矿山开采引发的地质灾害及其治理方案初探

摘要：为了保护矿山环境, 简要论述了我国矿山开采引发的地质灾害现状, 分析了主要矿山地质灾害的类型、诱发因素和治理措施, 并提出了矿山地质灾害的勘查方法、预防建议和对策。

关键词：矿山开采地质灾害 治理方案

中图分类号：F407.1文献标识码： A 文章编号：

前言

矿山地质灾害是由人为的采矿活动所直接引起或诱发的, 发生于岩石圈内或其表面的, 对生态环境和自然资源造成破坏、对人民生命和财产安全构成威胁或造成危害后果的地质现象或地质事件。矿山地质灾害往往造成严重的人员伤亡和高额财产损失, 破坏严重, 社会影响大, 具有频发性。矿山地质灾害常常发生在采矿区内及附近地区, 范围有限。随着科学技术的发展,人类对矿山地质灾害已能进行科学、准确的预测、预报和进行有效的防治。

一、我国矿山地质灾害概述

矿山地质灾害是指由于人类采矿生产活动而引发的一种破坏地质环境、危及生命财产安全, 并带来重大经济损失的矿区灾害。它是地质灾害的一个分支, 也是自然灾害的重要组成部分。矿山开采开山弃石, 加速水土流失, 引发地表塌陷、山体滑坡; 矿山抽排水造成地下水位下降、矿区周围地下水资源枯竭; 地下开采诱发地震、岩爆、冒顶片帮突水、瓦斯爆炸、地面开裂及沉陷等; 矿山剥离堆土、尾矿废渣堆积引起地表环境污染, 露天尾矿库漏塌、排土扬失稳滑移造成严重的泥石流灾害等,凡此种种, 均是矿山地质灾害的具体表现。

我国是个矿业大国, 又是最大的发展中国家,矿产资源的年消耗量很大。多年的粗放式的矿业开发, 导致大部分矿山地质环境形势严峻, 部分矿区呈现加速恶化势态。改革开放以来, 社会经济的快速增长对资源的需求更是与日俱增。市场经济对国有矿山企业带来很大冲击, 部分矿山注重追求经济效益, 安全和环保意识淡化, 加之开采技术及生产设备的相对落后及矿区周边大量无序的民采等多重因素的干扰, 导致矿山多年开采积聚的灾害隐患爆发, 开采环境明显恶化, 矿山地质灾害问题日趋严重, 潜在的致灾隐患不断增多, 且随时可能发展成灾, 造成人员伤亡、设备报废、设施损毁甚至矿井关闭、资源浪费等严重后果。近几年, 非煤矿山的灾害事故不断, 严重威胁着人民群众的生命财产安全, 频发的冒顶、突水、地表塌陷、滑坡、泥石流及地裂缝等矿山地质灾害不仅给矿山企业造成巨大的经济损失, 而且制约着矿山企业的可持续发展。

二、主要矿山地质灾害类型和治理对策

1泥石流

矿山建设对泥石流形成条件的影响矿山建设对泥石流形成条件的影响主要有以下几个方面:

( 1)产生并加速松散固体物质的积累, 露天开采及坑采剥离废石速度较快, 产生大量废土, 是泥石流源地的主要形成原因, 另外矿山修筑公路破坏山坡植被, 产生大量弃土, 矿山选矿排出的废渣也是泥石流物质来源。

( 2)增大了水体补给量。矿山建设中植被遭严重破坏, 改变了地面结构, 调节雨水的能力显著降低, 汇流时间缩短, 洪峰流量和洪水总量增大, 暴发泥石流的可能性也增大; 矿山废石堵沟成湖, 蓄积了大量的水体。

( 3)矿山建设改变了地形条件, 增强动力条件。大量的矿山废石堆放使山坡变陡, 地面高差增大, 从而加强了侵蚀能力; 大量矿山废石压缩沟床, 增大流深和流速, 也就增强了流体的动能和冲刷力, 废石堆放减少了过流断面, 使流体受压缩, 流速增大, 侧蚀和下蚀能力加强。

治理措施包括工程措施和生物措施:

( 1)工程措施的治理目的是减少灾害的发生频度, 降低灾害的危害程度。一般是拦挡、排导和支护措施。对物质来源即上游的矿渣松散体进行拦挡,阻拦了泥石流的物质来源。修建拦挡坝或谷坊, 同时, 布置合理的排水措施, 使土水分离。中下游进行排导, 疏通沟道, 防止沿途淤积漫流, 冲毁田地, 对沿途沟道边坡进行支护, 防止塌方和道路毁坏。合适的地点修建速流通道, 加速泥石流的排导。

