論誘發礦山地質變化原因及勘查方法

楊廣珠

（云南地質工程第二勘察院，云南 楚雄 675000）

我國是地質災害的多發國家之一，地質災害種類多、分布廣、影響大、造成損失嚴重。礦山地質災害是地質災害的一個小分支，是人類開采礦山而直接誘發的人為地質災害。我國是采礦大國，開采技術和設備相對落后，導致礦山開采環境不斷惡化。近年來，各種礦山地質災害明顯上升，本文作者結合在多年礦山勘查的工作經驗，詳細介紹了礦山各種地質災害的類型、產生、危害和防治對策，并提出相應的勘查方法。

1 地質災害誘發因素

1．1 疏干排水

采礦時對地下水必須進行疏干排水，甚至要深降強排，由此而出現了一系列的地質災害問題。首先是礦井突水事故不斷發生。其次是由于疏干排水，使許多巖溶充水礦區引起地面塌陷，嚴重影響地面建筑、交通運輸以及農田耕作與灌溉。再次是某些礦山由于排水，疏干了附近的地表水，淺層地下水長期得不到補充恢復，影響植物生長；有的礦區甚至形成土地石化和沙化、水土流失、荒漠化嚴重，生態環境遭到破壞。

1．2 其他因素

礦山地質災害誘發因素很多，有些是開采過程中難以避免的；有的是開采中忽視預防或開采不規范、管理不科學導致的；有的礦山片面追求經濟利益或為擺脫一時的經營危機，擯棄常規；曾一度泛濫的民采風潮掠奪式的開采活動也對部分國有大中型礦山造成嚴重干擾和資源、環境破壞。

2 主要地質災害特征和治理措施

2．1 泥石流

泥石流災害具有很強的破壞性，但人們并不是被動地去接受泥石流災害，而是通過科學研究，不斷認識其成災機理和成災規律，提高預測預報水平，加強防御建設，與泥石流災害進行斗爭。泥石流的治理措施包括工程措施和生物措施嘲：(1)工程措施的治理目的是減少災害的發生頻度，降低災害的危害程度。一般是攔擋、排導和支護措施。(2)生物措施：生物措施的治理目的一是治理水土流失；二是吸收有害物質，凈化土壤。(3)生物措施和工程措施相結合：金屬礦圍巖一般為較硬的巖石，開采過程中開采堆積物除了上覆土層和風化巖石外，均為較大塊的難風化的塊狀堆積物，易形成的地質災害為崩塌、滑坡以及泥石流，另外有些金屬礦床在開采和冶煉過程中對土和地下水造成一定的污染，也需要進行治理；非金屬礦多數為沉積形成，其開采要挖掘較多的松散沉積生成物，而且開采出來的物質也較易風化，易形成地面塌陷、泥流、泥石流、滑坡等地質災害。

2．2 塌陷

當地下礦層被采出之后，采空區的頂板巖層在自身重力和其上覆巖層的壓力作用下，產生向下的彎曲和移動。當頂板巖層內部所形成的拉張應力超過該層巖層的抗拉強度極限時，直接頂板首先發生斷裂和破碎并相繼冒落。接著是上覆巖層相繼向下彎曲、移動，進而發生斷裂和離層。隨著采礦工作面的向前推進，受到采動影響的巖層范圍不斷擴大。當礦層開采的范圍擴大到某一時刻，在地表就會形成一個比采空區大得多的塌陷盆地，從而危及地表的各種建筑物和農田等。巖溶塌陷是巖溶充水礦床疏排地下水所引起的。塌陷不僅出現在煤炭礦山而且也出現在有色金屬、黑色金屬、化工及核工業礦山。采空區塌陷對土地資源的破壞，在采礦中占有重要地位，主要由地下開采造成的。對礦山采空區塌陷的治理方案很多，但較常用的方法是充填復墾法。

2．3 滑坡

滑坡活動受多種因素影響，主要發生在雨季。而軟硬相間巖層，由于差異風化，堅硬巖體突出，由結構面切割或重力蠕變，堅硬巖體就會產生崩塌、落石。地質構造發育使完整巖石被分割成割裂體，割裂體在誘發因素下失穩而形成崩場，因此構造越發育，巖體越破碎，越易產生崩塌、落石。抗滑工程是防止山體滑坡的不可缺少的一部分，尤其對于事關生命、財產安全的礦區坡體來說，意義非同尋常。抗滑工程包括抗滑擋墻、加筋擋墻、錨定板擋墻、預應力錨索擋墻、錨桿擋墻。

