地下采礦對礦山地質環(huán)境的影響

蔡 建，韋 鐵

（1.四川南江礦業(yè)集團有限公司竹壩鐵礦，四川 南江 636600；2.四川南江礦業(yè)集團有限公司，四川 南江 636600）

地下采礦通常指的是從地表深入采掘礦塊的整體過程。礦床一般深藏在地表下面，因此挖掘礦石的難度一般較大。地下采礦一般情況下分為4個過程，分別是對礦床的開拓，礦塊的采準、礦塊的切割和礦塊的回采。地下采礦是一項浩大的工程，常用的方法有三大類分別為：自然支護采礦法、人工支護采礦法與崩落采礦法。盡管現(xiàn)如今的采礦技術越來越發(fā)達，但仍不可避免的對礦山的地質環(huán)境產生影響。礦山的地質環(huán)境對于人類的生活和生產活動具有不可估量的作用。因此，保護好礦山地質環(huán)境尤為重要。

1 地下采礦對礦山地質環(huán)境的影響

1.1 破壞地下巖體應力

地下采礦過程中，會在地下挖掘出較大的空間。在地下作業(yè)時，就會使地下巖石內部的結構發(fā)生改變，巖石內原來的自然應力場因此而發(fā)生了變化。巖體應力在重新的變化過程中，會不斷分布，只有再次達到一種均衡狀態(tài)時才能停止。這時，由于巖體應力的變動，地下挖掘空間的內部就會形成一種減壓的環(huán)境區(qū)域，區(qū)域內的應力會不斷消失。此時，周圍的巖層就會釋放被壓制的彈性，最終導致巖層的內部碎裂。在這種情況下，巖層會同時擠向挖掘空間的內部，那么在挖掘的空間頂端和低端也會出現(xiàn)減壓區(qū)域，頂?shù)變啥螏r層發(fā)生破裂。在連鎖反應下。挖掘的空間附近的巖層整體上就會發(fā)生移動或變形。空間頂部的巖石層會受到本身重力以及地表土層雙重的作用力影響，不斷向下垂落。當雙重作用力大于巖石本身的強度時，就會造成頂部巖體的斷裂和破碎。同時，空間底部的巖層由于應力的改變就會發(fā)生隆起現(xiàn)象，會使巖石層出現(xiàn)裂隙、滑移以及離層等多種狀況。如果地下采礦的強度過高，這種狀況就會延伸到地表。當?shù)乇沓霈F(xiàn)此類狀況時，礦區(qū)的地面就出現(xiàn)了比之前挖掘空間更大的一個坑地，地表因此而下沉或者傾斜。如若礦山的地質環(huán)境較為復雜，還有可能發(fā)生非連續(xù)性的變形，例如出現(xiàn)礦山局部性的滑移，裂隙以及漏斗狀的塌陷坑。

1.2 破壞巖體構造

當巖體應力被破壞時，巖體構造就會發(fā)生變化。地下采礦通常會使地下挖掘區(qū)域的巖體出現(xiàn)多種形式的破壞。首先，會出現(xiàn)巖石的冒落。冒落是地下空間環(huán)境變化較大的一種情況。當挖掘空間的頂端巖體由于應力被破壞，巖體在作用力下不斷發(fā)生扭曲和拉伸現(xiàn)象。當扭曲或拉伸的程度超過一定限度時。巖體的內部構造崩塌，就會破碎為小的巖石體而不斷下落，最終掉落在挖掘區(qū)域內，給地下作業(yè)帶來危險。當這種情況較為嚴重時，就會影響地表區(qū)域，破壞整體的地質環(huán)境。其次，會出現(xiàn)巖體的下滑。地下采礦的作業(yè)環(huán)境不同，可能會導致巖體的下滑。當挖掘空間的角度達到一定條件時，頂端的巖體受重力和應力影響會不斷下滑到挖掘空間的底部，采空區(qū)域就會變得上寬下窄，上部空間足，下部空間小。造成地下整體環(huán)境的改變，最終會影響到地表出現(xiàn)較大的變化。最后，會出現(xiàn)巖體的彎曲。巖體的彎曲是巖層移動的一種方式。在地下進行采礦時，巖體會沿著位面的法線方向出現(xiàn)彎曲情況，當巖體的彎曲擴大到地面時，地面就會出現(xiàn)下沉或者傾斜的現(xiàn)象，破壞了地質環(huán)境。

1.3 破壞地表，土壤流失

巖體應力遭到破壞，巖體發(fā)生變動，最終造成了地表的不斷變化。當巖層的變動停止以后，往往造成了地表的塌陷，形成一個較大的坑地。形成的盆形坑地面積往往會大于所要開采的面積。如果挖掘時候的空間為相對規(guī)則的四邊形，那么地表的塌陷形狀一般呈現(xiàn)為橢圓形。上層的土壤會不斷移動到地底盆地的中心處。地表形狀的改變，土壤的流失，改變了礦山整體的生態(tài)環(huán)境，甚至完全破壞了當?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)。地質地貌的改變，讓礦山的地面標高也出現(xiàn)了改變。地面的建筑和設施都受到了影響，給人們的生活和生產安全帶來了巨大威脅。

