采礦工程中的地質(zhì)環(huán)境問題

何林松

（湖南省桂陽縣龍?zhí)督值擂k事處，湖南 桂陽 424400）

礦山開采過程中易引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害問題主要包括泥石流、滑坡、冒頂災(zāi)害、崩塌、潰壩、地震、巖爆等，另有礦坑突水、潰沙涌泥、瓦斯爆炸、火災(zāi)以及地?zé)?、地裂縫等問題也時(shí)常出現(xiàn)，業(yè)內(nèi)提出并應(yīng)用了一系列技術(shù)來嘗試突破性攻破，例如采空區(qū)填坑技術(shù)、保水開采技術(shù)、綠色施工技術(shù)等，經(jīng)實(shí)踐均取得了很不錯(cuò)的實(shí)驗(yàn)成效。

1 礦山開采工程中環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害成因與問題

1.1 礦山地質(zhì)資源開發(fā)企業(yè)缺乏環(huán)境保護(hù)意識(shí)

人類開發(fā)和利用礦產(chǎn)資源的過程中，始終將關(guān)注的焦點(diǎn)聚焦在安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)效益方面，忽略了對(duì)礦山地質(zhì)的有效保護(hù)，再加上在實(shí)際工作中缺乏正確的指導(dǎo)，影響到了人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的認(rèn)識(shí)，從而引發(fā)礦山地質(zhì)環(huán)境問題。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

一是人們的理念認(rèn)識(shí)不到位。當(dāng)前有不少礦山開采企業(yè)由于太過追求開采過程中產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益而忽略了工作中的許多重要環(huán)節(jié)，例如安全投入不足、安全管理不到位等。

二是開采技術(shù)落后。雖然我國在礦山開采過程中已經(jīng)引入了一系列智能化、自動(dòng)化的技術(shù)手段，但是仍舊有不少礦山開采企業(yè)未能及時(shí)更新其開采技術(shù)手段，沿用陳舊的開采設(shè)備開展工作，整體技術(shù)指導(dǎo)水平比較低，導(dǎo)致出現(xiàn)各種問題。

三是人才匱乏。隨著礦業(yè)開采安全系數(shù)問題的不斷增多，給原本專業(yè)性人才缺失的礦業(yè)開采行業(yè)帶來了極大的壓力，人才匱乏導(dǎo)致礦山企業(yè)不得不降低行業(yè)準(zhǔn)入門檻，嚴(yán)重削弱了企業(yè)的競爭力，制約了企業(yè)的發(fā)展。

1.2 礦山監(jiān)管力度欠缺造成礦山地質(zhì)環(huán)境污染問題突出

現(xiàn)階段我國在礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)過程中主要涉及國土、安監(jiān)、環(huán)保等部門，由于地方政府在這方面的投入和宣傳力度有限、社會(huì)監(jiān)督主動(dòng)性弱等原因，有關(guān)問題未得到及時(shí)解決，造成后期環(huán)境污染問題突出。一方面，目前國內(nèi)礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)工作中有不少區(qū)域依然是一片空白，雖然各部門之間制備了協(xié)調(diào)管理機(jī)制，但部門之間無法進(jìn)行有效協(xié)作，致使工作不能落實(shí)到位，最終造成嚴(yán)重后果；另一方面，由于相關(guān)行業(yè)內(nèi)監(jiān)管部門工作人員業(yè)務(wù)能力不足、未嚴(yán)格落實(shí)責(zé)任追究或受到地方保護(hù)主義的干涉和各種利益關(guān)系鏈等原因，造成工作人員不作為、慢作為、不敢為、不愿為，致使有關(guān)問題始終得不到根治，長此以往，生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞，加大后期治理難度，甚至可能造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。[1]

2 常見環(huán)境地質(zhì)問題

2.1 巖土體變形災(zāi)害

2.1.1 滑坡、崩塌、泥石流等自然地質(zhì)災(zāi)害問題

近年來，我國因滑坡、崩塌、泥石流等一系列自然災(zāi)害對(duì)礦區(qū)經(jīng)濟(jì)造成巨大損失，也引發(fā)了不少環(huán)境污染事件，究其根源是人類無節(jié)制地亂砍濫伐、破壞植被、胡亂堆積松散廢棄的礦石等導(dǎo)致一些區(qū)域遭受嚴(yán)重的重力侵蝕，經(jīng)長時(shí)間的侵蝕，在自重力為主的作用下，直至失去平衡，陸續(xù)出現(xiàn)滑坡、泥石流、崩塌等問題。

