礦山地質(zhì)災(zāi)害防治體系構(gòu)建及發(fā)展策略探析

李春發(fā)，鄭紹奇，潘進(jìn)兵

受礦產(chǎn)資源的影響，礦區(qū)地域的礦藏都具有一定的穩(wěn)定性，而在這種穩(wěn)定性的推動下，使地質(zhì)環(huán)境受到了很大的影響，首先是人為因素造成的，由于在采礦過程中不恰當(dāng)?shù)厥褂貌傻V技術(shù)并在采礦結(jié)束后沒有對礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行一定的恢復(fù)，使其誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，而這在很大程度上不僅抑制了礦區(qū)的經(jīng)濟(jì)效益，而且也制約了生態(tài)平衡，使生態(tài)環(huán)境不斷惡化，從而在一定范圍內(nèi)抑制了自然資源再生。礦產(chǎn)資源開采已經(jīng)在我國經(jīng)歷了很長的歲月，但是所應(yīng)用的開采技術(shù)仍然沒有得到很大的更新，技術(shù)設(shè)備相對貧瘠，而正是在這種不發(fā)達(dá)的設(shè)備支持下，使礦區(qū)開采存在很大的隱患，也漸漸導(dǎo)致了地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，不僅不利于當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展，而且也給附近居民帶來了一定的安全問題。然而在近幾年中，雖然引進(jìn)了先進(jìn)的開采技術(shù)，但是仍然存在一定的防治缺陷。所以礦山地質(zhì)災(zāi)害的防治工作是礦山開采必須解決的問題，只有做好地質(zhì)環(huán)境的防治和恢復(fù)，才能根本上解決現(xiàn)階段礦山開采工程的困境。

1 礦山地質(zhì)災(zāi)害類型

隨著采礦技術(shù)的發(fā)展，采礦范圍有了一定的局限性和邊緣性。而這些地帶的地質(zhì)環(huán)境都比較特殊。在采礦之前，巖石圈層內(nèi)部的地質(zhì)環(huán)境一般處于相對平衡的狀態(tài)，但隨著采礦進(jìn)程的推進(jìn)，由于采礦工程對地殼土壤的擠壓和巖石圈層大量石塊的掉落，使地質(zhì)環(huán)境內(nèi)部發(fā)生一定的改變，打破了原有的平衡狀態(tài)。使其從靜止?fàn)顟B(tài)過渡到運(yùn)動狀態(tài)。正是這種非穩(wěn)定的狀態(tài)體系從而改變了地殼物質(zhì)的穩(wěn)定性，從而使得地質(zhì)災(zāi)害頻頻發(fā)生。地質(zhì)災(zāi)害類型大致分為兩種：一種是突變型礦山地質(zhì)災(zāi)害，像礦山突水，巖爆等等；另一種是緩發(fā)性控制災(zāi)害，例如：采空區(qū)的地面塌陷，水源污染等，這些都是比較常見的地質(zhì)災(zāi)害類型，針對地質(zhì)災(zāi)害分類，我們通常是以誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的原因以及時(shí)空分布情況進(jìn)行分類。這種分類方法有助于解決人們對地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的成因進(jìn)行探索思考，并因地制宜。

1.1 巖土圈層形變?yōu)暮?/h3>

1.1.1 誘發(fā)性地震

巖土層結(jié)構(gòu)受采礦活動的影響致使其發(fā)生錯位，而短時(shí)間的結(jié)構(gòu)失衡極易引發(fā)地震。而造成這一現(xiàn)象的原因主要是由于采礦工作對地質(zhì)環(huán)境的破壞。其所引發(fā)的地震深度較小，但其危害力和破壞性較大。而這種小范圍的地震會使地下巖土圈層發(fā)生改變，從而對周圍建筑物和地表結(jié)構(gòu)造成很大的影響。

