礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害問題及其勘查策略探析

謝 天，胡 穎

（1.廣東省有色金屬地質(zhì)局水文地質(zhì)隊，廣東 廣州 510800；2.湖北省測繪質(zhì)量監(jiān)督檢驗站，湖北 武漢 430071）

當(dāng)?shù)刭|(zhì)災(zāi)害發(fā)生時，人們對于自然因素予以高度關(guān)注，卻沒有考慮到人為因素的重要性。事實上，要控制好地質(zhì)災(zāi)害，后者才是需要重點考慮的問題，需要高度關(guān)注。當(dāng)有自然災(zāi)害發(fā)生之后，不僅會威脅人類生命，還會造成大量財產(chǎn)損失，破壞自然環(huán)境生態(tài)平衡，改變了地質(zhì)現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的時候，當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件和地質(zhì)構(gòu)造是非常重要的影響因素，會導(dǎo)致地形變化[1]。此外，還有一個重要的因素就是水文地質(zhì)環(huán)境，如果發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，通常是突發(fā)性的，令人措手不及。這就需要國家有關(guān)部門高度重視，分析產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害的原因，對于其發(fā)生的特點充分掌握，實施科學(xué)有效的勘測方法，為礦山開采提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

1 礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害問題

當(dāng)?shù)V山發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的時候，主要由自然因素引起的，包括地震、滑坡、地面塌陷、地面沉降、泥石流、崩塌等災(zāi)害。尤其是發(fā)生地震的時候，破壞力非常大,對人類危害大。地質(zhì)災(zāi)害是相似的，只是由于條件不同。因此，災(zāi)害的表現(xiàn)形式和破壞程度存在差異。相比較而言，礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害非常嚴(yán)重，主要是由于礦山的特殊環(huán)境造成的。比較常見的礦山地質(zhì)災(zāi)害包括山體滑坡、礦區(qū)地表陷落、泥石流災(zāi)害。具體如下。

1.1 山體滑坡

中國的地形多種多樣而且非常復(fù)雜，山體結(jié)構(gòu)分布有很多的巖石，經(jīng)過雨水沖刷，加之外力作用，就會導(dǎo)致山體滑坡，其中的巖石成分是由于開采礦產(chǎn)的時候由于沒有采用科學(xué)有效的技術(shù)，或者沒有采用專業(yè)的開采方，大量的巖石被遺留下來，就會給山體滑坡留下隱患。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因是由于山體表面的預(yù)應(yīng)力效果不是很好，當(dāng)有不良環(huán)境因素存在，就會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變化，比如山體受到風(fēng)力的侵襲，受到雨水的沖刷，或者在外力的震蕩作用下就會導(dǎo)致巖石松動，在條件不利的情況下，巖石產(chǎn)生移動或者大量滾落，因此導(dǎo)致山體滑坡災(zāi)害。所以，在進(jìn)行礦產(chǎn)開發(fā)的時候，開采人員所選擇的區(qū)域要保證巖石層堅固，固定好山體土層，將山體的土質(zhì)結(jié)構(gòu)固化處理，可以對山體滑坡起到預(yù)防作用。

1.2 礦區(qū)地表陷落

在礦產(chǎn)開采的過程中，比較常見的是礦區(qū)出現(xiàn)地表陷落的問題。當(dāng)出現(xiàn)地表塌陷災(zāi)害的時候，礦山開采是重要的原因，有關(guān)人員沒有將科學(xué)合理的礦山開采計劃制定出來，不能全面了解開采區(qū)域，沒有全面掌握地質(zhì)構(gòu)造，不明確水文情況，加之沒有采用合理的開采技術(shù)，也沒有應(yīng)用科學(xué)的開采方式，就會破壞地質(zhì)結(jié)構(gòu)，而且地質(zhì)區(qū)域會產(chǎn)生大范圍的采空區(qū)，這里的巖體承載能力不是很高，導(dǎo)致地表陷落的幾率就會增加。技術(shù)人員在采礦前需要做好現(xiàn)場勘查工作，包括采礦區(qū)域的地質(zhì)資料以及信息要全面掌握，將科學(xué)合理的開采計劃制定出來，防止發(fā)生坍塌事故，避免造成大量的人員傷亡，造成經(jīng)濟(jì)損失。