2.1.2 冒頂片幫災(zāi)害問題

在眾多礦山開采事故中，冒頂片幫屬最常見的一種災(zāi)害，特別是對(duì)于礦巖穩(wěn)定性較差、開采難度較高的軟弱夾層礦產(chǎn)，易引起冒頂片幫災(zāi)害，且災(zāi)害發(fā)生前無任何征兆，難以防范。一旦遇到開采難度較大的礦體或軟弱夾層礦體，易出現(xiàn)大規(guī)模的垮塌，造成不可挽回的損失。

2.1.3 礦石開采引發(fā)的地震

地震多發(fā)區(qū)的礦山開采過程也容易引發(fā)地震災(zāi)害，原因是開采礦山的過程中會(huì)使地表以下的物質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而引起地下礦質(zhì)崩塌或采空區(qū)圍巖變形最終誘發(fā)地震，為此，需要控制地質(zhì)環(huán)境發(fā)生變化時(shí)在特定的范圍內(nèi)才能保證采礦的安全性，否則，一旦采礦活動(dòng)生成的地應(yīng)力或地質(zhì)結(jié)構(gòu)變化的程度超出了預(yù)定，便可能引發(fā)地震。

2.1.4 巖爆問題

所謂巖爆，實(shí)際上是一種集聚在巖體中的彈性變形勢能受到特定條件的影響突然釋放，最終導(dǎo)致巖石爆裂最后彈出的過程。在開發(fā)礦山的過程中，因采礦活動(dòng)的持續(xù)進(jìn)行，往往會(huì)使巖體地應(yīng)力驟增，逾越巖石可以承受的限度且這時(shí)巖石夠脆便會(huì)引發(fā)巖爆。采礦過程中水會(huì)使巖層喪失平衡，而此時(shí)強(qiáng)大的能量也會(huì)將巖石擊碎并將其拋出，只要遇到巖爆，就會(huì)對(duì)開挖工作面造成巨大的破壞，從而造成人員傷亡或設(shè)備損失。

2.2 地下水位改變引起的災(zāi)害

2.2.1 礦坑突水涌水

礦坑突水涌水屬于一種非常常見的礦山災(zāi)害，且這種災(zāi)害發(fā)生規(guī)模又很大，造成的后果也很嚴(yán)重。主要原因在于，礦山開采過程中因礦坑涌水量估計(jì)不足，在實(shí)際采掘途中打穿老窿，穿透整個(gè)透水?dāng)鄬?，?dāng)突然遇到蓄水溶洞或者暗河時(shí)，就會(huì)涌入大量的地下水和地面水，最終會(huì)因?yàn)榫锉谎投T發(fā)礦難。

2.2.2 坑內(nèi)潰沙涌泥

這種災(zāi)害經(jīng)常伴隨礦坑突水問題一同發(fā)生，如遇礦山開采過程中蓄水溶洞，則一般來說，溶洞中充斥的泥沙及巖屑會(huì)伴隨地下水同時(shí)涌入，另有部分透水?dāng)鄬踊虻亓芽p也會(huì)導(dǎo)致淺部第四紀(jì)沉積物跟隨下漏的地表徑流涌進(jìn)坑內(nèi)，最終造成的結(jié)果是使泥沙阻塞坑道，后泥沙將機(jī)器和人員掩埋，甚至毀滅礦山。

2.2.3 礦體內(nèi)因引起的災(zāi)害

一是瓦斯爆炸和礦坑火災(zāi)。此類災(zāi)害多發(fā)生在煤礦中，且是因?yàn)橥L(fēng)不良導(dǎo)致瓦斯積聚而誘發(fā)爆炸，最終造成井下作業(yè)人員傷亡，甚至摧毀礦井。對(duì)于礦坑災(zāi)難而言，除了煤礦以外也多見于硫化礦床。其由于硫化物發(fā)生氧化而產(chǎn)生熱量，待其熱量積聚到一定程度時(shí)就會(huì)自燃，最終誘發(fā)礦山火災(zāi)。其火災(zāi)產(chǎn)生的危害很大，且會(huì)嚴(yán)重?fù)p害地下礦產(chǎn)資源，比如一些煤層已經(jīng)在地下燃燒了長達(dá)百余年，對(duì)資源的消耗非常大，甚至還會(huì)改變當(dāng)?shù)貧夂颍瑢?dǎo)致農(nóng)作物和樹木大量死亡，最終田地荒蕪，嚴(yán)重惡化環(huán)境。

二是地?zé)?。隨著礦井開采深度的增加，因地?zé)嵩斐傻奈：σ矔?huì)不斷加劇，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，目前我國的礦山開采深度能達(dá)到800 米以下，礦山的含硫量非常高，同時(shí)開采深度大而且地表溫度也很高。礦山地?zé)釣?zāi)害容易惡化礦工的勞動(dòng)環(huán)境，繼而影響到礦山的正常生產(chǎn)[2]。

