河南省寶玉石礦山地質(zhì)災(zāi)害分析及防治對策研究

羅勇，蘇博，江富建，李丹，王云飛 （南陽師范學院獨山玉研究實驗室，河南 南陽 473061）

河南省地處華北板塊與揚子板塊碰撞造山帶內(nèi)，屬于我國六大寶玉石成礦帶中最重要的秦嶺成礦帶東段，寶玉石礦產(chǎn)極為豐富，迄今為止發(fā)現(xiàn)虎睛石、綠松石等約40余種寶玉石資源［1－4］。河南省是礦業(yè)大省，全省已發(fā)現(xiàn)各類礦產(chǎn)126種 （含亞礦種為154種），探明資源儲量為73種。礦產(chǎn)資源開發(fā)強度較大。據(jù)初步統(tǒng)計，截至2010年底，全省共有4078個采礦單位從事礦業(yè)生產(chǎn)活動，開發(fā)利用礦產(chǎn)數(shù)為106種 （含亞礦種）。生產(chǎn)礦山 （點）1543個，籌建礦山277個，停產(chǎn)礦山2155個，關(guān)閉礦山52個，其他51個。河南省主要礦山地質(zhì)災(zāi)害有采空地面塌陷、地裂縫、崩塌、滑坡、泥石流、礦坑突水等，同時還有煤矸石堆放及自燃、占用和破壞土地，礦區(qū)水土流失，區(qū)域地下水位下降、水體污染等［5－6］。

礦山地質(zhì)災(zāi)害是指自然地質(zhì)作用和礦山地質(zhì)作用導(dǎo)致礦山生態(tài)地質(zhì)環(huán)境惡化的一系列災(zāi)害事件［7］。前人在礦山地質(zhì)災(zāi)害方面研究成果豐碩，研究主要側(cè)重于煤礦、金屬礦山等方面的研究，關(guān)于非金屬礦山地質(zhì)災(zāi)害研究較少。而關(guān)于非金屬礦種中最為珍貴的寶玉石礦種方面的礦山地質(zhì)災(zāi)害研究尚屬于空白。寶玉石礦山由于其珍貴稀有的屬性，具有極高的價值，在非金屬礦產(chǎn)資源開發(fā)中，往往由于礦山開發(fā)單位唯利是圖或民間的私采、盜采，亂采、亂挖，地質(zhì)災(zāi)害隱患極強，造成的后果也極其嚴重。

寶玉石礦山由于其特殊的地質(zhì)屬性，不僅有常見的崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害，同時還有其特殊的地質(zhì)災(zāi)害，如巖溶 （漢白玉礦、米黃玉礦）、重金屬污染 （綠松石礦、螢石礦）、放射性輻射 （螢石礦）、石棉污染 （虎睛石礦）等。隨著寶玉石礦山開發(fā)的規(guī)模逐漸擴大，寶玉石礦山地質(zhì)災(zāi)害的隱患也會逐漸增強，因此有針對性的研究寶玉石礦山地質(zhì)災(zāi)害成因，并根據(jù)不同寶玉石礦山不同地質(zhì)災(zāi)害成因，提出相應(yīng)的防治措施顯得尤為重要。

1 河南省寶玉石地質(zhì)災(zāi)害分析

1.1 寶石礦山地質(zhì)災(zāi)害分析

1）水晶礦山地質(zhì)災(zāi)害 河南省寶石級水晶主要分布在信陽、南陽、駐馬店3地，產(chǎn)出環(huán)境主要有偉晶巖脈晶洞 （如安皋鎮(zhèn)）和石英脈晶洞 （如桑樹溝、姚家村）2種類型。偉晶巖脈型晶洞往往空間較大，所產(chǎn)出的水晶質(zhì)量較好，石英脈型晶洞往往空間較小，受構(gòu)造控制作用明顯。由于水晶性脆，易發(fā)生崩塌、泥石流等礦山地質(zhì)災(zāi)害，并且不同產(chǎn)出環(huán)境發(fā)生崩塌、泥石流的概率不一樣，偉晶巖脈型晶洞易發(fā)生崩塌，石英脈型晶洞易發(fā)生滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。