3 礦山地質災害的勘查方法

3．1地球信息技術綜合方法

遙感技術(Rs)主要是針對大面積區域宏觀解釋，可形成不同比例尺所需要的航衛片解譯結果。利用航、衛片進行解譯，具有直觀、真實、準確、實效性強等特點，可大大提高工作效率和質量。GPS具有全天候、全球覆蓋和高精度的優良性能，而且其用戶設備無源工作，體積小，重量輕，耗電少，使用方便和價格低廉，因此，GPS的應用越來越廣泛。在礦山環境野外調查中，可采用GPS定位儀進行礦山環境三維坐標數據的現場采集工作。礦山地質災害的許多問題都是由多種空間域因子共同作用的結果，而GIS本身又具有強大的空間分析操作功能和多源多因素信息復合疊加技術，因此GIS完全可以實現對礦山環境和災害問題進行動態模擬與評價的目的。總之，“3S”技術的應用，可以從宏觀上掌握地質災害的分布、發生、發展規律。它的應用彌補了以前常規的技術手段難于勝任的空白，特別是對危險地帶的礦山災害的調查。

3．2水文地質與巖土力學試驗方法

水文地質與巖土力學試驗類型很多，是礦山地質災害調查的重要手段之一，許多調查成果的基礎數據和資料，均需水文地質與巖土力學試驗而獲得。

3．3地球物理勘查方法

高密度電阻率法是以巖土體導電性差異為基礎的一類物探方法，該方法一次即可進行多裝置數據采集，既可研究深度方向的電性變化，也可研究水平方向的電性變化，通過參數換算取得更多突出的有效異常的比值參數，利于潛在災害的埋深、范圍等的推斷解釋 。它對不太深的采空區、地下水系、巖石風化層等的勘查十分有效。視電阻率法可用于圈定采空區。一般金屬礦山都是塊狀硫化物礦體，它是一種良導電體，具有極低的電阻率，而有待探明的采空區為空氣充填，空氣是絕緣高阻，其電阻率與硫化物礦體的電阻率有顯著差別，利用視電阻率法揭示這種差別存在的范圍就是圈定的采空區。瞬變電磁法是利用不接地回線或接地線源向地下發送一次脈沖電磁場，在一次脈沖磁場的間歇期間，利用線圖或接地電極觀測地下半空間二次渦流場的變化，從而達到探測的目的。同時，該方法信噪比高、分辨力強、探測深度大、探測速度快，較容易發現礦區的采空區異常。淺層地震法是由人工手段激發地震波，再通過研究地震波在地層中的傳播規律，以查明地下地質小構造及獲取地層巖性信息的一種物探方法。其中的淺層反射法，不僅能直觀地反映地層界面的起伏變化，而且還能探測地下隱伏斷層、空洞、陷落柱以及各種異常物體，是滑坡、斷裂面、采空區等潛在地質災害的有效勘查方法之一。

3．4 其他方法

在礦山地質災害的勘查中，地球化學勘查方法也可發揮重要作用，特別是對礦區環境污染的勘查，化探方法可以充分發揮其優勢，在污染因素查定、探測污染源、污染機制(過程)研究、圈定污染異常區，以及提出污染治理方案等方面將起決定性作用。

4 礦山地質災害的預防

愈演愈烈的礦山災害、大量潛伏的災害隱患、日漸惡化的礦山環境說明礦山地質災害的防治必須上升到政府監管的高度。政府主管部門要加大對礦山環境與災害源的監管與治理力度，防止新的隱患發生。礦山企業要規范開采行為，合理開發礦產資源，處理好短期經濟利益和長遠發展的關系，將防災減災工作始于礦山設計并延續到閉坑之后。

結語

我國礦山種類繁多、分布廣、戶數多、規模小、基礎差，由于技術、管理及效益等原因的影響，資源開發中的安全形勢相當嚴峻，地表塌陷、山體崩塌、礦山邊坡滑坡、廢石場泥石流、尾礦庫垮塌、采場冒頂、巷道坍塌、礦山地震、巖爆、采空區大面積地壓、井下突水、深井高溫等災害，給社會穩定和人民生命財產安全帶來了嚴重影響。

[1]胡向德，黎志恒，李勇，等.甘肅省礦山地質環境保護與防治工程研究.甘肅省地質環境監測院.2009.12.21.

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