礦山地質(zhì)災(zāi)害的成因及預(yù)防對(duì)策

李 野，王海舟

（1.四川省煤田地質(zhì)局一四一隊(duì)，四川 德陽(yáng) 618000；2.寶雞西北有色七一七總隊(duì)有限公司，陜西 寶雞 721000）

礦山開(kāi)采會(huì)產(chǎn)生大量的廢石棄土，廢棄土渣，長(zhǎng)時(shí)間堆放在礦區(qū)內(nèi)收到水文、氣候、巖土力學(xué)等因素的影響，在降雨量集中的季節(jié)，非常容易誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害；礦山地質(zhì)災(zāi)害具有較大的破壞性，速度快，發(fā)生突然等特點(diǎn)，對(duì)周?chē)藗兊纳钤斐蓢?yán)重的影響，例如：生活場(chǎng)所，道路，基礎(chǔ)設(shè)施，農(nóng)田等，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成人員傷亡事故，因此相關(guān)部門(mén)需深入分析礦山地質(zhì)災(zāi)害的成因，進(jìn)而總結(jié)出幾點(diǎn)有效的應(yīng)對(duì)策略，盡最大可能減少地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生率，降低災(zāi)害所造成的危害。

1 礦山地質(zhì)災(zāi)害主要特征

第一、人為性。人為性是礦山地質(zhì)災(zāi)害的最主要特征，也就是礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)人為活動(dòng)，若在開(kāi)采過(guò)程中將松散的雜物堆積在溝谷中，就會(huì)增大溝床縱坡降比，對(duì)于此種問(wèn)題若未給予有效的疏導(dǎo)，大量堆積的雜物勢(shì)必為地質(zhì)災(zāi)害的形成提供物質(zhì)基礎(chǔ)，不僅增加了災(zāi)害發(fā)生率，也增加了地質(zhì)災(zāi)害的危害性[1]。第二、污染性。不同于普通地質(zhì)災(zāi)害，污染性是礦山地質(zhì)災(zāi)害的獨(dú)有特征，這是由于金屬礦山開(kāi)采排放的廢石、貧礦、尾礦渣中，也會(huì)含有一定量的重金屬元素，而這些廢棄礦渣形成的地質(zhì)災(zāi)害必然會(huì)污染河流，造成水源地污染，誘發(fā)社會(huì)問(wèn)題。第三、發(fā)生頻率高。通常礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生一次，溝谷內(nèi)原有物質(zhì)被搬運(yùn)出去，短時(shí)間內(nèi)無(wú)法形成物源就很難再次發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。但因礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的差異性，只要礦山開(kāi)采活動(dòng)持續(xù)進(jìn)行，廢棄土渣不斷產(chǎn)生，就會(huì)在短時(shí)間內(nèi)形成二次地質(zhì)災(zāi)害。此外，廢棄土渣的凝聚力較小，如果受到外力沖擊，就會(huì)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。第四、可控性。雖然地質(zhì)災(zāi)害的危害性較大，但礦山地質(zhì)災(zāi)害不同于其他地質(zhì)災(zāi)害，只要控制源頭，將廢棄土渣堆放在合理的場(chǎng)所，控制山體的穩(wěn)定性等就可有效控制災(zāi)害的發(fā)生。

2 礦山地質(zhì)災(zāi)害的成因

2.1 地形地貌

礦山地質(zhì)災(zāi)害的形成主要因素之一，地形地貌，當(dāng)?shù)匦螢槎盖偷貏?shì)，高山溝壑，落差較大的溝床縱坡，這種地形地貌更容易匯集大量的水。一般情況下，地質(zhì)災(zāi)害形成的地形地貌包括三個(gè)區(qū)域：形成區(qū)域、流通區(qū)域、堆積區(qū)域。通常形成區(qū)域?yàn)樯嫌螀^(qū)域，多為三面環(huán)山條件，有一面出口，而周邊山高坡陡，具有廣闊的區(qū)域，進(jìn)而容易形成大量的物源，利于集水，為地質(zhì)災(zāi)害的形成創(chuàng)造了條件[2]。流通區(qū)域主要分布在中游，屬溝壑峽谷，具有較大的縱坡，可導(dǎo)致堆積物快速直瀉；堆積區(qū)域多為平坦的地勢(shì)，開(kāi)闊的平原，為堆積物提供了存在場(chǎng)所。