2）螢石礦山地質(zhì)災(zāi)害 河南省可供工藝用的螢石礦主要分布在信陽邢集鎮(zhèn)尖山、駐馬店泌陽縣大路莊鄉(xiāng)樓房嶺村等地，主要產(chǎn)于花崗巖型 （尖山、樓房、陳樓）和大理巖型 （劉營）中。花崗巖型因其產(chǎn)在晶洞中，可能會發(fā)生崩塌等地質(zhì)災(zāi)害；大理巖型則容易發(fā)生巖溶塌陷。

3）藍晶石礦山地質(zhì)災(zāi)害 藍晶石主要為高鋁硅酸鹽礦物，主要分布在南陽市宛城區(qū)新店鄉(xiāng)隱山和桐柏縣固縣鎮(zhèn)2地，其中隱山藍晶石礦已基本采完，固縣鎮(zhèn)藍晶石礦正處于大規(guī)模開發(fā)中。藍晶石礦均產(chǎn)于新元古界變質(zhì)巖系中，易發(fā)生崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。

4）紅柱石礦山地質(zhì)災(zāi)害 河南紅柱石資源主要分布在西峽桑坪鄉(xiāng)楊乃溝紅柱石礦，是我國目前規(guī)模最大、晶體質(zhì)量最好、開發(fā)條件優(yōu)越的超大型礦床。紅柱石主要產(chǎn)在云母石英片巖和二云石英片巖中，易發(fā)生崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。

5）矽線石礦山地質(zhì)災(zāi)害 河南矽線石資源主要分布在西峽、內(nèi)鄉(xiāng)、鎮(zhèn)平、桐柏一帶，主要賦存于矽線石英片巖和石榴黑云矽線片巖中。矽線石屬于鈣硅酸鹽類，在低溫水解作用下不穩(wěn)定，經(jīng)水解形成層狀黏土礦物和游離硅酸，該類礦山易發(fā)生滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。

1.2 玉石礦山地質(zhì)災(zāi)害分析

1）獨山玉礦山地質(zhì)災(zāi)害 獨山玉是黝簾石化斜長巖，現(xiàn)階段僅發(fā)現(xiàn)產(chǎn)于南陽市獨山，圍巖主要為輝巖、輝長巖，巖石堅硬，但受構(gòu)造運動作用裂隙發(fā)育，巖塊崩塌易發(fā)；同時由于深部開采，又涉及到巖爆、地下采空、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害；同時儲量豐富，開采尾礦也是滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的隱患點。

2）密玉礦山地質(zhì)災(zāi)害 密玉是石英巖類玉石，主要產(chǎn)于新密市，賦礦圍巖主要為細粒石英巖。由于石英巖具有脆性且裂隙發(fā)育，所以易發(fā)生崩塌地質(zhì)災(zāi)害。如劉正軍［8］（1996）研究所述，密玉礦開采不同工作面，粉塵濃度不一樣，所以密玉礦也應(yīng)注重礦山職業(yè)病的防治。

3）虎睛石礦山地質(zhì)災(zāi)害 虎睛石是一種硅化石棉，主要產(chǎn)于內(nèi)鄉(xiāng)－淅川一帶，且儲量豐富。虎睛石常產(chǎn)出于多組裂隙交錯部位或破碎蝕變帶網(wǎng)脈發(fā)育部位，因此虎睛石礦的巖石一般較為松散和破碎，易發(fā)生滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。由于虎睛石與藍石棉相伴生，所以石棉污染極為嚴重，對工人生命產(chǎn)生極大危害。