1.4 破壞水系，造成空氣污染

地下采礦過程中形成的廢料，容易被堆積。其中經常會存在一些硫化物等。這類物質容易發(fā)生化學反應，與自然環(huán)境系統(tǒng)接觸后，易導致酸雨的現(xiàn)象發(fā)生。酸雨會參與到當?shù)氐乃h(huán)系統(tǒng)當中，對當?shù)氐乃翟斐奢^大的破壞。同時，地下采礦可能產生的化學廢料被排放到當?shù)氐乃h(huán)境里，直接會污染礦山環(huán)境整體的水系，被污染的水源無法被飲用或者灌溉，給當?shù)鼐用竦纳a活動帶來了嚴重的損害。地下采礦不僅會破壞水系，同時也會造成空氣污染。地下采礦要應用多種大型設備，甚至會采用炸藥進行爆破。在采礦作業(yè)時，極容易導致粉塵和有毒氣體出現(xiàn)。當這類物質進入到大氣循環(huán)時，通過大氣的不斷流動，會對礦山附近所有的區(qū)域的空氣質量帶來破壞。周圍的農作物在通過呼吸作用會把這些毒素吸收，造成農作物的產量降低，對人們的財產安全造成了破壞。

2 改善礦山地質環(huán)境的建議與措施

2.1 改良礦山地質環(huán)境的物理措施

地下采礦會破壞地下巖體應力，影響巖層結構，最終造成地表環(huán)境的損害。因此，在進行地下采礦的同時，還應不斷恢復地表環(huán)境，促使礦山地質能夠以較短的時間恢復如初。針對礦山地質環(huán)境的修復，可以采取物理措施。由于地下巖體構造的破壞，地表往往會出現(xiàn)塌陷，傾斜以及土壤流失現(xiàn)象。

針對這種情況，相關政府以及企業(yè)應及時填平地表，恢復土壤條件。可以采取的主要措施有：合理布置開采的工作面，采取充填法、合理充填塌陷地區(qū)，減少地表下沉程度，控制塌陷的整體范圍，要及時保護好周圍的生活用地、建設用地以及農業(yè)耕地。還有，如若當?shù)靥幱谟昙荆瑸榱思皶r讓雨水流出，應及時用裝載機把地面壓平，整理出新的排水溝，確保不會發(fā)生內澇。對于地表塌陷嚴重的地方要積極引用新的修復技術，對土地進行整治和利用。此外，對于土壤的破壞，要及時進行表土回填工作。根據(jù)我國礦山環(huán)境保護的相關要求。地下開采之前，應對表土進行剝離，然后進行有效的保存。當?shù)叵麻_采完成后，要將原來的土層重新填回開采的地面以保護土壤結構不被破壞。土壤的回填可以較快的促使環(huán)境系統(tǒng)恢復，效果也較為明顯，而且經濟成本也相對較低。

2.2 改良礦山地質環(huán)境的化學措施

很多的金屬礦山被開采之后，地表土壤的酸堿度會改變，水系和空氣受到污染。針對礦山環(huán)境的治理，還要使用一些化學措施。當土壤的堿性較大時，可以使用硫酸亞鐵以及碳酸氫鹽等物質，減少土壤中的鈉離子，并不斷合成鈣離子，削弱土壤的堿性。當土壤的酸性較大時，可以利用石灰水降低酸性，減少酸性物質的產生，讓土地的酸堿度平衡。治理水和空氣污染，也可以向被污染的水源投入化學物質，改善水源酸堿度，把水中的金屬污染物進行中和，達到治理水源的目的。水源與土壤的改善，通過大氣循環(huán)系統(tǒng)，間接改善空氣質量。同時，政府應及時通過合理的化學措施中和空氣中的化學物質，提高空氣質量。

2.3 政府加強對地下采礦的管理力度

企業(yè)想要進行地下采礦，必須受到國家政府的管理和監(jiān)督。為了維護好礦山的地質環(huán)境，政府要做好對地下采礦企業(yè)的管理工作，增強管理力度。首先，政府嚴格管制企業(yè)的開采權。對于那些沒有資質和能力的小型企業(yè)要嚴格監(jiān)控，杜絕企業(yè)違法采礦。定期審核采礦企業(yè)的采礦能力，技術標準以及對環(huán)境的保護措施是否符合法律要求。其次，政府應要求企業(yè)制定好科學合理的開采計劃，把對地質環(huán)境的影響降到最低，對于那些盲目開采不顧后果的企業(yè)堅決予以管制。再次，政府以及企業(yè)要準備好相應的應急措施。一旦出現(xiàn)較大的地質環(huán)境破壞現(xiàn)象。能夠第一時間進行彌補和挽救，防止事態(tài)擴大，給人民的利益造成不可挽回的后果。最后，政府要做好監(jiān)督管理工作。對于企業(yè)的開采過程要全面的監(jiān)督，做好事前、事中以及事后的整體把控。防止采礦企業(yè)胡亂作為。政府要及時制定相關的法律法規(guī)，制定措施要有法可依，依法執(zhí)行。對于違反法律法規(guī)的企業(yè)，應予以嚴厲的懲罰。

3 結語

地產采礦雖會帶來巨大的經濟利益，但是也會給礦山的地質環(huán)境帶來嚴重的影響和后果。針對地下采礦帶來的破壞性后果，政府以及采礦企業(yè)要及時做好改善措施，同時，政府要嚴格管理采礦企業(yè)，防止礦山亂挖亂采現(xiàn)象發(fā)生。采礦企業(yè)也要做好礦山地質環(huán)境的修復，實現(xiàn)健康可持續(xù)的發(fā)展目標。