金屬礦山開采中地質環境災害及防治對策研究

張曉明，張建華

（錫林郭勒盟山金阿爾哈達礦業有限公司，內蒙古 錫林郭勒 026000）

金屬礦山開采中常常會有一些地質環境的災害，一方面是由于地質礦山所在的區域地形比較復雜，本身就是地質災害的多發地區，另一方面還因為采礦行為本身是一種人工改變自然環境和地質地貌的活動，人工開采很有可能誘發地質災害，雖然這些不同的地質災害有不同的類型，但是卻都會對周圍的環境造成很大的影響。金屬礦山開采活動迎合了經濟發展的需求，但是卻不能影響周圍的自然環境，也不能影響周圍居民的生活，因此，金屬礦產開采同時要考慮環境地質的相關問題，分析礦山開采時環境地質問題的原因、類型，并探討其治理技術[1]。

1 金屬礦山開采中的環境地質問題及原因

1.1 地下采礦引起地面沉陷與山體裂開

金屬礦山礦區開采的同時會對礦區地下水進行大量地挖掘，這種地下采礦作業是大體量的，也就是礦區內出現了多個采空區，大量的采空區可能會使礦區地質環境發生變化，使原本比較穩固的礦區地質條件發生了板塊運動。此時可能因為大量的采空區圍巖巖體發生了形變運動，出現了大面積坍塌和礦洞巖體的崩落現象，這種地質變化是由人工采掘造成的，危害性較大，而且不會恢復。如果在采礦的同時沒有做好地下支護就會出現周圍大面積的坍塌，將會波及地表，使地表建筑或其他自然景觀出現不同程度的坍塌，塌陷，下沉等。這種情況比較常見，有時部分金屬礦區的山體還會出現斷裂帶發育不良的情況，山體周圍的地層較為活躍，平時的板塊運動更為頻繁，在人工挖掘的誘發下，將會出現山體開裂或滑坡等嚴重影響，對礦區的地形造成威脅。

1.2 采礦活動誘發地震

采礦活動是一種危害性較大的大型地下挖掘活動，這種活動是人工誘發地質災害的原因之一，采礦時會抽水，將地下水抽取之后形成一系列沖擊，這種情況非常容易誘發礦區周圍的沖擊地震，也有可能因為已經挖空的采空區域出現陷落而導致陷落地震等。一般這種情況的地形活動本身比較活躍，周圍可能會引發連鎖性反應，比如巖爆、煤爆等自然災害。開采過程中，有些地方很難挖掘，需要采用爆破方式進行挖掘或開掘，此時會誘發沖擊地震，當礦區周圍的巖體受到突發性沖擊時，土石崩落層滑下大量土石，造成塌陷，有時礦坑也會出現塌陷，有時礦坑周圍還存在洞穴，如果礦洞發育較復雜，還可能發生塌陷。這些坍塌所造成的沖擊波和動能是一種斷裂，地面應力的突然釋放，將會造成大范圍的地質災害。

1.3 露天采礦造成邊坡失穩

邊坡失穩現象也是一種比較常見的地質災害，在露天開采時需要邊坡幫助開采，隨著開采深度的加大，邊坡的規模也在逐漸擴大。這種情況會破壞地表地應力，在一些特殊的地面環境下，地應力的自然均衡被破壞后，會導致人工邊坡變形嚴重時，還會有邊坡的脫落和滑落現象。有的金屬礦區邊坡失穩非常明顯，邊坡出現被破壞的情況。另外一些金屬礦區，蠕變坍塌變形的情況時有發生，隨著開采進程的不斷加快，使得邊坡最終被破壞。邊坡損壞或失穩主要是由于礦區周圍巖體結構條件和所處地質環境所造成的，另外，由于人工活動的誘發影響，使得露天礦邊坡失穩的問題一直困擾著采礦企業和人員，到目前為止也沒有一個特別良好的改變辦法[2-4]。

