地下采礦對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境影響探究

李寧寧 肖雪英

摘要：在近幾年，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，城鎮(zhèn)化建設(shè)和工業(yè)化建設(shè)進(jìn)程不斷加快，這都大大增加了對(duì)各項(xiàng)能源資源的需求，因此相關(guān)部門(mén)就積極開(kāi)展了地下采礦工程。但是就地下采礦工程來(lái)說(shuō)，由于會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成直接破壞，因此必定會(huì)改變周邊環(huán)境原先的平衡狀態(tài)，引發(fā)一系列問(wèn)題。本文主要是從地下巖體應(yīng)力、破壞巖層、地表移動(dòng)三個(gè)方面詳細(xì)的分析和研究了地下采礦對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境所產(chǎn)生的影響，這為在地下采礦工程合理施工提供了參考。

關(guān)鍵詞：地下采礦；礦山地質(zhì)環(huán)境；影響

一、引言

地下采礦工程隨著范圍的擴(kuò)大，會(huì)對(duì)礦山地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境造成連續(xù)性、長(zhǎng)期、重復(fù)性、大范圍的破壞，會(huì)直接形成、加劇或引發(fā)相應(yīng)的地質(zhì)災(zāi)害。造成地質(zhì)災(zāi)害形成的條件主要包括巖土組成、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、地形地貌等方面，其中的區(qū)域性地質(zhì)構(gòu)造會(huì)對(duì)該區(qū)域內(nèi)巖土的侵蝕發(fā)育及發(fā)展趨勢(shì)產(chǎn)生決定性作用，其中地層巖性是內(nèi)在條件。在礦山出現(xiàn)踩空塌陷現(xiàn)象與開(kāi)采方式、上覆巖層性質(zhì)、傾角、采深、厚度等因素之間具有一定的關(guān)聯(lián)性，在開(kāi)采礦產(chǎn)資源的同時(shí)，會(huì)在地下形成一定的開(kāi)挖空間，進(jìn)而破壞了原有巖體的應(yīng)力平衡，導(dǎo)致巖層出現(xiàn)自下而上的彎曲、裂隙、斷裂等移動(dòng)過(guò)程[1]。如果在礦山開(kāi)采過(guò)程中對(duì)礦山地質(zhì)造成嚴(yán)重破壞的話，一方面會(huì)引發(fā)泥石流、地面塌陷、崩塌、滑坡等突變型地質(zhì)災(zāi)害，另一方面還會(huì)誘發(fā)土壤荒漠化、水環(huán)境惡化、地面沉降等災(zāi)害現(xiàn)象，進(jìn)而嚴(yán)重威脅著開(kāi)采人員以及周邊居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。

二、地下采礦對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生的影響

（一）地下巖體應(yīng)力

由于開(kāi)采會(huì)導(dǎo)致地下出現(xiàn)一定的開(kāi)挖空間，直接改變了原先地層巖體內(nèi)的自然應(yīng)力場(chǎng)，在開(kāi)挖之后空間內(nèi)的應(yīng)力就會(huì)重新布置，并最終達(dá)到平衡狀態(tài)。在開(kāi)挖過(guò)程中，地下會(huì)形成相應(yīng)的減壓區(qū)域，如果壓應(yīng)力消失，就會(huì)直接釋放聚集的巖層彈性，在直接壓碎巖石的同時(shí)還會(huì)突出開(kāi)挖空間內(nèi)部，另外在開(kāi)挖底部及頂部區(qū)域都會(huì)形成相應(yīng)的減壓區(qū)域，拉應(yīng)力會(huì)取代壓應(yīng)力，進(jìn)而對(duì)周邊巖石造成破壞，引起一定空間出現(xiàn)變形或移動(dòng)現(xiàn)象[2]。如果巖體內(nèi)部拉應(yīng)力超過(guò)了巖石最大強(qiáng)度的話，會(huì)直接造成頂板巖層破碎、垮落、斷裂，同時(shí)地下空間底板也會(huì)出現(xiàn)隆升。在這一過(guò)程中，巖石層就會(huì)出現(xiàn)彎曲、滑移、離層、裂隙、隆升、斷裂、突出、垮落等現(xiàn)象，如果這一變化直接發(fā)展至地層表面的話，就會(huì)破壞地表水平、曲率、傾斜、下沉等，發(fā)生非連續(xù)性變形現(xiàn)象。