三是地裂縫。這種現(xiàn)象是地表巖或土體因受到自然及人為因素的影響作用，發(fā)生開裂，后在地面形成特定長度或?qū)挾鹊牧芽p，這是一種地質(zhì)現(xiàn)象，如果類似現(xiàn)象出現(xiàn)在人類活動(dòng)的區(qū)域，就會(huì)引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。

3 采礦工程的環(huán)境問題

3.1 水環(huán)境問題

礦山開采過程中對(duì)礦區(qū)的水環(huán)境影響是非常大的，一般可以表現(xiàn)為地表水與地下水兩方面。采礦過程對(duì)地表水產(chǎn)生的影響聚集在污染問題上。無論是選礦或是采礦活動(dòng)開展過程中都會(huì)使地表水富含酸性，特別是在開采金屬礦山的過程中，生成的浮選尾礦漿、廢水、廢石淋浴液當(dāng)中，均富含重金屬及毒害物質(zhì)，而這些廢水會(huì)同時(shí)對(duì)礦區(qū)地表以及地下水造成污染，從而使礦區(qū)水環(huán)境的質(zhì)量降低。礦山開采過程中的水力開采作業(yè)能有效改變河道及礦床結(jié)構(gòu)，這個(gè)過程很容易造成水土流失，繼而造成沿海淺水區(qū)、池塘或者泛濫平原大量泥沙淤積，最終導(dǎo)致水質(zhì)發(fā)生惡化。迫于這樣的水質(zhì)惡化可能影響到當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物的正常生長和生產(chǎn)以及動(dòng)植物的生長等。由于采礦過程很大程度上會(huì)影響到地下水的安全性，且不少礦山開采項(xiàng)目均會(huì)紊亂礦區(qū)水的均衡系統(tǒng)，造成大面積水位下降，導(dǎo)致地面塌陷和礦井吐水災(zāi)害。

3.2 空氣質(zhì)量問題

在開采礦山的過程中，包括礦石破碎、爆破、鉆孔、廢石運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)流程都會(huì)生成大量粉塵，甚至部分會(huì)釋放出有毒氣體，另外受到粉塵和毒害氣體污染的區(qū)域，會(huì)迫使礦區(qū)空氣質(zhì)量下降，危及人們的生命健康。

3.3 對(duì)植被和土壤的影響

在礦山開采過程中，植被及土壤破壞屬于區(qū)域環(huán)境最直接的破壞，特別針對(duì)一些露天開采項(xiàng)目，經(jīng)清理掉地表植被之后，在開采過程中需要將地下水抽排出去，降低礦區(qū)地下水位。同時(shí)又因?yàn)槭艿綇U料廢水污染的緣故，以及受到一些大型開采設(shè)備的重壓，慢慢地就會(huì)使土壤堅(jiān)硬板結(jié)，且土壤養(yǎng)分和水分越發(fā)匱乏，最終導(dǎo)致大面積的人工落地。

3.4 采礦引起地面的沉降及塌陷

事實(shí)上，我國對(duì)礦業(yè)的重視度非常高，所以在這方面的投入力度也相當(dāng)可觀，不少企業(yè)還未對(duì)采礦工程進(jìn)行承包，于是便陸續(xù)出現(xiàn)了違法采礦的情況。又或者是陸續(xù)出現(xiàn)一些強(qiáng)度比較高而且超出了要求的采礦工作，造成非常嚴(yán)重的地面下沉問題，也有不少城鎮(zhèn)雖然距離采礦的地點(diǎn)很近，但卻因?yàn)榉N種原因沒有向相關(guān)部門反映因過度開采導(dǎo)致的城鎮(zhèn)某處深度凹陷的問題，最終導(dǎo)致嚴(yán)重的人員傷亡及心理恐慌。

一般來說，塌陷區(qū)域都生成于巖溶洼地或河谷低洼地，且其生成的主要原因源自巖溶發(fā)育及地表水的匯集和供給。因地表水匯集及補(bǔ)給導(dǎo)致巖溶洼地及河谷低洼地發(fā)展成了重要的排泄及徑流區(qū)域，與此同時(shí)也會(huì)使地表水的侵蝕能力大幅度增加，久而久之便使得巖溶洼地、河谷低洼地慢慢演變成了比較典型的塌陷地區(qū)[3]。

