翟克禮

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心遼寧總隊(duì)，遼寧 沈陽 110004）

很多礦山開采有關(guān)的文獻(xiàn)資料都會與地質(zhì)災(zāi)害相關(guān)聯(lián)，這是因?yàn)榈V山開采區(qū)總是會因?yàn)榉N種地質(zhì)原因發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，導(dǎo)致礦山周邊的居民點(diǎn)或者正在礦山內(nèi)部工作的人員受到傷害[1]。想要避免這類地質(zhì)災(zāi)害，就需要徹底分析礦山開采區(qū)的地質(zhì)特征，控制礦區(qū)開采的地質(zhì)風(fēng)險，清除不穩(wěn)定的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，保護(hù)礦區(qū)工作人員的安全，是礦山周邊居民點(diǎn)的人民不再受到生命危險和財產(chǎn)損失的威脅?；诖?，本文對礦山開采區(qū)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的誘因進(jìn)行研究，分析這些誘因會導(dǎo)致的地質(zhì)災(zāi)害，并提出地質(zhì)災(zāi)害的治理方案。

1 礦山開采區(qū)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的誘因研究

1.1 地下水徑流變化研究

礦山的開采通常會挖掘到地底，因此通常都會影響到地下水的流動。由于每個礦區(qū)的礦層組成成分都不相同，但是在地下通常都能發(fā)揮隔水的作用，因此想要安全地開采地下的礦產(chǎn)，就需要在開采礦產(chǎn)之前將地下水完全抽干，只有這樣才能使礦物開采的過程順利進(jìn)行。伴隨著礦產(chǎn)的不斷開采，地下水上下兩側(cè)的隔離物質(zhì)在不斷減少，與之對應(yīng)的，地下能夠靈活運(yùn)轉(zhuǎn)的空間越來越寬闊，此時的水層和礦物層就會之間融合到一起。一直到礦山開采的最后，各類會產(chǎn)生劇烈爆炸的操作會給礦山地下帶來巨大的動能，導(dǎo)致地下水流動的不穩(wěn)定，這樣劇烈的操作很可能會導(dǎo)致礦區(qū)頂板出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性裂縫，有些地區(qū)會出現(xiàn)塌陷現(xiàn)象[2]。大量的地下水會排除掉隔離帶的阻隔作用，融入礦洞內(nèi)，淹沒礦區(qū)。地下水的變動會同時造成地表水流的變化，礦物開采時的基巖裂縫不僅不會出現(xiàn)壓力就近排放的特性，反而會由原本的向河道排水轉(zhuǎn)變?yōu)橄虻V洞排水。這樣一來，河道內(nèi)的水流沒有了來源，徑流量會隨之減少。在礦區(qū)開采越來越深入之后，礦洞內(nèi)部對地下水的推動力和阻隔壓力越來越小，一些地表徑流量較小的河流甚至?xí)霈F(xiàn)斷流的現(xiàn)象。

1.2 地表壓力失衡研究

當(dāng)前我國開采礦山的方式絕大多數(shù)都會采用長壁式采礦法。由于礦產(chǎn)都是深藏在山體內(nèi)或地下，所以在開采的過程中會挖掘地表的土壤并將多余的土壤覆蓋在周邊地表之上[3]。這樣就會導(dǎo)致地表周邊松散層土壤的厚度不斷增加，壓力的失衡使得地表更容易出現(xiàn)裂縫，礦區(qū)內(nèi)部出現(xiàn)采空塌陷的概率也會隨之增加。例如我國東部地區(qū)的一些煤礦產(chǎn)區(qū)內(nèi)，地下埋藏著充足的水資源，地表水位也達(dá)到了平均水準(zhǔn)線以上，這種情況下出現(xiàn)壓力失衡現(xiàn)象會直接使得該礦區(qū)的地表水形成一個湖泊。但是對于一些水資源較為稀缺的區(qū)域，如西北地區(qū)，在礦區(qū)周邊造成地表壓力失衡現(xiàn)象，使水資源匱乏現(xiàn)象進(jìn)一步加深，地表裂縫更加明顯。經(jīng)過大數(shù)據(jù)分析可以得知，我國礦區(qū)周邊大多數(shù)的地面裂縫和塌陷，都是因?yàn)檫@些隨意堆積土壤，從而造成地表壓力失衡導(dǎo)致的。而且這些塌陷地區(qū)中耕地區(qū)的面積占比在43%以上，給人民的生活和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展造成了嚴(yán)重的影響。并且在工業(yè)化背景下，金屬以及煤炭的礦產(chǎn)資源需求量不斷增加，礦產(chǎn)資源的開采量也在逐年增大，因此導(dǎo)致礦山開采區(qū)的地面裂縫和塌陷問題日益嚴(yán)重。除此之外，這些問題的出現(xiàn)還會造成一系列的生態(tài)環(huán)境問題，導(dǎo)致自然環(huán)境的失調(diào)。