1.1.2 斷層錯位

巖土圈層結(jié)構(gòu)失衡的另一種表現(xiàn)為斷層錯位，這種斷層錯位現(xiàn)象不是瞬間形成，而是具有緩發(fā)性，在短期內(nèi)是不易被勘測出來的。但是在開采工作的不斷推進(jìn)下，礦產(chǎn)資源被開采出來，那斷層所集聚的能量就會被瞬間釋放出來，這種短時(shí)間的能量對周圍環(huán)境的破壞具有毀滅性。

1.1.3 地面圈層形變

圈層形變是導(dǎo)致地表巖石圈層塌陷，沉降，裂縫重要因素，是礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主要原因，而就目前來看，礦山地區(qū)的地面塌陷嚴(yán)重，隨處可見泥石流滑坡裂縫等地質(zhì)現(xiàn)象，而造成這些問題的主要原因就是由于礦區(qū)的不良開采。如果在礦區(qū)開采中沒有對地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行深入評估，也沒有及時(shí)的勘測出坍塌區(qū)域，那礦山開采的潛在危險(xiǎn)是非常巨大，極易引起大面積的坍塌，沉降，使其大范圍破壞水土，建筑物，會對道路即公共資源造成不可避免的損失。

1.1.4 斜坡巖土體運(yùn)動

造成這一災(zāi)害的主要原因是由于與礦區(qū)地表出現(xiàn)斷層而引起的。那這是由于在采礦工程中應(yīng)用不合理的采礦手段，使邊坡角度過抖所形成這個結(jié)構(gòu)。例如：采礦邊坡不穩(wěn)會造成巖土滑坡泥石流等災(zāi)害。這種災(zāi)害往往是短時(shí)間發(fā)生，所以他所造成的沖擊力較大，甚至?xí)a(chǎn)生礦山山崩現(xiàn)象，造成不可估量的傷亡。

1.1.5 礦坑工程災(zāi)害

造成礦山地下工程災(zāi)害事故頻頻發(fā)生的主要原因在于不合理的礦產(chǎn)開采手段以及落后的開采技術(shù)，例如：會造成巖爆，偏幫，冒頂?shù)?。分析可知因?yàn)榈V井內(nèi)的巖石圈層發(fā)生地殼應(yīng)力變化，從而使碎屑、巖石向礦井里面突然迸進(jìn)，給開采帶來了巨大不便，誘發(fā)了多種礦井開采的安全問題和財(cái)產(chǎn)損失問題，巖石圈層在受到巨大應(yīng)力沖擊下，會破壞采掘面的平衡性，極易可能突然釋放巖石圈層應(yīng)力，致使巖石破裂，給礦山帶來不可估量的毀滅性災(zāi)難。

1.2 地下水位異變?yōu)暮?/h3>

在礦山深層開采過程中，會對地表潛水層有一定的破壞性，破壞含水層的結(jié)構(gòu)，使其失去其穩(wěn)定性，從而影響礦山地下水位，改變礦山地質(zhì)環(huán)境。

1.2.1 礦坑突水涌水

常見的礦坑積水，涌水是由于礦山災(zāi)害對水位影響導(dǎo)致的，礦坑突然進(jìn)水，這類礦山地質(zhì)災(zāi)害突發(fā)性極強(qiáng)，范圍廣，規(guī)模也比較龐大，導(dǎo)致的后果也是非常嚴(yán)重，在采掘過程中，由于礦坑涌水量的排空速度計(jì)算不夠，以至于造成很多礦井被涌水淹沒，對人員的安全問題也造成影響。而這種災(zāi)害頻發(fā)的原因主要是開采技術(shù)的落后，人為因素占主要部分，亂挖亂采的盜采現(xiàn)象依然存在，而所謂的涌漿災(zāi)害就是在涌水的同時(shí)也伴隨著泥沙和巖屑，因?yàn)楣ぷ魅藛T的探測失誤，將透水層和淺水層斷層錯位，將沉積物涌入坑內(nèi)，從而使礦坑被泥漿阻塞，使其開采人員和采礦設(shè)備被泥沙掩埋。

