采礦工藝對(duì)礦區(qū)周邊地質(zhì)環(huán)境的影響研究

馮 勇

（北方銅業(yè)銅礦峪礦，山西 運(yùn)城 043700）

在社會(huì)發(fā)展的過(guò)程中，礦產(chǎn)一直都是生產(chǎn)建設(shè)的重要資源。但采礦屬于高危職業(yè)，一旦安全設(shè)施不到位或采礦操作不規(guī)范就容易造成安全事故，安全問(wèn)題一直威脅采礦人員的生命安全。采礦工藝不僅會(huì)造成安全問(wèn)題，處理不當(dāng)對(duì)礦山周?chē)沫h(huán)境也會(huì)造成不小的影響[1]。

現(xiàn)在大部分礦山公司的采礦工藝使用的都是傳統(tǒng)的采礦手段，因?yàn)橛辛硕嗄甑氖褂媒?jīng)驗(yàn)，技術(shù)比較成熟，只要依照礦山的特點(diǎn)進(jìn)行采礦方式的選擇，基本不會(huì)出現(xiàn)安全問(wèn)題，但是很多傳統(tǒng)的采礦方式并不注重生態(tài)環(huán)保，會(huì)對(duì)周遭環(huán)境造成不可逆轉(zhuǎn)的破壞，因?yàn)椴傻V工藝的復(fù)雜性很多技術(shù)操作起來(lái)比較復(fù)雜，還需要借助機(jī)械才能完成，大型機(jī)械在工作的過(guò)程中會(huì)造成地表的破壞和植被的損毀。因此，對(duì)采礦工藝對(duì)礦區(qū)周邊地質(zhì)環(huán)境的影響問(wèn)題進(jìn)行研究，有助于后續(xù)的補(bǔ)救工作。

1 采礦工藝的具體操作方式

常見(jiàn)的基本采礦方式按照礦產(chǎn)的不同可分為六種，小型的礦石可以通過(guò)支架實(shí)現(xiàn)采礦，支架的前后梁要接連在一起，然后通過(guò)支架運(yùn)送礦產(chǎn)。貴重稀有的礦產(chǎn)可以采用充填采礦的方式，首先對(duì)采礦地區(qū)的分區(qū)結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新劃分，將礦區(qū)一分為二，分別采用不同的采礦方式，采礦人員在空?qǐng)鲞M(jìn)行采礦時(shí)，開(kāi)采區(qū)域留出一半的實(shí)心的地區(qū)，在空?qǐng)龅貐^(qū)的地下搭建支護(hù)，保障采礦的順利進(jìn)行，降低礦區(qū)的塌方率[2]。

在礦山上會(huì)有許多巖石在礦區(qū)周?chē)?，在采礦的過(guò)程中可能會(huì)因?yàn)檎饎?dòng)掉落對(duì)采礦人員造成傷害，因此作業(yè)人員會(huì)使用輔助崩落設(shè)備，讓巖石在預(yù)設(shè)的時(shí)間崩落。保證周?chē)h(huán)境沒(méi)有危險(xiǎn)之后再進(jìn)行礦石開(kāi)采。提前清理危險(xiǎn)因子的方式可以降低采礦的危險(xiǎn)系數(shù)，保障采礦工人的生命安全。采礦技術(shù)機(jī)械化程度加強(qiáng)，需要的人力減少，不僅降低了人工成本，還提高了崩落的成功率，但這種崩落技術(shù)對(duì)機(jī)械的要求很高。對(duì)機(jī)械的依賴性也很強(qiáng)，礦山地區(qū)一般遠(yuǎn)離市區(qū)[3]，經(jīng)常會(huì)發(fā)生停電或信號(hào)變差的情況，在這種情況下機(jī)器就無(wú)法使用，只能停止崩落工作。還有一種主要依靠人力的崩落方式，需要人為測(cè)量距離和校對(duì)數(shù)據(jù)，因此崩落效率較慢，人為測(cè)量的過(guò)程中也可能會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)，安全系數(shù)不高。

溶浸采礦工藝技術(shù)是在采礦的過(guò)程中采用化學(xué)試劑，利用化學(xué)物質(zhì)之間的變化特征將礦產(chǎn)從固體狀態(tài)變成液體狀態(tài)。然后由專(zhuān)業(yè)的工作人員將液態(tài)礦產(chǎn)通過(guò)專(zhuān)業(yè)手段帶出來(lái)，但是由于這種采礦方式對(duì)技術(shù)的要求較高，需要采礦人員對(duì)礦產(chǎn)和化學(xué)物質(zhì)的特征都足夠了解。在采礦之前也要對(duì)采礦條件進(jìn)行勘測(cè)，在進(jìn)行化學(xué)物質(zhì)選擇的時(shí)候，既要能夠?qū)崿F(xiàn)礦產(chǎn)液化，還要盡量避免對(duì)礦區(qū)周?chē)沫h(huán)境造成污染。將選好的化學(xué)試劑運(yùn)送到地層當(dāng)中，讓其和礦產(chǎn)進(jìn)行充分的反應(yīng)實(shí)現(xiàn)液化。

液化后的礦液的運(yùn)輸變得更加便捷，也不會(huì)因體積太大對(duì)運(yùn)輸工人造成傷害?？梢蕴嵘V產(chǎn)的開(kāi)采效率?？晒┻x擇的化學(xué)藥劑很多，大部分礦產(chǎn)都能使用。