（二）破壞巖層

由于破壞了巖體原先的應(yīng)力平衡狀態(tài)，就會(huì)造成其發(fā)生變形、移動(dòng)，這一過(guò)程當(dāng)中的巖層破壞形式包括以下幾個(gè)方面：一是巖石下滑。如果采空區(qū)域傾角比較大的話，上方垮落的巖石就會(huì)直接滑落至采空區(qū)域，這就會(huì)直接擴(kuò)大采空區(qū)域的上部空間，減小其下部空間，增加其上部巖層移動(dòng)，降低下部巖層移動(dòng)，最終的結(jié)果就是造成地表出現(xiàn)開(kāi)裂、變形等現(xiàn)象。二是冒落。在巖層移動(dòng)中，冒落是最強(qiáng)烈的一種形式，一般只會(huì)發(fā)生在采空區(qū)域直接頂板巖層位置。由于彎曲會(huì)在采空區(qū)域上層巖層周邊形成拉伸變形，一旦拉伸變形力度超過(guò)巖層抗拉強(qiáng)化，就會(huì)對(duì)巖層造成破壞，在采空區(qū)與散落大量碎石[3]。如果破壞較為嚴(yán)重的話，還會(huì)破壞地層表面，造成低表面開(kāi)裂、土體滑移、崩落等現(xiàn)象。三是彎曲。彎曲是巖層移動(dòng)的主要形式，在地下開(kāi)采后會(huì)從頂板位置開(kāi)始，嚴(yán)格層面法線方向在整個(gè)巖層內(nèi)出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象，當(dāng)延伸至低表面之后就會(huì)出現(xiàn)地表下沉、傾斜變形等現(xiàn)問(wèn)題，引發(fā)地表裂縫、坍塌災(zāi)害。

（三）地表移動(dòng)

當(dāng)巖層移動(dòng)到一定程度之后，就會(huì)逐漸趨于穩(wěn)定，最終的采空區(qū)域位置由于塌陷而出現(xiàn)一個(gè)下沉型的盆地，一般來(lái)說(shuō)盆地的規(guī)模會(huì)超過(guò)實(shí)際開(kāi)采面積，其中如果開(kāi)采的面積是矩形的話，那么最終形成的下沉型盆地就會(huì)近似橢圓形。雖然下沉盆地的各個(gè)位置移動(dòng)都會(huì)存在一定差異，但移動(dòng)方向都會(huì)直接指向盆地中央，全部改變了原先低表面的地形地貌、生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)以及地質(zhì)形態(tài)，改變了地面水平與標(biāo)高位置，進(jìn)而在影響著地面生活環(huán)境、水環(huán)境、設(shè)施以及建筑。如果塌陷現(xiàn)象較為嚴(yán)重的話，就會(huì)造成水土流失，破壞地表植被，引發(fā)裂縫、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，嚴(yán)重威脅著人們的生命財(cái)產(chǎn)安全[4]。

結(jié)語(yǔ)：總的來(lái)說(shuō)，地下采礦工程的開(kāi)展會(huì)在一定程度上破壞礦山地質(zhì)環(huán)境，這也會(huì)不可避免的，因此相關(guān)部門(mén)在進(jìn)行開(kāi)采工作的時(shí)候，應(yīng)該加強(qiáng)應(yīng)用各項(xiàng)先進(jìn)開(kāi)采技術(shù)手段，盡可能的將開(kāi)采所造成的破壞控制在最小，避免對(duì)原先的地質(zhì)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，甚至直接改變了原先的地形地貌。

參考文獻(xiàn)：

[1]雒衛(wèi).地下采礦對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境影響[J].科技傳播，2012，07：19+29.

[2]陳建平，范立民，李成，寧建民.基于模糊綜合評(píng)判和GIS技術(shù)的礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)[J].中國(guó)煤炭地質(zhì)，2014，2602：43-48.

[3]錢(qián)衛(wèi)明，唐艷.地下采煤對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境的影響程度研究[J].世界有色金屬，2016，05：114-115.

[4]王勇宏.采礦活動(dòng)對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境影響分析——以大同高家窯煤礦為例[J].華北國(guó)土資源，2017，03：110-111.

（作者單位：河南省三門(mén)峽黃金工業(yè)學(xué)校）