1.2.2 地下水漏失

在礦山開采過程中，由于對礦山土壤的破壞，使地殼結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，這在一定程度上改變了地下水的流通渠道，致使地下水難以供給礦山開采的全過程。例如：在開采過程中，由于沒有注意對潛水層的保護(hù)，使地下水流分支改道，從而造成了地下水漏失，水位降低，水資源枯竭等現(xiàn)象。而這都是造成河水干枯，水域干旱的主要因素。

1.3 礦體內(nèi)因引起的災(zāi)害

這類礦山地質(zhì)災(zāi)害常常是因?yàn)榈V山地質(zhì)環(huán)改變后，一些偶發(fā)因素造成的突變性的災(zāi)難后果。

1.3.1 瓦斯爆炸

瓦斯在封閉的空間內(nèi)積聚到一定程度容易發(fā)生瓦斯爆炸，瓦斯爆炸主要常介于大小礦區(qū)。而引起這種災(zāi)害主要因素是因?yàn)榈V坑通風(fēng)條件不良。這種災(zāi)害給礦山開采人員帶來的傷害極大。礦井劇烈爆炸損毀，致使大量財(cái)產(chǎn)損失。

1.3.2 煤層自燃

煤層在開采的過程中，所開采出來的煤資源都要先堆放到礦區(qū)周圍的地面上，而暴露在空氣中的煤會發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生大量的熱量，當(dāng)達(dá)到?jīng)]得著火點(diǎn)時(shí)，引發(fā)火災(zāi)。而一旦火災(zāi)發(fā)生，所造成的后果是不可估量的，不僅會造成礦區(qū)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且還會破壞周圍的綠色植被，使土壤營養(yǎng)貧瘠，從而使土壤復(fù)耕率降低。據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，我國每年因煤自燃所造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到了兩千多億元。

1.3.3 礦山火災(zāi)

在一些礦區(qū)開采過程中，經(jīng)常會發(fā)生礦山火災(zāi)現(xiàn)象，這是由于沒在開采過程中與硫化物發(fā)生氧化反應(yīng)，從而形成火災(zāi)。礦山火災(zāi)對礦區(qū)周圍植被的破壞非常巨大，而且也會對當(dāng)?shù)乜諝庠斐蓢?yán)重的污染。

1.3.4 地?zé)?/p>

在礦山開采過程中，為了開采出更加優(yōu)質(zhì)的礦源，采礦工作者經(jīng)常會把礦井的深度進(jìn)一步加強(qiáng)，而這會導(dǎo)致礦井溫度上升，當(dāng)?shù)V井深度達(dá)到800m后，空氣中的硫含量就會升高，不僅對礦工的人身安全造成了不可預(yù)估的危險(xiǎn)，而且在一定程度上也阻礙了生產(chǎn)的步伐。

1.4 礦山環(huán)境化學(xué)污染災(zāi)害

1.4.1 尾庫、場庫災(zāi)害

為了便于礦山開采中的礦物存放，會出現(xiàn)礦場和尾礦庫，而一旦礦庫失衡，就會使其壩體承受不了礦庫重量而決堤，這會引發(fā)礦區(qū)泥石流的地質(zhì)災(zāi)害問題。而壩體決堤很大程度上是由礦區(qū)所產(chǎn)生的廢礦液溢出，使壩體管道破裂所造成的。而他所造成的危害是不可估量的，不僅危害了人們的人生和財(cái)產(chǎn)安全，而且對周圍的水土環(huán)境影響是非常長遠(yuǎn)的。