圖1 金屬礦區開采中的環境地質災害示意圖

2 金屬礦區開采中的環境地質問題治理技術

2.1 利用現代科技優化金屬礦山開采行為

當代社會已經全面進入知識化時代，這是尊重科學技術的社會，也是利用科學技術推動社會進步的時代。正是因為要尊重科學技術，因此在勘探工程中地質勘探工作對礦山開采帶來很重要的影響。地質結構的空間結構越完善，越容易采用新技術進行開采，結合支護技術，保證結構性的空間布局，不會影響礦區開采區域構造。在金屬礦產的開采中，使用水和沙礫進行充填利用，砂石和廠礦的爐渣及尾礦等，將采空區完整充填，借由支護維護可防止開采造成的圍巖垮塌和變形，減少地面的沉陷事故，減少開采沉陷時對地表環境的綜合影響。為了減少在金屬礦開采時沉陷所造成的多方面危害，應消除開采沉陷所造成的多方面危害，在井下進行支護和充填，運用現代科技模擬開采后的地形狀況，并進行有效的沖填設計。

2.2 運用科學治理模式完善水砂充填減沉技術

我國目前采用的充填法相對不夠完善，因此在礦山開采中應建立科學合理的治理方式，幫助礦山開采時的多樣化治理工作，要求專人專責，由專門的人員負責監控礦區周圍的環境，地質災害，并且對礦區開采經濟與地質災害之間的矛盾加以分析。全面控制和掌握礦山生產安全中的各種生產過程尤其從實際出發，建立切實可行的工作流程，在水砂充填時，由于我國目前除部分加急傾斜層采用自溜填充法，剩下的都是水力填充，因此，在把大量的充填材料用水力運輸到采空區時，應考慮運輸、排泥、排水等一系列工作，使得礦區內的運輸及生產系統能夠更為完善。用科學的方法治理水沙，完善水沙充填施工技術，需要開采企業重視現代化技術進步，不會對礦區地面結構造成不當威脅。不同的人員負責，不同的工作要突出對金屬礦區周圍地形和地貌的監控，要求每個人切實履行好自己的職責，并在礦區生產過程中建立起可行性的治理體系，使礦區內的人員各司其職，使治理體系能滿足礦區的綜合發展需要。

2.3 覆巖裂痕帶注漿加固減沉技術

這種技術是一種比較特殊的注漿技術，按照大量的工程實驗和理論研究結果表明，注漿減沉技術使大量的細沙礫和灰體進入到需要填充的部位，其中大量的灰體包含粉煤灰顆粒，在注漿的壓力之下就會形成氣泡狀態，注漿水儲存于圍巖周圍的空隙顆粒很重，也有一些滲流到了周圍的地球環境。在注漿結束之后，這些飽和水灰體能夠起到支撐的作用，對覆巖體起到了很好的支撐作用，能夠延緩地表的下沉。覆巖裂痕帶注漿加固減沉技術目前被大量地運用，壓實的石灰體被證明有很好的填充效果。這種技術是一種比較成熟的技術，目前已經使用在金屬礦山的開采過程中，在填充的時候，雖然有部分地形的填充，對于技術本身提出了難題，但是經過工作人員反復改變水石灰的配比，使得該技術更為成熟，取得了良好的充填收效。

2.4 做好礦區環境地質災害監測體系

礦場地質環境安全監測系統的建設，能穩定地保證金屬礦區安全生產的進行，是礦山開采過程中的環境問題，而且地質災害可以控制在安全范圍內。開展礦區地質環境災害的監測體系建設，在多樣化的礦山開采中深入了解和分析影響地質環境安全的各類因素，根據不同的因素和不同的環節進行嚴格把關。確保金屬礦產生產的安全有序開采，礦山管理人員應全面控制和掌握礦山生產過程中的事故易發點和多發點，為保證礦山開采的長遠發展，應針對地質災害頻繁的區域進行多次觀測，針對各類地質災害的防治，制定安全有效的防護措施，還可根據多年來的經驗，搜集地質災害的特點，建立行之有效的安全預防措施和應急方案，使應急體系能夠為礦區環境地質災害監測系統提供保障，要求管理人員，使得安全預防措施更加行之有效。

3 結語

綜上所述，由于社會經濟的快速進步，礦產資源的需求量很大，金屬礦產的開采量越大，開采規模逐漸提升，將會對礦山地質環境產生諸多影響。采礦企業的勘探隊伍，應對周圍地質環境和礦山開采的進程加以監測，避免發生地質環境災害。尤其是對于地形較為復雜、周邊已經頻發地質環境災害的地區，更要加強監測，既要保護礦區生產安全，杜絕地質變化所造成的威脅，有關部門更要引起重視，利用一些填充減沉技術，最大程度地降低礦區地質安全事故的發生率，確保金屬礦產礦山開采生產的安全進行。