礦山地質災害的成因及預防對策

李 野，王海舟

（1.四川省煤田地質局一四一隊，四川 德陽 618000；2.寶雞西北有色七一七總隊有限公司，陜西 寶雞 721000）

礦山開采會產生大量的廢石棄土，廢棄土渣，長時間堆放在礦區內收到水文、氣候、巖土力學等因素的影響，在降雨量集中的季節，非常容易誘發地質災害；礦山地質災害具有較大的破壞性，速度快，發生突然等特點，對周圍人們的生活造成嚴重的影響，例如：生活場所，道路，基礎設施，農田等，嚴重時還會造成人員傷亡事故，因此相關部門需深入分析礦山地質災害的成因，進而總結出幾點有效的應對策略，盡最大可能減少地質災害的發生率，降低災害所造成的危害。

1 礦山地質災害主要特征

第一、人為性。人為性是礦山地質災害的最主要特征，也就是礦產資源開發人為活動，若在開采過程中將松散的雜物堆積在溝谷中，就會增大溝床縱坡降比，對于此種問題若未給予有效的疏導，大量堆積的雜物勢必為地質災害的形成提供物質基礎，不僅增加了災害發生率，也增加了地質災害的危害性[1]。第二、污染性。不同于普通地質災害，污染性是礦山地質災害的獨有特征，這是由于金屬礦山開采排放的廢石、貧礦、尾礦渣中，也會含有一定量的重金屬元素，而這些廢棄礦渣形成的地質災害必然會污染河流，造成水源地污染，誘發社會問題。第三、發生頻率高。通常礦山地質災害發生一次，溝谷內原有物質被搬運出去，短時間內無法形成物源就很難再次發生地質災害。但因礦山地質災害發生的差異性，只要礦山開采活動持續進行，廢棄土渣不斷產生，就會在短時間內形成二次地質災害。此外，廢棄土渣的凝聚力較小，如果受到外力沖擊，就會發生地質災害。第四、可控性。雖然地質災害的危害性較大，但礦山地質災害不同于其他地質災害，只要控制源頭，將廢棄土渣堆放在合理的場所，控制山體的穩定性等就可有效控制災害的發生。

2 礦山地質災害的成因

2.1 地形地貌

礦山地質災害的形成主要因素之一，地形地貌，當地形為陡峭地勢，高山溝壑，落差較大的溝床縱坡，這種地形地貌更容易匯集大量的水。一般情況下，地質災害形成的地形地貌包括三個區域：形成區域、流通區域、堆積區域。通常形成區域為上游區域，多為三面環山條件，有一面出口，而周邊山高坡陡，具有廣闊的區域，進而容易形成大量的物源，利于集水，為地質災害的形成創造了條件[2]。流通區域主要分布在中游，屬溝壑峽谷，具有較大的縱坡，可導致堆積物快速直瀉；堆積區域多為平坦的地勢，開闊的平原，為堆積物提供了存在場所。

2.2 結構松散的堆積物

礦山開采勢必會產生大量土體堆積，當夏季雨量豐沛時，雨水滲入土體之間，其相互約束力不斷下降，當雨水滲入飽和時，土體之間的作用力就會消失，進而產生孔隙水，隨著孔隙水的不斷增加，壓力也會增大，土體迅速膨脹。此外，礦山開采還會留下較大的采空區，且圍巖松動，容易發生陷落、巖體移位、裂縫等問題，進一步形成大規模的落石和崩塌，為地質災害的形成提供了豐富的固體物質。相關研究指出，每年每平方公里的巖石山坡上產生超過1200立方米的巖石破碎物，聚集量增加就會進一步引發地質災害[3]。而一個普通規模的礦山每年的堆積物都可能達到數十萬、數百萬立方米，因此這也是形成地質災害的主要因素之一。

2.3 水動力

第一、水滲入巖體和土體中，降低其摩擦系數，促使巖石土體更容易滑坡。第二、促使固體物質飽和液化。水的沖擊力是地質災害爆發的動力。雨季的到來使廢棄礦渣充分吸收水分，即使不遇到暴雨，在土體飽和后，也會出現地質災害。此外，礦區生活排水，促使水與土相結合，為礦山地質災害的形成創造了動力條件。