1.3 礦山開采的廢物污染大氣環(huán)境

在礦山開采的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)一些比較常見的固體廢物，如果這些固體廢物沒有得到及時妥善的處理，而是隨意丟棄在礦山周圍，就會給礦山開采區(qū)周邊的自然環(huán)境帶來極大的壓力[4]。同時有一些礦山開采過程中會使用火藥等化學(xué)用品，這些化學(xué)藥品有時會排放出諸如，二氧化硫、一氧化碳等有毒氣體，這些有毒氣體飄散在大氣中與水蒸氣相結(jié)合，到了夏季就會隨著雨水的沖刷降落到地面。這些有毒物質(zhì)一旦滲入入土壤中，就會影響到該地區(qū)大片環(huán)境生物的生理健康，不但會出現(xiàn)植物大面積死亡的情況，還會使周邊的動物因飲用水不潔而生病或死亡。這樣一來，整片礦山開采區(qū)的生態(tài)環(huán)境都會遭到破壞，土壤因生態(tài)環(huán)境的不協(xié)調(diào)而逐漸疏松，河道周邊的泥土?xí)u漸形成淤泥，流入附近的河流或湖泊中。長此以往，河道的河床漸漸抬升，整片區(qū)域的抗洪能力就會逐年下降。此時，一旦遇到暴雨、臺風(fēng)等大范圍降雨的自然天氣，礦山開采區(qū)就很容易形成泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，礦山周邊的居民就會因此受到生命的威脅。

2 礦山開采誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害類型介紹

礦山開采區(qū)發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害又被稱為礦井地質(zhì)災(zāi)害或者采礦帶地質(zhì)災(zāi)害，絕大多數(shù)礦山地質(zhì)災(zāi)害都是由上述三個原因共同造成的。

2.1 礦山坍塌事故

礦山坍塌事故是所有礦山地質(zhì)災(zāi)害中最常見的一種，也是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時，可能會對礦山開采地帶工作人員造成傷害最大的一種。礦山坍塌事故的主要表現(xiàn)形式是礦洞內(nèi)巖石土壤的坍塌， 礦山開發(fā)過程中，經(jīng)常會破壞當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而造成礦山表面巖石脫落、地層陷落等問題[5]。能形成礦脈的山區(qū)內(nèi)部，巖石層和軟弱夾層的中間結(jié)構(gòu)存在補(bǔ)位缺失問題，因此這片穩(wěn)定性較差的區(qū)域，就成為了礦山坍塌事故的主要發(fā)生場所。而且由于巖石層和軟弱夾層在礦山開采區(qū)普遍存在，礦山坍塌事故發(fā)生的地點(diǎn)就具備十分隨機(jī)的特性，因此礦山開采區(qū)的任意地點(diǎn)都可能面臨著礦山坍塌事故的發(fā)生。

