試論金屬礦山地下開采引起地面塌陷的規律

劉飛

摘要：隨著國家資源開采工作不斷深入，國家的礦山開采工作已經逐漸完善，但是仍然發生一些金屬礦地地質災害。本文首先對金屬礦山地面塌陷進行了簡單的分析，繼而以某一礦山地面塌陷為例，詳細分析礦山地面塌陷的規律，繼而提出了幾點關于地面塌陷區的防治措施。通過本文有針對性的對金屬礦山地面塌陷問題展開深入研究，為相關礦山開采工作提供具有參考價值的資料。

關鍵詞：金屬礦山；地面塌陷；地質構造

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.057

0引言

金屬礦開采的地面塌陷，普遍是因為采礦活動引發的地面塌陷也可以被稱為踩空塌陷，這種塌陷更為復雜，并且無法被準確量化。因此必須準確把握住金屬礦山地下開采引起地面塌陷的規律，才能夠對地面塌陷展開相應的防治工作。雖然現階段金屬礦山采空塌陷的預測方法已經得到了一定的發展，但是在實際應用的過程中，還缺少通用的理論方式，需要加強對礦山地面塌陷規律的深入研究。

1金屬礦山地面塌陷分析

金屬礦山容易出現地面塌陷可能是因為其礦種多樣性以及金屬礦山本身的地質規律造成，因此對于金屬礦種，即使同一種礦，如果在不同的區域，擁有不同的地質背景和地質條件那么其本身就會存在一定的差異性，正因為金屬礦山和普通煤礦的建造方式不同，產出的狀態也不同，在地面塌陷的規律上也會存在不同。而礦山地面塌陷不只是對礦山本身的開采工作帶來危險，還對礦山周圍的建筑物、鐵路、公路、農田等造成破壞，甚至嚴重的情況下，會給礦區周邊的人民帶來生命財產安全問題。金屬礦山地下開采地面塌陷主要是因為礦山地下開采而形成相應的采空區，在采空區上覆巖體和上浮巖土體的雙重壓力下，產生向下彎曲和移動的情況，當到達一定的極限時，會發生斷裂，垮塌，采空范圍也會隨之而不斷擴大，在地表上形成塌陷，最終形成三帶，分別為冒落、裂隙以及彎曲變形帶。

2金屬礦山地面塌陷規律

2.1地質環境

本文以某礦山為例，該地區內的地質構造較為復雜，包含了多種地質巖組，其中大理巖和閃長巖組的強度最高，而砂礫石和黏土巖組的強度最低，而在采場范圍內，包含了塊狀、層狀以及層狀碎裂、碎裂以及散體等多種結構，而其中層狀碎裂和碎裂結構和散體結構，在開采過程中都是容易造成地面塌陷和滑坡的巖體結構。

2.2采礦方法

考慮到該礦場的地質環境，該礦區在地下采礦的過程中，采用無底柱的崩落法開采，這種方法主要是利用當礦石回采出來，礦體上覆蓋的松散礦體也就能夠隨之崩落，覆蓋到下一礦體上，利用這種方法能夠自上而下的完成各個分段，但是覆蓋巖石和地表也會隨著崩落而產生塌陷問題。

2.8地面塌陷

（1）地面塌陷概況。該礦場發生塌陷的區域在礦山的山坡腳處，因為受到地下開采以及開采過程中的爆破震動影響，該塌陷區域成橢圓狀，長度約為三百米，寬度在八十米左右。塌陷面積為2.4×104平方米，其中塌陷區域的北邊為黃岡閃長巖，南邊為大理巖，塌陷區域周邊的地裂縫也隨之發育和塌陷方向垂直。此地表塌陷范圍比地下巷道的范圍較大，而且塌陷范圍會隨著時間的增加而增加，如果不加以治理，會對兩邊的高陡邊坡的穩定性造成一定的影響。此外，該地區地表塌陷后，對整個礦區的生產也帶來了危險，如果地下開采工程繼續，那么采空區塌陷范圍還會繼續擴展。

（2）治理方法。因此，該礦場對塌陷區域去采取回填工程，將開采中的不用尾石投入到塌陷坑內。從對該礦山塌陷地區的剖面圖中能夠看出，在該礦山采用崩落法開采鐵礦石的過程中，出現了兩種不同的情況，造成了地表塌陷的兩種不同的形狀，其中，是因為崩落開采過程中，巖體和礦石一起被崩落，一部分成懸掛狀態暫時保留，但也只是暫時性的，而部分巖體墜落下來，形成空場，讓地表形成不均勻沉降，整個地表的移動呈現出漏斗型的特征。而另外一種則是在有正常的地段，產生的盆地形形態特征。此外根據對采空區巖體移動角的檢測，發現在該礦場的東采區，-180米以上的開采深度的移動叫上盤和下盤都為60°，且端部為65°。

（3）分析總結。由上可知，金屬礦山地表塌陷受到多重因素的影響，包括礦體形態，產出狀況、以及采空區埋深、采厚比等多種因素，在這些因素的共同作用下，讓金屬礦山地表塌陷的規律更加難以掌握。而礦山地質本身的不確定性，也讓金屬礦山的地表塌陷機理更為復雜。因此礦山在生產過程中，應該建立起完善的檢測體系，才能夠通過數據監控的過程，得到相應的數據，對于崩落角和移動角的參數進行修正和優化，降低崩落法對巖體的影響，以此降低出現地面塌陷的可能。不止如此，完善的預測系統，能夠獲得更好的預測效果，為地質災害的預防和治理工作提供準確性較高的依據。

3地面塌陷區的防治措施

3.1行政手段

行政手段是治理礦上地面塌陷問題的根本手段，想要加強礦山開采的安全性，就要加強對礦區環境的規劃治理，在開采之前要對礦山周圍的環境進行調查，通過相應的行政干預手段，加強對礦山開采的管理，繼而減少地面塌陷發生概率。要全面落實科學合理的采礦措施，此外還要建立起完善的礦山環境恢復機制，在發生礦山塌陷的地區實行治理補償機制，從根本上解決在地面塌陷后，礦山地質環境的維護問題，加強對地面塌陷后的礦山治理，并且進行嚴格的把關，保證治理恢復工作得到全面的落實。

3.2工程手段

還可以采用工程手段對礦山的地面塌陷進行預防，在采礦前對礦山的地質情況進行監測，掌握礦山的實際發展趨勢，建立起相應的防治模式，加強自身的防護能力。比如，可以在采空區進行工程建設的過程中避開危險區。除此之外，還要加強礦山地面塌陷后的恢復工程，利用區域內的自然環境，采取“宜耕則耕、宜漁則漁”的原則，開展恢復利用工程。

4總結

綜上所述，通過對產生地面塌陷的金屬礦山的地質環境、礦體特征以及采礦、采礦方法等方面對地面塌陷情況和具體塌陷形式進行分析，全面總結出金屬礦山地下開采引起的地面塌陷的具體規律。進而能夠深入分析地面塌陷的成因，并且根據相應的規律展開針對地面塌陷問題的控制對策研究，制定出更加全面科學合理的防治措施，維護礦山環境和保護人民生命財產安全。