試論磷礦礦山地質災害特征及形成機制

劉東華 施杰李

摘要：我國磷礦資源豐富，磷礦儲量位居世界第二，主要分布在我國南方地區(qū)，開采的方式有露天和地下開采兩種。在開采磷礦活動中，會改變礦山巖土體原始的受力結構，繼而引發(fā)多種地質災害，輕則影響到磷礦的正常開采，重則危及附近人群、礦工的安全。因此，對磷礦礦山地質災害的特征及形成機制的研究十分的必要，本文針對該地質災害的類型與特征進行分析，明確了其形成的機制，提出了災害防控的措施，以降低地質災害發(fā)生的概率，確保磷礦開采的安全、順利開展。

關鍵詞：磷礦礦山;地質災害;磷礦地質災害

磷礦礦山巖土體結構受到開采活動的影響，產生了一系列的變化，像拉裂、位移等，原有的結構遭到人為因素的破壞，導致滑坡、泥石流、地表裂縫、塌陷等災害的發(fā)生。為了保證磷礦開采活動的安全開展，在磷礦開采過程中對工作面進行信息化、實時監(jiān)測，準確掌控開采對礦山巖土體造成的影響，結合地質災害形成的機制，制定災害預防措施，以形成對地質災害的有效防控。

1.磷礦礦山地質災害與特征分析

1.1地質災害類型

從磷礦礦山發(fā)生地質災害的成因來看，主要是受到人為開采因素的影響，破壞了磷礦礦山的穩(wěn)定性，由此引發(fā)多種地質災害問題，具體如下。

一是礦山崩塌，如果磷礦開采位于陡斜坡位置，開采過程中破壞了此處的巖體結構，巖土體在自身重量和地球重力的作用下，脫離母體，從而發(fā)生礦山崩塌災害，大量的巖土體堆積在礦山腳下，是磷礦礦山發(fā)生概率較高的地質災害之一。

二是礦山滑坡，開采磷礦過程中，對礦山的巖土體造成擾動，原始的受力結構發(fā)生改變，導致巖土體從斜坡下滑，產生礦山滑坡災害。

三是泥石流，磷礦礦山發(fā)生該地質災害，主要集合了兩個方面的影響因素，一方面是在磷礦開采活動中，對礦山表面的巖土體造成擾動，結構不夠牢固，加上開采產生的廢棄礦渣等覆蓋在礦山表面;另一方面是在礦山表面松散破碎、巖土體結構不穩(wěn)的情況下，再加上雨水的作用，形成具有流動性的混合物，這些混合物借助礦山的坡度，速度非?？斓牧飨蛏较?，形成礦山泥石流，具有很大的危害性。

四是地面塌陷，磷礦礦山長期地下開采，如果回填處理工作不到位，將逐漸產生面積較大的采空區(qū)，有可能引起礦山表面的巖土層塌陷。

五是地表裂縫，受到磷礦生產的影響，整個礦山的巖體結構受到不同程度的影響，累及礦山附近的地表，形成礦山地表裂縫災害，并且該災害常常伴隨著其他礦山地質災害，像塌陷、滑坡、崩塌等。

1.2災害特征

磷礦礦山的開采活動是引發(fā)其地質災害的誘因，地下開采形成采空區(qū)，由其周邊的巖石體支撐整個空間，開采直接改變了該處的原始受力結構，整體的穩(wěn)定性遭到破壞，一旦巖石體的荷載力不夠，頂層重量超過其承受的極限后，將引發(fā)礦山的地質災害。比如，礦山塌陷就是采空區(qū)頂板巖層承載力不夠，形成上層巖土體塌陷問題，而且塌陷的面積要大于采空區(qū)，中間位置塌陷明顯，塌陷區(qū)的周邊不規(guī)則，邊緣位置存在裂縫，整個塌陷區(qū)為沉陷盆地。如果礦山處于氣候濕潤地區(qū)，有軟弱巖層，礦山本身陡立，那么發(fā)生崩塌、滑坡的可能性較大。像云南磷礦露天開采，對采剝技術要求非常高，使用大型的采掘運輸設備，有的采礦區(qū)位于陡壁位置，且云南地區(qū)為亞熱帶高原季風氣候，在氣候濕潤階段開采，有可能導致滑坡、崩塌地質災害。礦山泥石流的發(fā)生需要具備一定的條件，一是礦山易積水且坡度較大;二是礦山淺部巖石體松散;三是短時間內有大降雨，或者是有其他水源。在沒有水源的情況下發(fā)生的泥石流，主要的原因是礦山過于陡峭，并且在外力的作用下，礦山表面的松散巖土體迅速向下流動，但流動的距離較短，通常是石流，破壞力不容小覷。

