采礦工藝對礦區周邊地質環境的影響研究

馮 勇

（北方銅業銅礦峪礦，山西 運城 043700）

在社會發展的過程中，礦產一直都是生產建設的重要資源。但采礦屬于高危職業，一旦安全設施不到位或采礦操作不規范就容易造成安全事故，安全問題一直威脅采礦人員的生命安全。采礦工藝不僅會造成安全問題，處理不當對礦山周圍的環境也會造成不小的影響[1]。

現在大部分礦山公司的采礦工藝使用的都是傳統的采礦手段，因為有了多年的使用經驗，技術比較成熟，只要依照礦山的特點進行采礦方式的選擇，基本不會出現安全問題，但是很多傳統的采礦方式并不注重生態環保，會對周遭環境造成不可逆轉的破壞，因為采礦工藝的復雜性很多技術操作起來比較復雜，還需要借助機械才能完成，大型機械在工作的過程中會造成地表的破壞和植被的損毀。因此，對采礦工藝對礦區周邊地質環境的影響問題進行研究，有助于后續的補救工作。

1 采礦工藝的具體操作方式

常見的基本采礦方式按照礦產的不同可分為六種，小型的礦石可以通過支架實現采礦，支架的前后梁要接連在一起，然后通過支架運送礦產。貴重稀有的礦產可以采用充填采礦的方式，首先對采礦地區的分區結構進行重新劃分，將礦區一分為二，分別采用不同的采礦方式，采礦人員在空場進行采礦時，開采區域留出一半的實心的地區，在空場地區的地下搭建支護，保障采礦的順利進行，降低礦區的塌方率[2]。

在礦山上會有許多巖石在礦區周圍，在采礦的過程中可能會因為震動掉落對采礦人員造成傷害，因此作業人員會使用輔助崩落設備，讓巖石在預設的時間崩落。保證周圍環境沒有危險之后再進行礦石開采。提前清理危險因子的方式可以降低采礦的危險系數，保障采礦工人的生命安全。采礦技術機械化程度加強，需要的人力減少，不僅降低了人工成本，還提高了崩落的成功率，但這種崩落技術對機械的要求很高。對機械的依賴性也很強，礦山地區一般遠離市區[3]，經常會發生停電或信號變差的情況，在這種情況下機器就無法使用，只能停止崩落工作。還有一種主要依靠人力的崩落方式，需要人為測量距離和校對數據，因此崩落效率較慢，人為測量的過程中也可能會發生危險，安全系數不高。

溶浸采礦工藝技術是在采礦的過程中采用化學試劑，利用化學物質之間的變化特征將礦產從固體狀態變成液體狀態。然后由專業的工作人員將液態礦產通過專業手段帶出來，但是由于這種采礦方式對技術的要求較高，需要采礦人員對礦產和化學物質的特征都足夠了解。在采礦之前也要對采礦條件進行勘測，在進行化學物質選擇的時候，既要能夠實現礦產液化，還要盡量避免對礦區周圍的環境造成污染。將選好的化學試劑運送到地層當中，讓其和礦產進行充分的反應實現液化。

液化后的礦液的運輸變得更加便捷，也不會因體積太大對運輸工人造成傷害?？梢蕴嵘V產的開采效率?？晒┻x擇的化學藥劑很多，大部分礦產都能使用。

2 采礦工藝對周邊地質環境造成的破壞

基于上述采礦工藝的操作流程，可以分析出對地質環境造成的破壞，具體可以分為地表、水文和土地資源的破壞。

2.1 采礦工藝對地表造成的破壞

采礦工藝會導致地表沉降，一般礦區的中部地區沉降概率最大，在距離地表200m～400m左右的地區沉降最嚴重。礦山開采的沉降幅度在1.3m左右，大型礦藏的開采沉降幅度要更深，在1.5m～3.2m之間。地表沉降對周圍的建筑物來說是很大的安全隱患，某礦在開采過程中地表發生0.72m的沉降，引發周圍地表出現裂痕。

某大型礦山在開采過程崩落距離計算不當，導致巨石滾落導致周邊建筑物遭受嚴重破壞[4]，造成千萬元的經濟損失。附近村莊在礦區沉降的影響下的民宅墻體出現裂痕，農田出現下沉現象，對當地的種植造成影響，距離礦山近的田地甚至也出現了裂縫。

如圖1所示，最大的裂縫寬度可達到1500m，長度也有數百米。地下管線也遭受了不同程度的破壞，水管破裂，信號中斷，居民家中停水停電。

圖1 地表沉降造成的裂縫

地表沉降還會破壞礦井排水基礎設施，礦井中的積水排不出去，一旦發生強降雨對井下的礦工來說就是生命威脅，排水系統對于農田來說也非常重要，在進行農田灌溉之后沒有排水系統會造成澇田，影響莊家的生長。地表塌陷多發生在淺礦區，塌陷的規模大小不一，形狀也并不固定，最大的礦區塌陷范圍可達20m2，小的地表塌陷只有3m2～5m2左右。但是二者造成的危害是一樣的。地表塌陷對礦井造成的影響是最大的，使礦井失去自我保護的能力，地表水會灌入井中。南方某地區在梅雨季節礦區地表突然發生塌陷，井下的排水系統遭到破壞，又恰逢連綿不絕的雨季，礦井中的積水排不出去，只能停止采礦作業。后續的排水工作恢復后，由于很多積水都未排出，排水設施的排水壓力很大。最終在排水過程中排水系統再次癱瘓，水流不受控制的大流量流出。沖毀了當地數個河壩，河床發生坍塌，地表水再次灌入礦井之中，采礦工作再次被迫停止。

2.2 采礦工藝對水文造成的破壞

經過調查，地下水的有害物質含量的變化如表1所示：

表1 地下水的污染程度

礦區在暴雨天氣自身也需要排水，礦井建設得越深所需要的排水系統就越完善，正常規模的煤礦需要的排水量是824m3/h。如果達不到就會造成井下積水，嚴重威脅礦工的生命安全和采礦的工作進度。

2.3 采礦工藝對土地資源造成的影響

礦山開采工藝使用不當對土地資源造成最為直接的影響是土壤剝離、占壓、挖損等。當原有的土壤生態環境遭到破壞，位于地表上的植被也遭到了侵占，土壤中的有機物質含量逐漸減少，出現沙化問題，而遇到極端惡劣天氣最容易出現水土流失災害。開采出礦物經過雨水沖刷，部分含有污染性質的金屬元素滲入土層中，造成土壤的鹽堿化。很多礦山因開采工藝落后，完成開采后產生大量廢石，堆積在礦區周圍，經過的河流將廢石搬運到其他地方，沖到農田中會破壞莊稼的生長，農田發生沉降由平原變為小型的盆地，積水在農田中不能排除，和土壤長期交融變成淤泥，可利用的土壤變成沼澤。

3 結語

本文根據礦區的真實采礦工藝的特征，及時發現采礦工藝容易造成的問題，為后續的災害防治措施設計進行了鋪墊。但本文篇幅有限，很多細節問題沒有深究，希望在日后的研究中可以在本文大方向的基礎上進行更加細節的研究。