1.4.2 水土環(huán)境污染

礦山開采所產(chǎn)生的廢水都會隨地表流入到地下水中使其造成嚴(yán)重污染。而這些廢液中常常伴隨有毒物質(zhì)和重金屬，所以這些廢液的排入，對人們的生活用水的影響極其深遠(yuǎn)。而且大部分的礦區(qū)在開采過程中沒有對廢水進(jìn)行及時(shí)處理，任由其流入到周圍環(huán)境水中，直接性的，造成水土環(huán)境污染。

1.4.3 土地退化

礦山開采會使礦區(qū)周圍環(huán)境水土流失，使周圍環(huán)境土地沙漠化，尤其在露天開采中，會破壞當(dāng)?shù)刂脖唬恋赝嘶?，再加上大量的采礦排水，致使其土地鹽堿化嚴(yán)重。

2 礦山地質(zhì)災(zāi)害防治對礦區(qū)安全質(zhì)量生產(chǎn)的重要性

因?yàn)榈V井工程的復(fù)雜性特點(diǎn)使然，在實(shí)施礦井開采的工程中對施工的準(zhǔn)確性有著較高的要求，如果由于計(jì)算差錯或是其他疏忽導(dǎo)致了生產(chǎn)工作的發(fā)生偏差，將會給礦井工程帶來隱患和無法挽回的重大后果。在對井下導(dǎo)線點(diǎn)和標(biāo)高點(diǎn)觀測過程中，如果對導(dǎo)線點(diǎn)位的實(shí)際位置出現(xiàn)了誤差，將可能導(dǎo)致地質(zhì)預(yù)測發(fā)生偏差，從而危及礦井的安全生產(chǎn)。這樣，確保了地質(zhì)測量的正確性與有效性，有利于礦井開采作業(yè)的安全順利進(jìn)行，便于職工對礦井生產(chǎn)工作實(shí)行更加科學(xué)高效的科學(xué)管理，也便于更好地解決在生產(chǎn)中存在的問題，從根本上降低了安全事故出現(xiàn)的頻率。通過進(jìn)行礦井地質(zhì)工作，科研人員可以掌握大量的地質(zhì)資料，為今后礦井開采管理工作提供了依據(jù)。另外，很多礦山企業(yè)正在逐步重視和完善開采過程礦井的地質(zhì)勘查工作，以熟悉礦井內(nèi)生產(chǎn)地質(zhì)環(huán)境動態(tài)改變形式，尤其可以了解礦井開采狀況，從而明確礦產(chǎn)資源分布區(qū)域，為編制采礦規(guī)劃提供了依據(jù)。與此同時(shí)，科技人員又可利用礦井地質(zhì)工作對現(xiàn)有的重大安全隱患加以分析，從而拿出可行的解決辦法，進(jìn)一步提高采礦工程建設(shè)的安全系數(shù)。經(jīng)過上述分析我們能夠確定礦井地質(zhì)管理工作是礦井安全質(zhì)量生產(chǎn)的基石，對礦井各部門管理工作的進(jìn)行均具有保障意義?；诖耍蟮V山企業(yè)積極培訓(xùn)先進(jìn)的地質(zhì)工作者，并引入先進(jìn)的勘察技術(shù)人員，為提高礦井地質(zhì)工作精度提供依據(jù)與借鑒。

3 礦山地質(zhì)災(zāi)害的防治措施

礦山地質(zhì)災(zāi)害種類繁多，其產(chǎn)生條件都各不相同。而現(xiàn)階段隨著我國地質(zhì)勘測技術(shù)的不斷進(jìn)步，在應(yīng)用過程中也會更加便利。所以要結(jié)合勘測技術(shù)，采取科學(xué)合理的防治手段，從而減少地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，有效避免因地質(zhì)災(zāi)害所造成的人員和財(cái)產(chǎn)安全損失。