2 采礦工藝對(duì)周邊地質(zhì)環(huán)境造成的破壞

基于上述采礦工藝的操作流程，可以分析出對(duì)地質(zhì)環(huán)境造成的破壞，具體可以分為地表、水文和土地資源的破壞。

2.1 采礦工藝對(duì)地表造成的破壞

采礦工藝會(huì)導(dǎo)致地表沉降，一般礦區(qū)的中部地區(qū)沉降概率最大，在距離地表200m～400m左右的地區(qū)沉降最嚴(yán)重。礦山開(kāi)采的沉降幅度在1.3m左右，大型礦藏的開(kāi)采沉降幅度要更深，在1.5m～3.2m之間。地表沉降對(duì)周?chē)慕ㄖ飦?lái)說(shuō)是很大的安全隱患，某礦在開(kāi)采過(guò)程中地表發(fā)生0.72m的沉降，引發(fā)周?chē)乇沓霈F(xiàn)裂痕。

某大型礦山在開(kāi)采過(guò)程崩落距離計(jì)算不當(dāng)，導(dǎo)致巨石滾落導(dǎo)致周邊建筑物遭受?chē)?yán)重破壞[4]，造成千萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)損失。附近村莊在礦區(qū)沉降的影響下的民宅墻體出現(xiàn)裂痕，農(nóng)田出現(xiàn)下沉現(xiàn)象，對(duì)當(dāng)?shù)氐姆N植造成影響，距離礦山近的田地甚至也出現(xiàn)了裂縫。

如圖1所示，最大的裂縫寬度可達(dá)到1500m，長(zhǎng)度也有數(shù)百米。地下管線也遭受了不同程度的破壞，水管破裂，信號(hào)中斷，居民家中停水停電。

圖1 地表沉降造成的裂縫

地表沉降還會(huì)破壞礦井排水基礎(chǔ)設(shè)施，礦井中的積水排不出去，一旦發(fā)生強(qiáng)降雨對(duì)井下的礦工來(lái)說(shuō)就是生命威脅，排水系統(tǒng)對(duì)于農(nóng)田來(lái)說(shuō)也非常重要，在進(jìn)行農(nóng)田灌溉之后沒(méi)有排水系統(tǒng)會(huì)造成澇田，影響莊家的生長(zhǎng)。地表塌陷多發(fā)生在淺礦區(qū)，塌陷的規(guī)模大小不一，形狀也并不固定，最大的礦區(qū)塌陷范圍可達(dá)20m2，小的地表塌陷只有3m2～5m2左右。但是二者造成的危害是一樣的。地表塌陷對(duì)礦井造成的影響是最大的，使礦井失去自我保護(hù)的能力，地表水會(huì)灌入井中。南方某地區(qū)在梅雨季節(jié)礦區(qū)地表突然發(fā)生塌陷，井下的排水系統(tǒng)遭到破壞，又恰逢連綿不絕的雨季，礦井中的積水排不出去，只能停止采礦作業(yè)。后續(xù)的排水工作恢復(fù)后，由于很多積水都未排出，排水設(shè)施的排水壓力很大。最終在排水過(guò)程中排水系統(tǒng)再次癱瘓，水流不受控制的大流量流出。沖毀了當(dāng)?shù)財(cái)?shù)個(gè)河壩，河床發(fā)生坍塌，地表水再次灌入礦井之中，采礦工作再次被迫停止。

2.2 采礦工藝對(duì)水文造成的破壞

經(jīng)過(guò)調(diào)查，地下水的有害物質(zhì)含量的變化如表1所示：

表1 地下水的污染程度

礦區(qū)在暴雨天氣自身也需要排水，礦井建設(shè)得越深所需要的排水系統(tǒng)就越完善，正常規(guī)模的煤礦需要的排水量是824m3/h。如果達(dá)不到就會(huì)造成井下積水，嚴(yán)重威脅礦工的生命安全和采礦的工作進(jìn)度。

2.3 采礦工藝對(duì)土地資源造成的影響

礦山開(kāi)采工藝使用不當(dāng)對(duì)土地資源造成最為直接的影響是土壤剝離、占?jí)?、挖損等。當(dāng)原有的土壤生態(tài)環(huán)境遭到破壞，位于地表上的植被也遭到了侵占，土壤中的有機(jī)物質(zhì)含量逐漸減少，出現(xiàn)沙化問(wèn)題，而遇到極端惡劣天氣最容易出現(xiàn)水土流失災(zāi)害。開(kāi)采出礦物經(jīng)過(guò)雨水沖刷，部分含有污染性質(zhì)的金屬元素滲入土層中，造成土壤的鹽堿化。很多礦山因開(kāi)采工藝落后，完成開(kāi)采后產(chǎn)生大量廢石，堆積在礦區(qū)周?chē)?，?jīng)過(guò)的河流將廢石搬運(yùn)到其他地方，沖到農(nóng)田中會(huì)破壞莊稼的生長(zhǎng)，農(nóng)田發(fā)生沉降由平原變?yōu)樾⌒偷呐璧?，積水在農(nóng)田中不能排除，和土壤長(zhǎng)期交融變成淤泥，可利用的土壤變成沼澤。

3 結(jié)語(yǔ)

本文根據(jù)礦區(qū)的真實(shí)采礦工藝的特征，及時(shí)發(fā)現(xiàn)采礦工藝容易造成的問(wèn)題，為后續(xù)的災(zāi)害防治措施設(shè)計(jì)進(jìn)行了鋪墊。但本文篇幅有限，很多細(xì)節(jié)問(wèn)題沒(méi)有深究，希望在日后的研究中可以在本文大方向的基礎(chǔ)上進(jìn)行更加細(xì)節(jié)的研究。