3 預防礦山地質災害的有效策略

3.1 對露天礦山地質災害的防治

露天礦山主要是對埋藏較淺的礦體進行開采，僅將礦體上部巖石剝離，進而從敞露的礦體上直接開采的方式。通常滑坡和崩塌是露天礦山的主要問題，但在特殊情況下也會產生地質災害。例如：馬鋼南山鐵礦，其是我國最大的露天采礦場，廢棄面積超過100萬平方米，礦山的地形地貌都發生了極大的變化，因此非常容易形成地質災害。針對露天礦山地質災害的防治，可主要依據地質災害的形成和邊坡穩定性制定防治措施：第一、排導措施。排導也就是將排水溝設置在邊坡上，提高邊坡的排水效果，以便在降雨量較大時能夠及時排除降水；在邊坡前拋石、修建鋼筋混凝土排管、修設石籠等，這些方法都可有效的實現排水目的。排導工程的重點是對礦山地質災害易發生區域實施有效控制，例如：控制其流向，流速，堆積區域等，保護了敏感區域、構筑物不受災害的影響。第二、攔擋措施。攔擋工程是用以控制組成山體滑動固體物質和雨洪徑流，削弱水流量，下泄總量和能量，減少水流對下流工程的沖刷、撞擊和淤積等危害的工程設施，其主要目的是削弱地質災害。如果是新開發礦山項目，在實施攔擋工程時要以預防為主，先擋后棄為原則，科學布置攔擋措施。如果是已建項目，為了確保廢棄土渣的穩定性及塌方和碎落，必須依據渣場地形條件，采取分級削坡，防洪排水，攔擋防護措施。例如：廢棄渣場在山坡坡面上，應在周邊設置擋渣墻、截水溝；棄渣場如果位于河道灘地旁邊，需在靠河道一側設置攔渣堤。

3.2 地質災害預警系統設置

地質災害發生的范圍相對而言比較廣泛，同時具有突發性和地點不確定性，因此對全部災害地點采取基礎設施建設防治方法是不可行的。這就需要完善基礎設施防治的同時，配合相關部門，建立健全的預警撤離系統等非工程措施。非施工防治主要注意以下幾點：建立健全泥沙災害信息系統；確保人們熟知礦山地質災害發生地點；深入研究并應用預警和疏散體系；制定泥沙災害防治法。礦山地質災害的發生也具有一定的季節性，易發生于暴雨、長時間降雨的季節。這就需要在雨季加強對礦山地質災害的調查、跟蹤、預警、應急等工作的處理，主管部門應將責任落實到個人，杜絕不作為行為發生。

3.3 加強礦山管理工作

礦山管理工作主要包含：做好資源開發計劃、優化開采方式方法、管理好廢棄固體、疏導溝谷等。減少礦山地質災害最好的辦法就是開發前做好規劃，在源頭上杜絕地質災害的發生。依據礦區客觀條件，制定合理的開發計劃。采取先進的開采方式和技術不僅可以降低資源浪費，還能減少固體廢棄物的產生；同時因地制宜使用廢棄土渣，搞基礎建設，不僅可以提高資源利用率和經濟效益，還能降低廢棄物的累積量，減少礦山地質災害的物源。礦山地質災害發生的主要原因是堆積的礦山廢棄物，因此相關部門做好固體廢棄物管理，減少廢土礦渣的堆積，也可以降低地質災害的發生概率；例如選擇開闊的地面或平緩的坡面堆積這些廢棄物，做好堆放區的排水設施，以免廢棄物遇到水后形成粘性流體，進而導致地質災害的發生。此外，還可以采取欄護對廢棄物進行管理，以免廢棄物四處散落而造成滑坡、塌陷等問題。而疏導溝谷則是在礦山地質災害發生區域，溝谷的阻塞性，河床的寬窄都會影響到地質災害的發生。因此應定期疏導溝谷，保持溝谷的暢通性，在一定程度上降低礦山地質災害的危害及規模。

3.4 生物防治

生物防治措施的主要內容是植被覆蓋，例如：退牧還草，退耕還林，植被恢復等。植被可以起到良好的水土保持，調節徑流的作用；對預防礦山地質災害有著重大意義。但缺點是生物防治實施緩慢，見效慢，同時對土層及氣候有一定的要求，在降雨量不多的地方實施起來成本較高，不過生物防治長期效益還是非常理想的。礦山可依據實際情況開展地質環境恢復措施，為了避免水土流失，恢復景觀，礦山開采工作必須有計劃的進行，在險要地段建設攔擋滾石和飛石的設施，廢棄土渣避免亂堆亂放，統一堆放到開采境界以外的廢棄土渣場內；在開采過程中，有計劃的將廢棄渣土回填到采空區，再對棄渣場表面進行處理，植樹種草，以盡快恢復生態。

3.5 其他措施

搬遷避讓，溝道疏浚也是預防礦山地質災害發生的有效措施之一，溝道疏浚指的是對溝道內的垃圾、障礙物進行清除，通過疏浚提高溝道的排洪能力，避免災害發生。而搬遷避讓則是從源頭上避免地質災害的發生，減少礦山地質災害造成的損失，主要對地質災害危險程度進行分析，將位于高位區域的基礎設施搬遷至安全地帶，再采取有效的構筑物防護措施。

4 結語

礦山地質災害對人們的危害非常大，為了有效防止災害的發生，減少人員傷亡及財產損失，相關部門及單位必須深入分析礦山地質災害產生的原因，總結經驗，依據礦山的實際情況制定科學有效的防治措施，通過各種方法減輕地質災害的發生率及造成的危害，確保礦山作業安全。