1.3 泥石流災(zāi)害

在礦山環(huán)境中，泥石流是比較常見的地質(zhì)災(zāi)害，并不會被地質(zhì)情況以及實際環(huán)境因素的影響。當(dāng)發(fā)生泥石流災(zāi)害問題的時候，與礦山開采工作密切相關(guān)。如果開采礦產(chǎn)的時候不能對開采量有效控制，就會出現(xiàn)礦產(chǎn)資源的過度開發(fā)，導(dǎo)致大量消耗，地質(zhì)環(huán)境以及地質(zhì)結(jié)構(gòu)都會產(chǎn)生變化，因此加大了地質(zhì)結(jié)構(gòu)的松散度。在礦山開采工作中，由于沒有對廢料以及泥土進(jìn)行處理，泥土大量堆積，受到外力的影響，比如風(fēng)力的影響以及雨水的影響，泥石流問題就會產(chǎn)生。在開采礦產(chǎn)資源之前，需要勘查技術(shù)人員勘查礦山開采區(qū)域并全面了解，采取科學(xué)有效的控制措施解決，對于礦山地質(zhì)環(huán)境資料進(jìn)行研究并全面分析，充分考慮到礦山環(huán)境地質(zhì)變化情況，具有針對性地提出預(yù)防措施，將礦山泥石流災(zāi)害發(fā)生率控制在最低[2]。

1.4 地震災(zāi)害

當(dāng)?shù)厍驊?yīng)力不能保持平衡狀態(tài)，且不能自我調(diào)整的情況下，就會產(chǎn)生地震。但地震作用于人類社會的時候，就會有地震災(zāi)害形成。中國所處地帶是太平洋、印度洋與歐亞板塊交匯之處，板塊構(gòu)造非?；钴S，在大洋與大陸所接觸的位置就容易有地震現(xiàn)象產(chǎn)生。另外，如果地下水開采超過了極限，對深井進(jìn)行注水、采礦以及地下核爆炸等都會導(dǎo)致礦山地震問題。

1.5 地下水問題導(dǎo)致的災(zāi)害

礦區(qū)地下水長期開發(fā)并存在不合理性，就會出現(xiàn)區(qū)域地下水資源匱乏的現(xiàn)象，造成地下水位快速下降。為了防止產(chǎn)生這方面的問題，就需要對含水層的水位進(jìn)行調(diào)整，對于開采量予以控制。當(dāng)前來看，能源開采行業(yè)的發(fā)展速度不斷加快，大量采礦廢水沒有經(jīng)過技術(shù)處理就會排放到自然環(huán)境中，導(dǎo)致地下水環(huán)境污染嚴(yán)重。另外，如果人為礦山開采地下水量過大，就會導(dǎo)致地表土體嚴(yán)重壓縮，地面的標(biāo)高有所降低，就會產(chǎn)生地面沉降的現(xiàn)象。

2 強化礦山地質(zhì)環(huán)境治理工作的重要性

人們的生活離不開自然生態(tài)環(huán)境，所以，在開發(fā)礦產(chǎn)資源的時候需要勘查水文地質(zhì)環(huán)境，做好環(huán)境地質(zhì)勘查工作。當(dāng)前的綠色環(huán)境可持續(xù)發(fā)展，對水文地質(zhì)工作就會有新要求，在開展環(huán)境地質(zhì)工作的時候就需要提高技術(shù)水平，將各項工作做到位[3]。長期以來，水文地質(zhì)環(huán)境研究中會將可持續(xù)發(fā)展理念作為指導(dǎo)思想展開，但是這項工作非常復(fù)雜，而且具有長期性和持續(xù)性，所以，地質(zhì)工作人員在開展工作中對于可持續(xù)發(fā)展理念要始終堅持，在此基礎(chǔ)上對環(huán)境地質(zhì)學(xué)以及水文地質(zhì)學(xué)有了更多新的要求，礦山開采企業(yè)對于自身的責(zé)任要高度重視，發(fā)揮可持續(xù)發(fā)展理念的指導(dǎo)作用，在開采礦山的時候?qū)τ诠I(yè)生產(chǎn)需要予以滿足，還要對生態(tài)環(huán)境予以保護(hù)。所以，基于可持續(xù)發(fā)展理念實施礦山開采工作，要將環(huán)境地質(zhì)勘查工作做到位，不再局限于眼前的利益，而是要做好長遠(yuǎn)利益規(guī)劃工作，避免對有限的地質(zhì)資源盲目消耗，造成資源大量浪費，導(dǎo)致人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境遭到破壞，自然生態(tài)不能維持平衡[4]。面對這種情況，地質(zhì)學(xué)家就需要基于可持續(xù)發(fā)展理念對其實際內(nèi)涵深刻認(rèn)識，基于各種新要求對工作思路進(jìn)行調(diào)整，使得工作方法予以改變，從長遠(yuǎn)的角度出發(fā)對當(dāng)前的礦山水文地質(zhì)勘查工作正確認(rèn)識，明確環(huán)境地質(zhì)工作中所存在的不足之處，提出相應(yīng)的解決對策。