3.1 建立完善的風(fēng)險(xiǎn)評估體系

首先，在礦區(qū)開采之前，相關(guān)技術(shù)人員必須對礦區(qū)周圍進(jìn)行一定的風(fēng)險(xiǎn)檢測，對周邊環(huán)境進(jìn)行地質(zhì)評估，而且也要根據(jù)礦區(qū)實(shí)際情況建立完整的地質(zhì)環(huán)境保護(hù)政策和法治法規(guī)；其次，在開采過程中，也要對礦區(qū)環(huán)境進(jìn)行嚴(yán)格評估，適時(shí)調(diào)整評估策略其能夠更加適應(yīng)實(shí)際開采情況，當(dāng)然也要在開采中積極防范，確保開采過程的安全性和環(huán)境保護(hù)性。除此之外要把地質(zhì)環(huán)境的恢復(fù)與土地復(fù)耕政策納入到總體規(guī)劃當(dāng)中，并強(qiáng)制工作人員積極落實(shí)。

3.2 加強(qiáng)宣傳，提高工作人員素質(zhì)

對于部分采礦工作者而言并沒有認(rèn)識地質(zhì)環(huán)境保護(hù)的重要性，在開采過程中一味的注重礦產(chǎn)產(chǎn)量，而對礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境不屑一顧。所以相關(guān)部門應(yīng)該加大地質(zhì)環(huán)境保護(hù)宣傳力度，呼吁所有人員保護(hù)周邊環(huán)境，也要提高他們對地質(zhì)災(zāi)害的警覺性和機(jī)敏性，以確保當(dāng)?shù)刭|(zhì)災(zāi)害發(fā)生時(shí)，能夠有效的減少傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。除此之外，在生產(chǎn)過程中也要對員工培訓(xùn)一些減災(zāi)抗災(zāi)的技能和手段，從而有效的減少地質(zhì)災(zāi)害所造成的不可預(yù)估的風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 引入先進(jìn)的勘查手段

在開采過程中必須引入信息化的勘查手段，并建立全面覆蓋信息傳遞網(wǎng)絡(luò)，這樣才能夠?qū)φ麄€開采工程進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)視，動態(tài)監(jiān)察，從而確?？睖y的有效性和及時(shí)性。也要建立地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)，對可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行評估和預(yù)測，并根據(jù)礦區(qū)周圍地質(zhì)環(huán)境的整體動態(tài)調(diào)整保護(hù)策略，最大程度的降低地質(zhì)災(zāi)害所造成的損失。

3.4 做好及時(shí)支護(hù)工作

來進(jìn)行坑道開采時(shí)，必須加大對坑道的支護(hù)工作，避免由于礦井塌方而對開采人員造成危害。而且很多坑道上會有居民住戶，所以在開采過程中要尤為注意，從而預(yù)防上部地面開裂，造成居民的人身和財(cái)產(chǎn)損失。除此之外也要做好坑道的排水工作，對排水的設(shè)計(jì)要合理規(guī)劃，使其有效防止由于排水不當(dāng)而造成的礦坑涌水現(xiàn)象。

3.5 加強(qiáng)對礦區(qū)周圍環(huán)境監(jiān)測和評估

對礦區(qū)周圍環(huán)境要適時(shí)評估，及時(shí)監(jiān)測，根據(jù)礦區(qū)環(huán)境的地質(zhì)動態(tài)調(diào)整開采策略。也要對一些污染較為嚴(yán)重的采礦區(qū)進(jìn)行嚴(yán)格查辦，堅(jiān)決抵制。要遵循三廢排放原則，避免由于開采過程中的廢水排放不良而造成水土和周邊空污染。此外，在開采結(jié)束后，要根據(jù)生態(tài)環(huán)境恢復(fù)準(zhǔn)則，積極恢復(fù)礦區(qū)環(huán)境，必要時(shí)要進(jìn)行回填工作。

3.6 對周圍環(huán)境要進(jìn)行及時(shí)治理和防治

在采礦結(jié)束后，要根據(jù)土地復(fù)耕政策，提高當(dāng)?shù)赝恋氐膹?fù)墾率。也要做好周圍環(huán)境的植被綠化工作，積極栽種存活率較高，生長速度較快的綠色植被，有效的是周圍生態(tài)環(huán)境能夠得到及時(shí)治理。當(dāng)然也要對礦場的廢渣進(jìn)行有效處理，防止其由于覆蓋土地面積所造成周圍環(huán)境沙漠化。

