試論磷礦礦山地質(zhì)災(zāi)害特征及形成機(jī)制

劉東華 施杰李

摘要：我國磷礦資源豐富，磷礦儲量位居世界第二，主要分布在我國南方地區(qū)，開采的方式有露天和地下開采兩種。在開采磷礦活動中，會改變礦山巖土體原始的受力結(jié)構(gòu)，繼而引發(fā)多種地質(zhì)災(zāi)害，輕則影響到磷礦的正常開采，重則危及附近人群、礦工的安全。因此，對磷礦礦山地質(zhì)災(zāi)害的特征及形成機(jī)制的研究十分的必要，本文針對該地質(zhì)災(zāi)害的類型與特征進(jìn)行分析，明確了其形成的機(jī)制，提出了災(zāi)害防控的措施，以降低地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的概率，確保磷礦開采的安全、順利開展。

關(guān)鍵詞：磷礦礦山;地質(zhì)災(zāi)害;磷礦地質(zhì)災(zāi)害

磷礦礦山巖土體結(jié)構(gòu)受到開采活動的影響，產(chǎn)生了一系列的變化，像拉裂、位移等，原有的結(jié)構(gòu)遭到人為因素的破壞，導(dǎo)致滑坡、泥石流、地表裂縫、塌陷等災(zāi)害的發(fā)生。為了保證磷礦開采活動的安全開展，在磷礦開采過程中對工作面進(jìn)行信息化、實(shí)時(shí)監(jiān)測，準(zhǔn)確掌控開采對礦山巖土體造成的影響，結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害形成的機(jī)制，制定災(zāi)害預(yù)防措施，以形成對地質(zhì)災(zāi)害的有效防控。

1.磷礦礦山地質(zhì)災(zāi)害與特征分析

1.1地質(zhì)災(zāi)害類型

從磷礦礦山發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的成因來看，主要是受到人為開采因素的影響，破壞了磷礦礦山的穩(wěn)定性，由此引發(fā)多種地質(zhì)災(zāi)害問題，具體如下。

一是礦山崩塌，如果磷礦開采位于陡斜坡位置，開采過程中破壞了此處的巖體結(jié)構(gòu)，巖土體在自身重量和地球重力的作用下，脫離母體，從而發(fā)生礦山崩塌災(zāi)害，大量的巖土體堆積在礦山腳下，是磷礦礦山發(fā)生概率較高的地質(zhì)災(zāi)害之一。

二是礦山滑坡，開采磷礦過程中，對礦山的巖土體造成擾動，原始的受力結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，導(dǎo)致巖土體從斜坡下滑，產(chǎn)生礦山滑坡災(zāi)害。

三是泥石流，磷礦礦山發(fā)生該地質(zhì)災(zāi)害，主要集合了兩個(gè)方面的影響因素，一方面是在磷礦開采活動中，對礦山表面的巖土體造成擾動，結(jié)構(gòu)不夠牢固，加上開采產(chǎn)生的廢棄礦渣等覆蓋在礦山表面;另一方面是在礦山表面松散破碎、巖土體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)的情況下，再加上雨水的作用，形成具有流動性的混合物，這些混合物借助礦山的坡度，速度非常快的流向山下，形成礦山泥石流，具有很大的危害性。

四是地面塌陷，磷礦礦山長期地下開采，如果回填處理工作不到位，將逐漸產(chǎn)生面積較大的采空區(qū)，有可能引起礦山表面的巖土層塌陷。

五是地表裂縫，受到磷礦生產(chǎn)的影響，整個(gè)礦山的巖體結(jié)構(gòu)受到不同程度的影響，累及礦山附近的地表，形成礦山地表裂縫災(zāi)害，并且該災(zāi)害常常伴隨著其他礦山地質(zhì)災(zāi)害，像塌陷、滑坡、崩塌等。

1.2災(zāi)害特征

磷礦礦山的開采活動是引發(fā)其地質(zhì)災(zāi)害的誘因，地下開采形成采空區(qū)，由其周邊的巖石體支撐整個(gè)空間，開采直接改變了該處的原始受力結(jié)構(gòu)，整體的穩(wěn)定性遭到破壞，一旦巖石體的荷載力不夠，頂層重量超過其承受的極限后，將引發(fā)礦山的地質(zhì)災(zāi)害。比如，礦山塌陷就是采空區(qū)頂板巖層承載力不夠，形成上層巖土體塌陷問題，而且塌陷的面積要大于采空區(qū)，中間位置塌陷明顯，塌陷區(qū)的周邊不規(guī)則，邊緣位置存在裂縫，整個(gè)塌陷區(qū)為沉陷盆地。如果礦山處于氣候濕潤地區(qū)，有軟弱巖層，礦山本身陡立，那么發(fā)生崩塌、滑坡的可能性較大。像云南磷礦露天開采，對采剝技術(shù)要求非常高，使用大型的采掘運(yùn)輸設(shè)備，有的采礦區(qū)位于陡壁位置，且云南地區(qū)為亞熱帶高原季風(fēng)氣候，在氣候濕潤階段開采，有可能導(dǎo)致滑坡、崩塌地質(zhì)災(zāi)害。礦山泥石流的發(fā)生需要具備一定的條件，一是礦山易積水且坡度較大;二是礦山淺部巖石體松散;三是短時(shí)間內(nèi)有大降雨，或者是有其他水源。在沒有水源的情況下發(fā)生的泥石流，主要的原因是礦山過于陡峭，并且在外力的作用下，礦山表面的松散巖土體迅速向下流動，但流動的距離較短，通常是石流，破壞力不容小覷。