3 引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的主要原因

地質(zhì)災(zāi)害有各種類型，為不同的因素引發(fā)的。山體滑坡主要發(fā)生在山區(qū)，不僅自然因素的影響，人為因素的影響也需要重視。當(dāng)發(fā)生山體滑坡的時候，需要觀察地形地貌，還要考察水文地質(zhì)環(huán)境以及當(dāng)?shù)氐娜祟惢顒忧闆r，比如，是否有工程施工，是否有露天采的現(xiàn)象等等[5]。

當(dāng)產(chǎn)生山體滑坡的時候，通常地質(zhì)環(huán)境有一定的特點，即地形以斜坡為主，高而且陡峭，堆積物比較松散而且非常厚。如果坡高陡，斜坡的地表松散物質(zhì)會有大量的勢能儲備，臨空條件就會形成。如果在坡體上有非常厚的堆積物，而且非常松散，節(jié)理有裂隙發(fā)育，而且呈現(xiàn)出架空的現(xiàn)象，就意味著內(nèi)部的粘聚力比較差，抗拉強度不是很高，加之有很強的透水性，當(dāng)出現(xiàn)大氣降水的時候就會很快滲入，導(dǎo)致巖土體抗剪強度明顯降低。在這種情況下，發(fā)生滑坡的幾率是非常高的。所以，產(chǎn)生滑坡的重要地質(zhì)條件是地形為斜坡，比較高陡，上面有松散堆積層，而且比較厚，巖層結(jié)構(gòu)上有節(jié)理裂隙發(fā)育。

從水文條件上來看，如果強降雨持續(xù)的時間比較長，在滑坡巖體中含有大量的水，而且已經(jīng)處于飽和的狀態(tài)，使得巖體原有的力學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，抗剪強度大大降低。如果雨水已經(jīng)滲透到地下，轉(zhuǎn)化為地下水，當(dāng)發(fā)生地下水滲流的時候，在其作用下，加之重力的作用，就會在極具增大的作用下導(dǎo)致山坡上巖體原有力學(xué)平衡條件遭到破壞，巖土的下滑力增大了，滑坡災(zāi)害就會形成。

當(dāng)發(fā)生山體崩塌的時候需要考慮到巖石的結(jié)構(gòu)面，如果進(jìn)行山體開挖施工，很有可能由此造成嚴(yán)重的風(fēng)化剝蝕，于是出現(xiàn)了這種地質(zhì)災(zāi)害。

發(fā)生泥石流時，應(yīng)調(diào)查當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛?，對?dāng)?shù)氐慕邓闆r以及人類活動情況進(jìn)行分析，是否有砍伐森林的問題，當(dāng)?shù)V山開采之后，查看是否有廢渣隨意堆放，如果存在這方面的問題，就要及時處理，并采取相應(yīng)的預(yù)防措施。工作人員還需要對當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)環(huán)境展開調(diào)查，了解當(dāng)?shù)厝祟惢顒拥那闆r。如果存在過度開采的現(xiàn)象，或者有排水工程，或者在礦山開采的時候沒有采取必要的保護(hù)措施，就會出現(xiàn)地下空洞的現(xiàn)象[6]。

4 礦山環(huán)境地質(zhì)勘查的主要內(nèi)容

在進(jìn)行礦山環(huán)境地質(zhì)勘查的時候所涉及到的內(nèi)容有很多，主要為調(diào)查地質(zhì)條件、制定地質(zhì)勘查措施、測量技術(shù)的選定。具體如下。

4.1 調(diào)查地質(zhì)條件

為了應(yīng)對礦山地質(zhì)環(huán)境對地質(zhì)調(diào)查造成的不良影響，有必要優(yōu)化地質(zhì)測繪技術(shù)。因此，勘查人員必須注意地質(zhì)測繪技術(shù)的合理應(yīng)用，結(jié)合場地地形地貌特征，準(zhǔn)確獲取不良地質(zhì)信息，確保地質(zhì)勘查技術(shù)應(yīng)用的有效性。

4.2 制定地質(zhì)勘查措施

由于礦山地質(zhì)環(huán)境比較復(fù)雜，大大增加了勘查的難度。因此，在勘查技術(shù)的具體應(yīng)用中，勘查深度的確定應(yīng)與不同的地質(zhì)條件相結(jié)合，勘查點應(yīng)按不同的間隔設(shè)置，以適應(yīng)不同地形的復(fù)雜性。結(jié)合實際情況，有針對性地采取措施控制勘查孔深，防止安全事故的發(fā)生，而勘查技術(shù)的準(zhǔn)確應(yīng)用是關(guān)鍵。