3.7 加大防治資金支持

對于地質(zhì)災(zāi)害的防治工作政府要加大對其監(jiān)管和投入力度，并按照當(dāng)?shù)卣邔ΦV區(qū)安排一定的防治資金，并呼吁礦山企業(yè)改進(jìn)防治工作，使政府和企業(yè)能夠團(tuán)結(jié)協(xié)作，共同促進(jìn)礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境的優(yōu)化工作。企業(yè)也要加大對礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的關(guān)注度，要給予該工作的所需資金，并建立環(huán)境災(zāi)害補(bǔ)償條例和環(huán)境破壞問責(zé)條例，要加大懲罰力度，對采礦工程進(jìn)行警示，并應(yīng)用經(jīng)濟(jì)手段調(diào)節(jié)防治策略，這樣才能更好的約束采礦工程的行為，打造綠色健康的生態(tài)環(huán)境。

4 礦山地質(zhì)災(zāi)害的勘查方法

因?yàn)榈V山的地質(zhì)多在深部進(jìn)行，勘探主要使用遙感技術(shù)和物理勘察方法。

4.1 地球信息技術(shù)綜合方法

目前的信息技術(shù)重點(diǎn)是運(yùn)用遙感集合“3S”信息技術(shù)，準(zhǔn)確了解地質(zhì)災(zāi)害可能的分布、出現(xiàn)位置和范圍。如使用全球衛(wèi)星定位技術(shù)對因水文災(zāi)難而產(chǎn)生的高危地點(diǎn)精確定位，并使用先進(jìn)遙感技術(shù)衛(wèi)星進(jìn)行疊加分析，以預(yù)報(bào)災(zāi)變的產(chǎn)生趨勢。

4.2 地球物理勘查方法

地球物理勘察方法是指運(yùn)用物理方法，檢測巖石圈層的相關(guān)信息，確認(rèn)采空區(qū)、斷裂移動、磁場改變等潛在的自然災(zāi)害伴發(fā)消息，對水文災(zāi)情作出提前研究和預(yù)報(bào)。地球物理勘探礦井地質(zhì)的技術(shù)，一般包含：高密度電阻率法、視電阻率法、瞬變電磁法、淺層地震法等。上述技術(shù)都是預(yù)報(bào)潛在的礦井地質(zhì)重要手段。

4.3 環(huán)境化學(xué)勘測方法

在礦井地質(zhì)防治過程中，人們又往往采用地球化學(xué)勘察方式。例如：對礦區(qū)環(huán)境的監(jiān)控，化學(xué)監(jiān)測方法等有著難以取代的優(yōu)越性。通過這些方法的使用，可以合理判斷環(huán)境污染影響、預(yù)報(bào)環(huán)境污染變化趨勢、追蹤污染源、劃定重點(diǎn)污染區(qū)等，為環(huán)境污染綜合治理方法的建立提供了重要的理論依據(jù)與支持。

5 結(jié)語

總而言之，受采礦工程的影響，礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害頻頻發(fā)生，所形成的災(zāi)害種類各不相同，而誘發(fā)其地質(zhì)災(zāi)害的因素多種多樣。所以在礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的防治過程中要及時(shí)調(diào)整防治策略，根據(jù)不同的地質(zhì)災(zāi)害種類應(yīng)用不同的防治手段。同時(shí)也應(yīng)該選擇恰當(dāng)合適的開采方案，并在開采之前對周邊環(huán)境進(jìn)行偵察和檢測，并制定預(yù)防策略。除此之外，在工程結(jié)束后，也要對礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行一定的恢復(fù)，減少其開采工程對環(huán)境的破壞力。