4）梅花玉礦山地質(zhì)災(zāi)害 梅花玉為杏仁狀安山巖，主要產(chǎn)于汝陽縣上店鎮(zhèn)境內(nèi)。由于其處于地表，一般以路采或淺采為主，易發(fā)生地面塌陷、地裂等地質(zhì)災(zāi)害，同時也會產(chǎn)生粉塵污染空氣。對此應(yīng)確定其成因及危害程度。

5）綠松石礦山地質(zhì)災(zāi)害 綠松石為銅鋁磷酸鹽礦物，圍巖為硅質(zhì)巖，主要產(chǎn)于淅川縣大石橋鄉(xiāng)境內(nèi)。民采、私采嚴重，已發(fā)生地面塌陷、地裂縫的地質(zhì)災(zāi)害，同時由于其本身還有重金屬元素，開采過程中還易發(fā)重金屬污染等環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害。

6）碳酸鹽類玉石礦山地質(zhì)災(zāi)害 南召漢白玉礦、淅川米黃玉礦、魯山大理石礦等都屬于碳酸鹽類玉礦，其成因各不相同，顏色、硬度等地質(zhì)屬性也各具特色。除常見的崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害外，碳酸鹽類玉礦區(qū)因易溶于酸，所以易發(fā)生巖溶地質(zhì)災(zāi)害，同時也會對水體造成一定程度的污染。

總之，各種寶玉石由于其特殊的礦物巖石屬性及圍巖性質(zhì)，并受到構(gòu)造、地貌、氣象、水文等因素的影響，易發(fā)生崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等各種地質(zhì)災(zāi)害。同時礦山地質(zhì)災(zāi)害也會引發(fā)地下水循環(huán)破壞、水體污染、大氣污染等環(huán)境地質(zhì)問題。

1.3 寶玉石礦山地質(zhì)災(zāi)害形成的影響因素

1）地理因素 ①地理位置。不同寶玉石礦山的地理位置條件、與中心城鎮(zhèn)的距離和交通道路狀況，可以作為衡量地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)機制速度的參考條件，同時也能作為評估礦山開發(fā)規(guī)模的參考條件。開發(fā)規(guī)模不同的礦山，地質(zhì)災(zāi)害嚴重程度也各不相同。②地形地貌。不同寶玉石礦山的地形地貌特征，尤其是海拔、高差、坡度等參數(shù)的準確測量是評估地質(zhì)災(zāi)害等級的依據(jù)，海拔高、高差大、坡度陡，發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的概率較高。③氣象水文。不同寶玉石礦山的氣象水文情況，對礦山所在地區(qū)的氣象資料進行搜集，尤其是氣溫、降水量等數(shù)據(jù)；對礦山所在地區(qū)水系河流發(fā)育情況、長度、落差、水質(zhì)等進行調(diào)查，并搜集相應(yīng)的年徑流量等水文數(shù)據(jù)，由此確定地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的概率，氣候多變、水系發(fā)育的寶玉石礦山易發(fā)生滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。④土壤植被。寶玉石礦山土壤植被覆蓋情況，土壤礦物組成、氣體、液體、微生物含量，植被類型、覆蓋程度等因素，都是影響地質(zhì)災(zāi)害參考因素。

2）地質(zhì)因素 ①地層。不同寶玉石礦山地層特征，地層的新老、巖石組成、厚度、固結(jié)程度、接觸關(guān)系等都是影響地質(zhì)災(zāi)害的因素，老地層比新地層更易發(fā)生崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。②構(gòu)造。不同寶玉石礦山構(gòu)造特征，褶皺、斷層、節(jié)理發(fā)育程度、性質(zhì)、產(chǎn)狀等對地質(zhì)災(zāi)害有著一定的控制作用，地質(zhì)災(zāi)害常沿構(gòu)造發(fā)育地段發(fā)生聚集。③巖性。不同寶玉石礦山出露巖石性質(zhì)，不同巖石的礦物組成、固結(jié)程度、巖石產(chǎn)狀、風化程度；礦體厚度、長度、傾角、埋深、設(shè)計開采水平等都是影響地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生因素。④水文地質(zhì)。不同寶玉石礦山地下水分布和形成規(guī)律，礦區(qū)地下水分類，不同類型地下水賦存狀態(tài)、埋深程度、補給來源等因素，影響著地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度，同時也影響著地表水平衡。⑤工程地質(zhì)。不同寶玉石礦山工程地質(zhì)情況，有無工程開挖、工程建設(shè)程度、邊坡處理情況，周圍橋梁、路基、水庫建設(shè)等情況，這些都影響著礦山地質(zhì)災(zāi)害。如水庫地震能引發(fā)附近礦山地質(zhì)災(zāi)害。