2.2 結(jié)構(gòu)松散的堆積物

礦山開(kāi)采勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生大量土體堆積，當(dāng)夏季雨量豐沛時(shí)，雨水滲入土體之間，其相互約束力不斷下降，當(dāng)雨水滲入飽和時(shí)，土體之間的作用力就會(huì)消失，進(jìn)而產(chǎn)生孔隙水，隨著孔隙水的不斷增加，壓力也會(huì)增大，土體迅速膨脹。此外，礦山開(kāi)采還會(huì)留下較大的采空區(qū)，且圍巖松動(dòng)，容易發(fā)生陷落、巖體移位、裂縫等問(wèn)題，進(jìn)一步形成大規(guī)模的落石和崩塌，為地質(zhì)災(zāi)害的形成提供了豐富的固體物質(zhì)。相關(guān)研究指出，每年每平方公里的巖石山坡上產(chǎn)生超過(guò)1200立方米的巖石破碎物，聚集量增加就會(huì)進(jìn)一步引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害[3]。而一個(gè)普通規(guī)模的礦山每年的堆積物都可能達(dá)到數(shù)十萬(wàn)、數(shù)百萬(wàn)立方米，因此這也是形成地質(zhì)災(zāi)害的主要因素之一。

2.3 水動(dòng)力

第一、水滲入巖體和土體中，降低其摩擦系數(shù)，促使巖石土體更容易滑坡。第二、促使固體物質(zhì)飽和液化。水的沖擊力是地質(zhì)災(zāi)害爆發(fā)的動(dòng)力。雨季的到來(lái)使廢棄礦渣充分吸收水分，即使不遇到暴雨，在土體飽和后，也會(huì)出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害。此外，礦區(qū)生活排水，促使水與土相結(jié)合，為礦山地質(zhì)災(zāi)害的形成創(chuàng)造了動(dòng)力條件。

3 預(yù)防礦山地質(zhì)災(zāi)害的有效策略

3.1 對(duì)露天礦山地質(zhì)災(zāi)害的防治

露天礦山主要是對(duì)埋藏較淺的礦體進(jìn)行開(kāi)采，僅將礦體上部巖石剝離，進(jìn)而從敞露的礦體上直接開(kāi)采的方式。通?；潞捅浪锹短斓V山的主要問(wèn)題，但在特殊情況下也會(huì)產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害。例如：馬鋼南山鐵礦，其是我國(guó)最大的露天采礦場(chǎng)，廢棄面積超過(guò)100萬(wàn)平方米，礦山的地形地貌都發(fā)生了極大的變化，因此非常容易形成地質(zhì)災(zāi)害。針對(duì)露天礦山地質(zhì)災(zāi)害的防治，可主要依據(jù)地質(zhì)災(zāi)害的形成和邊坡穩(wěn)定性制定防治措施：第一、排導(dǎo)措施。排導(dǎo)也就是將排水溝設(shè)置在邊坡上，提高邊坡的排水效果，以便在降雨量較大時(shí)能夠及時(shí)排除降水；在邊坡前拋石、修建鋼筋混凝土排管、修設(shè)石籠等，這些方法都可有效的實(shí)現(xiàn)排水目的。排導(dǎo)工程的重點(diǎn)是對(duì)礦山地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)生區(qū)域?qū)嵤┯行Э刂?，例如：控制其流向，流速，堆積區(qū)域等，保護(hù)了敏感區(qū)域、構(gòu)筑物不受災(zāi)害的影響。第二、攔擋措施。攔擋工程是用以控制組成山體滑動(dòng)固體物質(zhì)和雨洪徑流，削弱水流量，下泄總量和能量，減少水流對(duì)下流工程的沖刷、撞擊和淤積等危害的工程設(shè)施，其主要目的是削弱地質(zhì)災(zāi)害。如果是新開(kāi)發(fā)礦山項(xiàng)目，在實(shí)施攔擋工程時(shí)要以預(yù)防為主，先擋后棄為原則，科學(xué)布置攔擋措施。如果是已建項(xiàng)目，為了確保廢棄土渣的穩(wěn)定性及塌方和碎落，必須依據(jù)渣場(chǎng)地形條件，采取分級(jí)削坡，防洪排水，攔擋防護(hù)措施。例如：廢棄渣場(chǎng)在山坡坡面上，應(yīng)在周邊設(shè)置擋渣墻、截水溝；棄渣場(chǎng)如果位于河道灘地旁邊，需在靠河道一側(cè)設(shè)置攔渣堤。

3.2 地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)設(shè)置

地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的范圍相對(duì)而言比較廣泛，同時(shí)具有突發(fā)性和地點(diǎn)不確定性，因此對(duì)全部災(zāi)害地點(diǎn)采取基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)防治方法是不可行的。這就需要完善基礎(chǔ)設(shè)施防治的同時(shí)，配合相關(guān)部門(mén)，建立健全的預(yù)警撤離系統(tǒng)等非工程措施。非施工防治主要注意以下幾點(diǎn)：建立健全泥沙災(zāi)害信息系統(tǒng)；確保人們熟知礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生地點(diǎn)；深入研究并應(yīng)用預(yù)警和疏散體系；制定泥沙災(zāi)害防治法。礦山地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生也具有一定的季節(jié)性，易發(fā)生于暴雨、長(zhǎng)時(shí)間降雨的季節(jié)。這就需要在雨季加強(qiáng)對(duì)礦山地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查、跟蹤、預(yù)警、應(yīng)急等工作的處理，主管部門(mén)應(yīng)將責(zé)任落實(shí)到個(gè)人，杜絕不作為行為發(fā)生。