2.形成機制

2.1地下開采

地下開采直接改變了礦山巖土體原始的受力狀態(tài)，覆巖體發(fā)生了不同程度的變動，這些巖體相互之間拉裂、陷落，增加了巖體之間的裂隙，再加上開采過程中，使用大型采掘運輸設備，進一步增加了巖體拉裂程度，一旦超出巖體的承載極限，覆巖體最為薄弱之處率先變性破壞。當變性累積到一定的程度后，覆巖體向著臨空方向崩塌。如果是軟弱巖體結構處發(fā)生變性，促使其覆巖體拉裂，由上向下逐漸延伸，在重力的作用下，破裂范圍逐漸擴大，向下開始滑移，導致滑坡發(fā)生。地下采空區(qū)圍巖的支撐力不足，力學強度差，在覆巖體重量與地球重力的作用下，向著采空區(qū)塌陷，從而引發(fā)了礦山塌陷地質災害。

2.2露天開采

露天開采是在磷礦礦山的表面進行層層剝離，使用的是大型采掘機械，機械震動對淺層巖土體造成擾動，損傷其結構，如果損傷的巖體底部為軟弱結構，受到外力的作用，引起淺層巖土體的不穩(wěn)定，一旦突破巖土體的平衡極限，巖土體向下滑動，導致滑坡地質災害。如果巖土體結構松散，在完成露天開采后，巖土體過于破碎，在發(fā)生強降雨時，這些破碎的砂石、土壤由固態(tài)變?yōu)樘厥獾幕旌衔?，從礦山上以極快的速度流動，進而導致泥石流災害，該災害的強弱與水體有著直接的關系。

3.磷礦礦山地質災害的防控措施

3.1加強監(jiān)測工作

地下磷礦開采微震監(jiān)測技術應用較為廣泛，主要用于監(jiān)測巖體破裂產生的震動。使用該技術可觀測到開采活動產生的微小地震，在地下開采區(qū)域內布置一定數量的檢波器，實時采集震動數據，通過對采集數據的分析和處理后，可以準確進行破裂位置的定位。露天開采使用的是全天候、實時在線監(jiān)測系統，對露天開采活動進行全過程的監(jiān)測，極大減少了礦山地質災害發(fā)生的概率。比如，在開采礦山發(fā)生地質災害高的區(qū)域，設置在線監(jiān)測系統，如圖2所示，實時監(jiān)測該處的動態(tài)，形成對礦山地質災害的預防作用。

3.2運用信息化系統

根據磷礦礦山地質災害預防的實際需要，構建礦山地質災害信息化管理系統，收集處理分析開采活動中的各項數據，進行數據價值的挖掘，評估地質災害發(fā)生的可能性，以便于提前做好防控措施。磷礦礦山地質災害防控工作，是一個系統性的工作，需對開采活動進行全過程的監(jiān)測、信息化的管理，通過開采數據信息的采集分析，進行地質災害的預報與評估，打造出礦山開采地理信息系統，形成對礦山地質災害的有效把控。

結語：磷礦礦山地質災害形成的原因與開采活動、巖土體結構、外部力量等有關，通過地質災害特征的分析，可以確定地質災害的危害程度，對磷礦開采的影響程度。而對其進行形成機制的研究，明確其形成的根本原因，以為礦山地質災害的防控提供依據。磷礦礦山地質災害除了影響正常的開采生產外，滑坡、泥石流、崩塌等，危及磷礦的生產安全。因此，磷礦企業(yè)應對礦山地質災害的特征和形成機制進行深入的調查分析研究，以使用有效的災害防控措施，最大程度上避免磷礦礦山地質災害的發(fā)生。

參考文獻：

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