4.3 測量技術(shù)的選定

受礦山地質(zhì)條件的影響，對于新的測量技術(shù)手段要科學(xué)運用，提高測量質(zhì)量水平。比如，對于鉆孔偏差，主要的計算方法是平均角度總距離法；在進(jìn)行礦山地質(zhì)勘查中，需要做好分析和評價工作，主要采取多次瞬態(tài)面波法和高密度電阻法，使得勘查精度有所提高。

5 礦山環(huán)境地質(zhì)勘查策略

在進(jìn)行礦山環(huán)境地質(zhì)勘查的時候，需要將礦山地質(zhì)勘查制度建立起來、通過設(shè)置設(shè)施對強降雨水進(jìn)行分流、對礦山地質(zhì)勘查工作合理實施、應(yīng)用勘查創(chuàng)新技術(shù)、對勘查資料進(jìn)行分析并合理利用。具體如下：

5.1 將礦山地質(zhì)勘查制度建立起來

通過開展地質(zhì)調(diào)查工作，可以針對礦山地質(zhì)災(zāi)害采用各種措施，防止頻繁發(fā)生，確保礦山生態(tài)環(huán)境持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。所以，有關(guān)部門在調(diào)查礦山環(huán)境地質(zhì)情況并實施管理的時候，要對于地質(zhì)災(zāi)害高度重視，提高抵御能力，基于此將水文地質(zhì)勘查標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置出來，將地質(zhì)調(diào)查工作做到位，針對礦山的具體情況提出生態(tài)環(huán)境治理措施[7]。這就需要有關(guān)部門調(diào)查地質(zhì)環(huán)境的時候要嚴(yán)格要求，將調(diào)查的區(qū)域合理劃分，之后根據(jù)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查所獲得的數(shù)據(jù)將最佳的處理方案提出來，使得礦山地質(zhì)調(diào)查工作保證質(zhì)量，提高效率。

5.2 通過設(shè)置設(shè)施對強降雨水進(jìn)行分流

在對礦山進(jìn)行水文地質(zhì)調(diào)查的過程中，需要綜合調(diào)查地下水資源，明確引發(fā)礦山地質(zhì)災(zāi)害的因素，基于此將相應(yīng)的解決方案制定出來，尤其是一些地區(qū)降雨量比較大，當(dāng)給排水系統(tǒng)在運行的過程中產(chǎn)生問題，當(dāng)有暴雨或者短時強降雨的時候，很有可能產(chǎn)生內(nèi)澇[8]。另外，礦山地下水的儲存量與地下水資源的利用具有直接相關(guān)性，還對地下水承載能力有足夠的影響，這直接關(guān)乎到礦山可開采資源的持續(xù)穩(wěn)定性，所以，工作人員調(diào)查礦山地質(zhì)環(huán)境的時候，需要對地質(zhì)環(huán)境條件以及氣候特征準(zhǔn)確掌握，使得雨水分流改造的進(jìn)程加快，對高端科學(xué)技術(shù)合理應(yīng)用，并應(yīng)用信息技術(shù)，對礦山排水設(shè)施不斷改造，對合理分配地下水資源非常有利。

5.3 對礦山地質(zhì)勘查工作合理實施

工作人員需要將礦山地質(zhì)勘查技術(shù)所具備的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，全面勘查礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境情況以及水文情況，保證勘查的準(zhǔn)確性。當(dāng)前來看，中國比較常用的礦區(qū)地質(zhì)調(diào)查技術(shù)比較多，主要包括自然γ射線探測方法、高分辨率視頻法以及井斜測量方法，要根據(jù)實際情況有選擇地使用，還要與后臺設(shè)計的硬件結(jié)合起來，將所采集的數(shù)據(jù)充分利用，基于此將GR曲線繪制出來，之后分析視頻數(shù)據(jù)，同步分析自然伽馬射線數(shù)據(jù)，對傳統(tǒng)GR曲線不能劃分石灰?guī)r、礦層和粗砂巖等地層的問題得以解決，以此為基礎(chǔ)勘查礦山地質(zhì)環(huán)境。這個方法應(yīng)用非常廣泛，可以用曲線解釋地層特性缺陷。當(dāng)落實到實際操作中，就可以對近地表鉆孔以及巷道數(shù)據(jù)同步分析，使得數(shù)據(jù)分析結(jié)果有較高的準(zhǔn)確性，對礦山找水排水工作非常有利。