2.2 泥石流

泥石流通常是因?yàn)榈V山開采過程中出產(chǎn)的廢物大量污染環(huán)境而導(dǎo)致的，通常會造成礦山開采區(qū)外部溝谷縱橫，丘壑連綿。而在這樣特殊的地理環(huán)境下，一旦發(fā)生暴雨、臺風(fēng)等天氣，就會直接導(dǎo)致水流沖擊泥沙從高處落下，形成特殊的洪流，也就是泥石流。通常只會發(fā)生在水土流失較為嚴(yán)重的區(qū)域，而且其地下的巖石層與地上的土壤層都受到了侵蝕，因此地表的植被都遭到了不同程度地破壞[6]。一旦該區(qū)域的生態(tài)環(huán)境受到了損害，發(fā)生泥石流的可能性就會大大增加。另外，礦山開采區(qū)開采出來的土壤、廢渣、碎石等物質(zhì)如果大范圍堆積在礦山周邊，很可能會在泥石流發(fā)生的時候增大泥石流的威力與流速。礦山地區(qū)發(fā)生的泥石流災(zāi)害，不但會對礦山內(nèi)部的工作人員造成生命威脅，還會影響到礦山周邊村鎮(zhèn)中人們的正常生活。

2.3 采空區(qū)塌陷

礦山開采區(qū)塌陷與礦山坍塌不同，通常是指由于礦山開發(fā)過程中，地下的礦產(chǎn)資源被透支性開采，以至于地下的巖石洞壁出現(xiàn)了虛空的現(xiàn)象。當(dāng)這種虛空現(xiàn)象形成一定的規(guī)模以后，地面的結(jié)構(gòu)就會經(jīng)常出現(xiàn)礦山開采區(qū)塌陷現(xiàn)象。想要造成這種類型的塌陷，就需要在礦山開采時采取空場法或崩落法來進(jìn)行開采工作。因此，若是沒有在開采礦山礦產(chǎn)時及時填充被挖空的區(qū)域，該片區(qū)域就會經(jīng)常發(fā)生礦山開采區(qū)塌陷事故。一旦礦山開采區(qū)塌陷，不但會導(dǎo)致地面的建筑和道路變形損壞，嚴(yán)重時期甚至?xí)斐缮襟w滑移。另外，上文中的礦山坍塌事故也多半是由于礦山開采區(qū)塌陷而導(dǎo)致的。能夠影響到礦山開采區(qū)塌陷的因素可以分為人為因素或自然因素，其中人為因素多半是處于礦山開采技術(shù)或工作人員操作不當(dāng)，而自然因素則多半是因?yàn)楫?dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)結(jié)構(gòu)易發(fā)生地震等。

2.4 崩塌滑坡事故

如果礦山開采區(qū)發(fā)生了采空區(qū)塌陷現(xiàn)象，那么該片區(qū)域就很有可能發(fā)生崩塌滑坡事故。這種類型的災(zāi)害可能發(fā)生的地點(diǎn)范圍十分廣泛，無論是在露天的開采區(qū)還是深藏在井下或礦山內(nèi)部的開采區(qū)都有可能會發(fā)生，只是具體的表現(xiàn)形式會不同。露天礦物開采區(qū)的崩塌滑坡事故主要表現(xiàn)為礦物帶邊坡滑落，而深藏在井下或礦山內(nèi)部的開采區(qū)發(fā)生崩塌滑落事故主要表現(xiàn)形式是地表塌陷和崩塌也就是采空區(qū)塌陷。一般情況下，深藏在井下或礦山內(nèi)部的開采區(qū)發(fā)生崩塌滑落事故，所能造成的影響比露天開采區(qū)的崩塌滑坡事故更大，其造成的經(jīng)濟(jì)損失也有很大的差別。