4 地下采礦工程中環(huán)境地質(zhì)問題解決措施

4.1 科學(xué)解決地面沉降問題

采礦過程中往往會(huì)隨著礦產(chǎn)被開采出來最終引出大量的地下采空區(qū)，對(duì)此問題一般會(huì)采用填充的方法解決，填充方式包括帶狀填充和風(fēng)力填充等幾種，雖然這些方式方法效率不高，而且很容易引發(fā)二次污染，但借助綠色采空區(qū)填充技術(shù)可以很好地解決此問題存在的漏洞。現(xiàn)階段所采用的綠色填充技術(shù)主要包括交替膠結(jié)填充技術(shù)、采空區(qū)冒落矸石孔隙注漿膠填充技術(shù)等。至于交替膠結(jié)填充技術(shù)主要是借助河沙、工業(yè)爐渣等一些廢舊物質(zhì)融入一些膏狀漿體混合，并利用混合物填充，如此更有利于提高填充物的支撐作用，能夠有效地管控地面沉降。

4.2 有效防止地下水資源被污染

實(shí)施綠色開采，嚴(yán)格控制礦產(chǎn)開采的過程。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，礦山開采過程中需要采用一系列先進(jìn)的采、選、冶等工藝來不斷開發(fā)各種低廢且無污染的礦山清潔生產(chǎn)技術(shù)，以做到礦山廢棄物的減量化與資源化。強(qiáng)化西部礦山生態(tài)環(huán)境基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料的開采過程調(diào)查，并且制定出一系列關(guān)于生態(tài)環(huán)境保護(hù)和恢復(fù)治理的科技發(fā)展計(jì)劃。涉及火藥開采及控制爆破等活動(dòng)過程，包括對(duì)爆破的范圍、危害、坍塌方向等在內(nèi)的各種因素均能夠有效地克制各種地質(zhì)環(huán)境問題的發(fā)生。

4.3 科學(xué)防治基坑開發(fā)引發(fā)的地質(zhì)環(huán)境問題

需深入研究礦區(qū)乃至礦巖的實(shí)況，并且結(jié)合實(shí)況深入分析其產(chǎn)生的負(fù)面影響，防止采礦途中巖體發(fā)生移動(dòng)或松動(dòng)。鑒于不同礦區(qū)在環(huán)境破壞程度以及實(shí)況均是有所差異的，故而在建設(shè)礦區(qū)生態(tài)時(shí)必須要結(jié)合當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境及礦區(qū)結(jié)構(gòu)來實(shí)施綜合治理。

4.4 合理預(yù)防突水問題

任何一項(xiàng)工程的開展和啟動(dòng)，我們首先要考慮到的就是其開采過程可能造成的水污染問題，然而利用保水開采技術(shù)卻可以有效地克服這個(gè)問題。開采設(shè)計(jì)時(shí)，要求工作人員要結(jié)合實(shí)況做實(shí)地考察，確切地了解礦產(chǎn)水資源的實(shí)況，以使其能為開采設(shè)計(jì)提供既定的依據(jù)。實(shí)際開采過程中，水污染會(huì)由表面水慢慢向地下水延伸，一旦地下水遭到污染，其周圍的環(huán)境就會(huì)跟著遭殃，但是就在礦產(chǎn)開采工作逐步深入的過程中，水污染問題愈演愈烈，顯然，這種現(xiàn)象不利于礦產(chǎn)企業(yè)的長久發(fā)展。因此，保水開采技術(shù)在礦山開采工作中的應(yīng)用實(shí)踐極具現(xiàn)實(shí)性影響意義。具體地，技術(shù)工作人員要在礦山開采的過程中采用地面灌漿技術(shù)來科學(xué)保護(hù)地下水，避免地下水資源在礦山開采過程中遭到破壞，繼而全面實(shí)現(xiàn)礦山開采的綠色開采目標(biāo)。

4.5 制定出健全的環(huán)境巖土工程設(shè)計(jì)方案

在礦山開采項(xiàng)目施工前一般需要先進(jìn)行其開采方案的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，而在設(shè)計(jì)開采方案前則需要全面地對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行勘探，科學(xué)評(píng)估其可能引發(fā)的環(huán)境損害問題，并且要仔細(xì)、嚴(yán)格地論證礦山開采的可行性。一旦出現(xiàn)環(huán)境損害逾越開采獲取效益時(shí)，需要要求項(xiàng)目終止，此時(shí)便需要保存礦山資源[4]。

5 結(jié)語

綜上所述，基于綠色環(huán)保理念的提出，礦山開采過程中頻頻出現(xiàn)的一系列諸如爆炸、污染、破壞性問題，需要采取有效的解決措施或者應(yīng)用科學(xué)的開采技術(shù)來實(shí)現(xiàn)綠色開采，并在此過程中通過降低污染、減小破壞等方法促使其采掘礦山的過程中可能對(duì)人們?cè)斐傻奈廴竞臀：档阶畹?，從而真正意義上實(shí)現(xiàn)綠色開采。