( 2)生物措施: 生物措施的治理目的一是治理水土流失; 二是吸收有害物质, 净化土壤。

( 3)生物措施和工程措施相结合: 金属矿围岩一般为较硬的岩石, 开采过程中, 开采堆积物除了上覆土层和风化岩石外, 均为较大块的难风化的块状堆积物, 易形成的地质灾害为崩塌、滑坡以及泥石流。另外, 有些金属矿床在开采和冶炼过程中对土和地下水造成一定的污染, 也需要进行治理。非金属矿多数为沉积形成, 其开采要挖掘较多的松散沉积生成物, 而且开采出来的物质也较易风化, 易形成地面塌陷、泥流、泥石流、滑坡等地质灾害。

2 塌陷

当地下矿层被采出之后, 采空区的顶板岩层在自身重力和其上覆岩层的压力作用下, 产生向下的弯曲和移动。当顶板岩层内部所形成的拉张应力超过该层岩层的抗拉强度极限时, 直接顶板首先发生断裂和破碎并相继冒落。接着是上覆岩层相继向下弯曲、移动, 进而发生断裂和离层。随着采矿工作面向前推进, 受到采动影响的岩层范围不断扩大。当矿层开采的范围扩大到某一时刻, 在地表就会形成一个比采空区大得多的塌陷盆地, 从而危及地表的各种建筑物和农田等。

对矿山采空区塌陷的治理方案很多, 但较常用的方法是充填复垦法。这种方法是利用矿区附近的煤矸石、粉煤灰、露天矿剥离物等可供利用的充填材料充填采空塌陷地复田。这种方法多用于有足够的充填材料且充填材料无污染、可经济有效防护治理的地区, 因其既解决了塌陷地复垦问题, 又解决了矿山固体废弃物的处理问题, 所以经济效益最佳。

3滑坡

滑坡活动受多种因素影响, 主要发生在雨季。而软硬相间岩层, 由于差异风化, 坚硬岩体突出, 由结构面切割或重力蠕变, 坚硬岩体就会产生的崩塌、落石。地质构造发育使完整岩石被分割成割裂体,割裂体在诱发因素下失稳而形成崩塌, 因此构造越发育, 岩体越破碎, 越易产生崩塌、落石。人为影响主要是开挖坡脚、改变应力场, 使坡体内积存的弹性应变能释放而造成应力重新分布, 岩体产生卸荷裂隙, 它们多张开且平行于边坡面, 并使原有裂隙扩展和张开, 由其所切割的岩体, 可能失稳而形成崩塌滑坡。

露天矿边坡, 必须对其进行经常性的检查和维护, 用以保证边坡稳定, 防止灾害发生。建立一支边坡维护专业队伍, 加强检查维修, 必要时进行人工放坡, 铺上草皮, 植上灌木, 砌筑局部挡土墙或者预埋防滑坡的木桩。要设置排水网络, 防止地表雨水流入矿坑冲刷边坡, 层理深凹露天矿要在坑外周围设置防山洪、防泥石流的阻挡或者疏导的设施。排水网络包括以下三个部分: 地表排水、地下排水、立体排水系统。在临近边坡进行爆破时, 宜采用预裂和减震爆破法, 减少单孔装药量而增大孔数, 减少每次延时爆破的炮孔数, 以防止因为露天爆破作业而破坏边坡的稳定性。

抗滑工程是防止山体滑坡不可缺少的一部分,尤其对于矿区坡体来说, 意义非同寻常。抗滑工程包括抗滑挡墙、加筋挡墙、锚定板挡墙、预应力锚索挡墙、锚杆挡墙。抗滑桩大截面积排式抗滑单桩、抗滑链、钢管桩、承台式抗滑桩、抗洪桩、桩基挡墙、椅式挡墙、排架式抗滑桩、抗滑刚架桩、板桩抗滑桩和锚固桩、土质改良注浆、微型桩。

结束语

在矿山开采过程中，环境地质分析是不可缺失的重要环节。其中制定具有针对性的治理措施更是相关工作人员的工作重点之一。我国地大物博，相关资源极为丰富，然而仍旧不能坐吃山空，应该为子孙后代做好长远打算。充分认识到我国地广人多的社会现实，只有这样才可以更好地为我国的经济建设作出贡献。就矿山开采方面来说，我国更应该注重可持续发展战略，促进经济的长远发展。

参考文献

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