3 礦山地質(zhì)災(zāi)害的治理方案研究

3.1 礦山坍塌事故治理措施研究

在治理礦山坍塌事故的過程中，首先需要對礦山開采區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行一個詳細(xì)的統(tǒng)計(jì)，并結(jié)合礦山開采的計(jì)劃和施工進(jìn)度，分析該地區(qū)的地下孔洞分布，找到礦山坍塌的規(guī)律，避免礦山坍塌對周邊居民的日常生活造成更大的不良影響。關(guān)于這一點(diǎn)，不同的礦山開采區(qū)有不同地質(zhì)環(huán)境以及其具體的分析方法，導(dǎo)致相應(yīng)的沉陷程度也有所差異。因此在實(shí)際的統(tǒng)計(jì)中，每個不同的礦山都需要通過具體的觀測來測量礦山的坍塌數(shù)據(jù)，之后再由負(fù)責(zé)分析工作的人員對測量結(jié)果進(jìn)行研究，總結(jié)出礦山坍塌的規(guī)律，以便為該地區(qū)的礦山坍塌地質(zhì)災(zāi)害提前做好預(yù)防工作。除此之外，還可以通過對礦區(qū)坍塌事故發(fā)生頻率的了解，找到礦山坍塌的根本原因，進(jìn)而采取有效的措施對其進(jìn)行預(yù)防。

3.2 泥石流事故治理措施研究

想要治理泥石流事故，就需要從礦山周邊地區(qū)的環(huán)境保護(hù)入手。無論是大氣的環(huán)境保護(hù)還是水資源或制備的環(huán)境保護(hù)，都需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奶幚怼５V山開采區(qū)內(nèi)在很多時候都會有廢棄物的堆積，這些礦區(qū)開采造成的污染不但會影響水源、土壤，還很可能會導(dǎo)致大氣環(huán)境的惡化。這樣的環(huán)境惡化會增大水土流失的幾率，從而造成泥石流事故[7]。此時就需要從環(huán)境治理的角度出發(fā)，將廢棄的礦物再利用，通過植樹造林等方式解決水土流失，開挖河道，降低河床的高度，防止洪水等事故發(fā)生。除此以外，還需要提前做好環(huán)境進(jìn)一步惡化的防治工作，從開源以及節(jié)流的雙重角度考慮。

3.3 采空區(qū)塌陷治理措施研究

對于采空區(qū)塌陷的治理問題，相關(guān)的礦區(qū)工作人員或者環(huán)境治理人員最應(yīng)該做的就是提前防探工作。各礦區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)是不同的，因此采空區(qū)內(nèi)發(fā)生塌陷事故的原因也各不相同。想要治理采空區(qū)塌陷事故，就必須真正掌握該礦區(qū)詳細(xì)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，了解各個礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造帶斷裂的原因，對采空區(qū)發(fā)生塌陷的原因進(jìn)行總結(jié)和分析，以便能夠提前有針對性地預(yù)防和填坑[8]。另外，由于地下水的影響，一些已經(jīng)發(fā)生了塌陷的采空區(qū)已經(jīng)被地下水填充，此時還需要注意及時進(jìn)行疏水處理。而想要解決地下水壓的問題，就要及時地采取降壓措施，迅速排水，從而達(dá)到從源頭降低水壓的目的，有效地防止采空區(qū)內(nèi)的地質(zhì)塌陷導(dǎo)致的地下水蔓延污染。

3.4 崩塌滑坡治理措施研究

礦山開采區(qū)崩塌滑坡事故是礦區(qū)開采過程中最常見的地質(zhì)災(zāi)害，對于被破壞得較為嚴(yán)重的地區(qū)，可以通過填土的方式補(bǔ)救，并使用大型機(jī)械將該區(qū)域的土壤壓實(shí)。而如果是被破壞得較輕微的區(qū)域則可以不去處理，等待時間的自然修復(fù)。

3 結(jié)束語

綜上所述，礦山開采區(qū)內(nèi)很容易出現(xiàn)各種地質(zhì)問題，造成人員傷亡或財產(chǎn)損失。這些地質(zhì)災(zāi)害多半是由于地下水徑流變化、礦物開采廢料造成的環(huán)境污染或者地表壓力失衡等問題導(dǎo)致的。通過科學(xué)的方法找到解決這些地質(zhì)災(zāi)害的方法，能夠?qū)ΦV山開采區(qū)周邊的村鎮(zhèn)或者礦區(qū)工作人員的生命和財產(chǎn)安全帶來正面的影響。