5.4 應(yīng)用勘查創(chuàng)新技術(shù)

在進(jìn)行礦山勘查技術(shù)的應(yīng)用中，合理應(yīng)用創(chuàng)新方法是非常必要的。在當(dāng)前的創(chuàng)新技術(shù)中，可以根據(jù)需要采用高密度電法、GDS法、地震映像法、物理勘查深度法。具體如下：

其一，高密度電法。通過繪制風(fēng)險控制模型判別評價指標(biāo)剖面等高線圖，可以有效識別低值風(fēng)險控制模型判別評價指標(biāo)異常，準(zhǔn)確評價地下裂隙和空洞。應(yīng)注意，應(yīng)記錄不同地層和深度的取樣，以確定巖土勘探指標(biāo)。風(fēng)險控制模型判別評價指標(biāo)異常規(guī)模較大，異常范圍也很大。因此，可以推斷地下裂縫和空洞的范圍，這是由該環(huán)境的巨大電性差異造成的。根據(jù)風(fēng)險控制模型判別評價指標(biāo)剖面等值線圖，可以準(zhǔn)確識別低值風(fēng)險控制模型判別評價指標(biāo)的異常。統(tǒng)一的風(fēng)險控制模型判別評價指標(biāo)值不能用于整個區(qū)段控制范圍。隨著電阻率深度的增加，風(fēng)險控制模型判別評價指標(biāo)異常，不能及時消除一階導(dǎo)數(shù)。低值風(fēng)險控制模型判別評價指標(biāo)異常，只能反映特定范圍內(nèi)地下裂隙和空洞的異常。如果地形起伏，會因路徑和溝渠等一次性變形而導(dǎo)致異常情況，需要根據(jù)現(xiàn)場工作獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行消除。其二，GDS法。隨著傳統(tǒng)電法勘探方法的不斷發(fā)展，GDS方法應(yīng)運而生。它用于探測地層和目標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，推斷電性在深度方向的變化，從而了解地質(zhì)情況。在進(jìn)行推斷的過程中，所采用的方法與高密度電法基本相同。其三，地震映像法。地震圖像數(shù)據(jù)的分解基于地震圖像的時間剖面。在反映地層地質(zhì)現(xiàn)象方面，通過地震圖像時間剖面的分布和形態(tài)特征，了解各波組事件軸的能量和頻率的變化，掌握畸變和錯動，可以判斷斷層構(gòu)造。也就是說，根據(jù)運動學(xué)和動力學(xué)填圖數(shù)據(jù)以及根系變化特征，分析地下介質(zhì)的不連續(xù)性，了解各向異性的變化，判斷地質(zhì)發(fā)展。

5.5 對勘查資料進(jìn)行分析并合理利用

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、云技術(shù)、人工智能技術(shù)等各種新技術(shù)的出現(xiàn)，技術(shù)的應(yīng)用成本已經(jīng)降低。在調(diào)查技術(shù)交流、信息技術(shù)應(yīng)用和調(diào)查數(shù)據(jù)分析過程中，可以從自身的工作經(jīng)驗出發(fā)，相互交流經(jīng)驗，及時發(fā)現(xiàn)調(diào)查數(shù)據(jù)中的不足。例如，企業(yè)應(yīng)用信息技術(shù)為員工之間的溝通創(chuàng)造了良好的環(huán)境，調(diào)查數(shù)據(jù)的分析更直觀、直觀。在這樣的工作中，主要發(fā)揮管理信息系統(tǒng)的作用，根據(jù)溝通的結(jié)果優(yōu)化組織。各職能部門可以共享信息資源，保證信息暢通，加快溝通速度，大大提高管理者的決策水平，提高決策效果。在礦山地質(zhì)條件下的巖土工程勘查中，地下水勘查技術(shù)人員應(yīng)充分溝通。溝通后，信息反饋時間縮短，溝通渠道更加豐富。員工可以跨部門甚至跨級別傳遞想法，以確保信息的快速流動。這樣，調(diào)查數(shù)據(jù)的內(nèi)容更容易理解。

6 結(jié)語

通過上面的研究可以明確，中國一些地區(qū)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的頻率相對較高。水文環(huán)境是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的重要條件，做好這些地區(qū)的水文地質(zhì)勘查工作十分必要，特別是地下處于連續(xù)運動狀態(tài)，需要了解其變化規(guī)律，明確各種影響因素對地質(zhì)環(huán)境造成的影響，在此基礎(chǔ)上制定地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃，這不僅可以維護(hù)人的生命和財產(chǎn)安全，還可以避免對環(huán)境范圍內(nèi)的各種項目產(chǎn)生不利影響。