3.3 加強(qiáng)礦山管理工作

礦山管理工作主要包含：做好資源開(kāi)發(fā)計(jì)劃、優(yōu)化開(kāi)采方式方法、管理好廢棄固體、疏導(dǎo)溝谷等。減少礦山地質(zhì)災(zāi)害最好的辦法就是開(kāi)發(fā)前做好規(guī)劃，在源頭上杜絕地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。依據(jù)礦區(qū)客觀條件，制定合理的開(kāi)發(fā)計(jì)劃。采取先進(jìn)的開(kāi)采方式和技術(shù)不僅可以降低資源浪費(fèi)，還能減少固體廢棄物的產(chǎn)生；同時(shí)因地制宜使用廢棄土渣，搞基礎(chǔ)建設(shè)，不僅可以提高資源利用率和經(jīng)濟(jì)效益，還能降低廢棄物的累積量，減少礦山地質(zhì)災(zāi)害的物源。礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主要原因是堆積的礦山廢棄物，因此相關(guān)部門(mén)做好固體廢棄物管理，減少?gòu)U土礦渣的堆積，也可以降低地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生概率；例如選擇開(kāi)闊的地面或平緩的坡面堆積這些廢棄物，做好堆放區(qū)的排水設(shè)施，以免廢棄物遇到水后形成粘性流體，進(jìn)而導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。此外，還可以采取欄護(hù)對(duì)廢棄物進(jìn)行管理，以免廢棄物四處散落而造成滑坡、塌陷等問(wèn)題。而疏導(dǎo)溝谷則是在礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生區(qū)域，溝谷的阻塞性，河床的寬窄都會(huì)影響到地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。因此應(yīng)定期疏導(dǎo)溝谷，保持溝谷的暢通性，在一定程度上降低礦山地質(zhì)災(zāi)害的危害及規(guī)模。

3.4 生物防治

生物防治措施的主要內(nèi)容是植被覆蓋，例如：退牧還草，退耕還林，植被恢復(fù)等。植被可以起到良好的水土保持，調(diào)節(jié)徑流的作用；對(duì)預(yù)防礦山地質(zhì)災(zāi)害有著重大意義。但缺點(diǎn)是生物防治實(shí)施緩慢，見(jiàn)效慢，同時(shí)對(duì)土層及氣候有一定的要求，在降雨量不多的地方實(shí)施起來(lái)成本較高，不過(guò)生物防治長(zhǎng)期效益還是非常理想的。礦山可依據(jù)實(shí)際情況開(kāi)展地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)措施，為了避免水土流失，恢復(fù)景觀，礦山開(kāi)采工作必須有計(jì)劃的進(jìn)行，在險(xiǎn)要地段建設(shè)攔擋滾石和飛石的設(shè)施，廢棄土渣避免亂堆亂放，統(tǒng)一堆放到開(kāi)采境界以外的廢棄土渣場(chǎng)內(nèi)；在開(kāi)采過(guò)程中，有計(jì)劃的將廢棄渣土回填到采空區(qū)，再對(duì)棄渣場(chǎng)表面進(jìn)行處理，植樹(shù)種草，以盡快恢復(fù)生態(tài)。

3.5 其他措施

搬遷避讓?zhuān)瑴系朗杩Ｒ彩穷A(yù)防礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的有效措施之一，溝道疏浚指的是對(duì)溝道內(nèi)的垃圾、障礙物進(jìn)行清除，通過(guò)疏浚提高溝道的排洪能力，避免災(zāi)害發(fā)生。而搬遷避讓則是從源頭上避免地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，減少礦山地質(zhì)災(zāi)害造成的損失，主要對(duì)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)程度進(jìn)行分析，將位于高位區(qū)域的基礎(chǔ)設(shè)施搬遷至安全地帶，再采取有效的構(gòu)筑物防護(hù)措施。

4 結(jié)語(yǔ)

礦山地質(zhì)災(zāi)害對(duì)人們的危害非常大，為了有效防止災(zāi)害的發(fā)生，減少人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失，相關(guān)部門(mén)及單位必須深入分析礦山地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的原因，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，依據(jù)礦山的實(shí)際情況制定科學(xué)有效的防治措施，通過(guò)各種方法減輕地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生率及造成的危害，確保礦山作業(yè)安全。