2 河南省寶玉石礦山地質(zhì)災(zāi)害防治對策

河南省寶玉石礦山分布及地質(zhì)災(zāi)害成因各不相同，但主要有崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等幾種類型，同時這些地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生主要受控于地理和地質(zhì)2方面因素。針對不同寶玉石礦山地質(zhì)災(zāi)害，從地質(zhì)成因控制、氣象人為監(jiān)控、信息技術(shù)監(jiān)控等角度提出寶玉石礦山地質(zhì)災(zāi)害防治對策。

2.1 地質(zhì)防治

寶玉石礦山地質(zhì)災(zāi)害是由于寶玉石礦產(chǎn)的特殊地質(zhì)屬性所決定的，如礦物巖石結(jié)構(gòu)、硬度，并受到構(gòu)造、產(chǎn)出地層的影響。所以通過系統(tǒng)的寶玉石礦山地質(zhì)災(zāi)害分布特征研究，總結(jié)不同寶玉石礦產(chǎn)易發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的規(guī)律，預(yù)測不同寶玉石礦山地質(zhì)災(zāi)害級別，劃分不同寶玉石易發(fā)主要地質(zhì)災(zāi)害級別，開采中注意巖石屬性、避開破碎帶、合理設(shè)計開采工作，嚴格執(zhí)行礦山防水設(shè)計，合理設(shè)置排水溝、擋水墻，并注重尾礦庫選址中地質(zhì)因素，通過地質(zhì)成因研究，提出各個環(huán)節(jié)的防治措施，有重點、有目標的進行寶玉石礦山地質(zhì)災(zāi)害防治。

2.2 氣象防治

寶玉石礦山地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)的滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，及水循環(huán)破壞、水體污染、大氣污染等環(huán)境地質(zhì)問題，往往都是突發(fā)性的天氣變化導(dǎo)致，如突發(fā)性的降水、大風，會導(dǎo)致上述地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，所以應(yīng)該嘗試探究降水量、風速等氣象因素對地質(zhì)災(zāi)害的影響，并提出不同氣象參數(shù)的地質(zhì)災(zāi)害響應(yīng)級別。

2.3 人為防治

寶玉石礦山地質(zhì)災(zāi)害人為防治是重點，人為防治是現(xiàn)今地質(zhì)災(zāi)害防治主要手段。主要是通過各級地質(zhì)災(zāi)害點監(jiān)測人員監(jiān)測預(yù)警，這對地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測員的素質(zhì)就有一定的要求，通過法規(guī)的制定、人員的培訓(xùn)、職責的明確、定期巡查、突發(fā)氣象事件預(yù)警巡查等多種手段，強化人為防治作用。

2.4 技術(shù)防治

隨著遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、高分辨率物探、地震技術(shù)、動態(tài)監(jiān)控體系等新技術(shù)應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害防治，寶玉石礦山地質(zhì)災(zāi)害中地表發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害，如滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫及水體污染、大氣污染，都可以利用遙感等新技術(shù)進行預(yù)警和防治，建立區(qū)域臺站，定期上報地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測情況，動態(tài)防治地質(zhì)災(zāi)害。

3 結(jié)語

通過對河南省寶玉石地質(zhì)災(zāi)害進行分析，總結(jié)了河南省寶玉石礦山地質(zhì)災(zāi)害防治對策，以期能指導(dǎo)河南省的寶玉石礦的開采。

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