yán)重的影響。預(yù)測(cè)本次開(kāi)采工作過(guò)程中引發(fā)泥石流，地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題的可能性為中等，危害程度為中等，危險(xiǎn)性為中等[3]。

3.4 采空區(qū)域的地面塌陷問(wèn)題

隨著礦山開(kāi)采工作的不斷進(jìn)行，礦山內(nèi)部將會(huì)逐漸形成一定的采空區(qū)域，為不穩(wěn)定性巖體提供出了重要的臨空面，礦區(qū)上部結(jié)構(gòu)的巖石條件受力平衡會(huì)受到破壞，同時(shí)在重力作用條件下，礦體上方的地表巖層土體結(jié)構(gòu)可能會(huì)出現(xiàn)向下陷落問(wèn)題，進(jìn)而引發(fā)采空區(qū)域地面產(chǎn)生嚴(yán)重塌陷情況。如圖2，為了實(shí)現(xiàn)更加客觀的評(píng)估采空區(qū)域地面產(chǎn)生塌陷問(wèn)題的影響程度，相關(guān)工作人員，通過(guò)對(duì)采空區(qū)域的跨落帶高度、導(dǎo)水縫隙帶高度進(jìn)行全面估算和分析，所得出的結(jié)果為采空區(qū)域的地表塌陷評(píng)價(jià)工作提供出了必要的參照和基礎(chǔ)。通過(guò)全面預(yù)測(cè)和分析得出本次采礦活動(dòng)地帶引發(fā)采空區(qū)域地面塌陷問(wèn)題的可能性相對(duì)較小、危害程度較低、危險(xiǎn)性較小。

圖2 地面塌陷問(wèn)題

4 礦山地質(zhì)災(zāi)害防治工作策略

有效結(jié)合本次礦山開(kāi)采工作的實(shí)際情況，結(jié)合當(dāng)?shù)貐^(qū)域的地質(zhì)條件特點(diǎn)，針對(duì)不同類(lèi)型的地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題，采取針對(duì)性的防治策略具體如下。

4.1 崩塌滑坡地質(zhì)災(zāi)害防治策略

在容易產(chǎn)生地質(zhì)滑坡和崩塌的洞口位置，對(duì)邊坡的危險(xiǎn)巖石條件進(jìn)行有效清理，并且直接運(yùn)輸?shù)綇U渣場(chǎng)當(dāng)中進(jìn)行設(shè)防。通過(guò)使用混凝土支護(hù)洞口的方法，有效保證整個(gè)洞口結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。針對(duì)本次礦體結(jié)構(gòu)展開(kāi)重點(diǎn)防治工作，開(kāi)采標(biāo)高和當(dāng)?shù)厍治g到基準(zhǔn)面之間保持接近，同時(shí)支護(hù)平洞口范圍以?xún)?nèi)10m地段，剩余支護(hù)洞口范圍內(nèi)5m地段。砌筑墻體的厚度為0.3m，洞口上部寬度為2.5m，下部寬度為2.4m，高度為2m[4]。

4.2 廢渣場(chǎng)和表土堆放場(chǎng)邊坡加固處理

在廢渣場(chǎng)和表土堆放場(chǎng)邊坡加固處理工作中，在采礦活動(dòng)的陸續(xù)進(jìn)行，廢渣的產(chǎn)生量逐漸上升，適當(dāng)?shù)臄U(kuò)大廢渣場(chǎng)面積，有效減小廢渣堆積的高度，以此進(jìn)一步減緩廢渣場(chǎng)的坡度大小。

4.3 泥石流地質(zhì)災(zāi)害防治工作策略

在廢渣場(chǎng)和表土堆放場(chǎng)的下游破角位置修建攔渣墻結(jié)構(gòu)，同時(shí)墻體頂部修建排水溝，閉坑之后對(duì)于其中剩余的廢渣進(jìn)行徹底清理，同時(shí)進(jìn)行植物固化處理，有效減少可流動(dòng)性的廢渣總量，切斷泥石流地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題的產(chǎn)生根源，避免泥石流地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題，對(duì)整個(gè)礦區(qū)開(kāi)采工作形成不良影響[5]。

4.4 采空區(qū)與地面下沉防治工作策略

對(duì)礦山地下采空區(qū)域進(jìn)行充分填充，以此來(lái)有效保證內(nèi)部不會(huì)存在大面積的臺(tái)空現(xiàn)象，同時(shí)在洞口位置修建，厚度為1m的漿砌石墻進(jìn)行封堵處理，封堵工作完成之后需要在洞口邊坡上下位置各種植一排爬山虎，同時(shí)通過(guò)使用各種監(jiān)測(cè)手段以及警示策略，對(duì)預(yù)測(cè)地面產(chǎn)生沉陷范圍進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)和控制，進(jìn)一步提高采空區(qū)域的地面塌陷程度。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)礦山種類(lèi)相對(duì)比較復(fù)雜，分布地區(qū)較廣、規(guī)模偏小、基礎(chǔ)穩(wěn)定性相對(duì)較差，在礦山開(kāi)采工作過(guò)程中，由于受到技術(shù)管理以及經(jīng)濟(jì)效益等多方面因素的影響，在礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)工作中，所產(chǎn)生的各種安全隱患問(wèn)題非常嚴(yán)重，地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題會(huì)頻頻出現(xiàn)。而礦山地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全造成直接威脅，同時(shí)也直接影響到整個(gè)社會(huì)的長(zhǎng)遠(yuǎn)可持續(xù)性發(fā)展。因此，需要在礦山開(kāi)采工作的過(guò)程中，針對(duì)礦山地質(zhì)條件災(zāi)害問(wèn)題展開(kāi)全面評(píng)估和分析，并且根據(jù)不同類(lèi)型的地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題，提出針對(duì)性的防治工作策略，最大限度上消除和減少不必要的地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題出現(xiàn)，保證整個(gè)礦山開(kāi)采工作的安全性和穩(wěn)定性。