2.形成機(jī)制

2.1地下開采

地下開采直接改變了礦山巖土體原始的受力狀態(tài)，覆巖體發(fā)生了不同程度的變動，這些巖體相互之間拉裂、陷落，增加了巖體之間的裂隙，再加上開采過程中，使用大型采掘運(yùn)輸設(shè)備，進(jìn)一步增加了巖體拉裂程度，一旦超出巖體的承載極限，覆巖體最為薄弱之處率先變性破壞。當(dāng)變性累積到一定的程度后，覆巖體向著臨空方向崩塌。如果是軟弱巖體結(jié)構(gòu)處發(fā)生變性，促使其覆巖體拉裂，由上向下逐漸延伸，在重力的作用下，破裂范圍逐漸擴(kuò)大，向下開始滑移，導(dǎo)致滑坡發(fā)生。地下采空區(qū)圍巖的支撐力不足，力學(xué)強(qiáng)度差，在覆巖體重量與地球重力的作用下，向著采空區(qū)塌陷，從而引發(fā)了礦山塌陷地質(zhì)災(zāi)害。

2.2露天開采

露天開采是在磷礦礦山的表面進(jìn)行層層剝離，使用的是大型采掘機(jī)械，機(jī)械震動對淺層巖土體造成擾動，損傷其結(jié)構(gòu)，如果損傷的巖體底部為軟弱結(jié)構(gòu)，受到外力的作用，引起淺層巖土體的不穩(wěn)定，一旦突破巖土體的平衡極限，巖土體向下滑動，導(dǎo)致滑坡地質(zhì)災(zāi)害。如果巖土體結(jié)構(gòu)松散，在完成露天開采后，巖土體過于破碎，在發(fā)生強(qiáng)降雨時(shí)，這些破碎的砂石、土壤由固態(tài)變?yōu)樘厥獾幕旌衔铮瑥牡V山上以極快的速度流動，進(jìn)而導(dǎo)致泥石流災(zāi)害，該災(zāi)害的強(qiáng)弱與水體有著直接的關(guān)系。

3.磷礦礦山地質(zhì)災(zāi)害的防控措施

3.1加強(qiáng)監(jiān)測工作

地下磷礦開采微震監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用較為廣泛，主要用于監(jiān)測巖體破裂產(chǎn)生的震動。使用該技術(shù)可觀測到開采活動產(chǎn)生的微小地震，在地下開采區(qū)域內(nèi)布置一定數(shù)量的檢波器，實(shí)時(shí)采集震動數(shù)據(jù)，通過對采集數(shù)據(jù)的分析和處理后，可以準(zhǔn)確進(jìn)行破裂位置的定位。露天開采使用的是全天候、實(shí)時(shí)在線監(jiān)測系統(tǒng)，對露天開采活動進(jìn)行全過程的監(jiān)測，極大減少了礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的概率。比如，在開采礦山發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害高的區(qū)域，設(shè)置在線監(jiān)測系統(tǒng)，如圖2所示，實(shí)時(shí)監(jiān)測該處的動態(tài)，形成對礦山地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防作用。

3.2運(yùn)用信息化系統(tǒng)

根據(jù)磷礦礦山地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防的實(shí)際需要，構(gòu)建礦山地質(zhì)災(zāi)害信息化管理系統(tǒng)，收集處理分析開采活動中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)價(jià)值的挖掘，評估地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性，以便于提前做好防控措施。磷礦礦山地質(zhì)災(zāi)害防控工作，是一個(gè)系統(tǒng)性的工作，需對開采活動進(jìn)行全過程的監(jiān)測、信息化的管理，通過開采數(shù)據(jù)信息的采集分析，進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)報(bào)與評估，打造出礦山開采地理信息系統(tǒng)，形成對礦山地質(zhì)災(zāi)害的有效把控。

結(jié)語：磷礦礦山地質(zhì)災(zāi)害形成的原因與開采活動、巖土體結(jié)構(gòu)、外部力量等有關(guān)，通過地質(zhì)災(zāi)害特征的分析，可以確定地質(zhì)災(zāi)害的危害程度，對磷礦開采的影響程度。而對其進(jìn)行形成機(jī)制的研究，明確其形成的根本原因，以為礦山地質(zhì)災(zāi)害的防控提供依據(jù)。磷礦礦山地質(zhì)災(zāi)害除了影響正常的開采生產(chǎn)外，滑坡、泥石流、崩塌等，危及磷礦的生產(chǎn)安全。因此，磷礦企業(yè)應(yīng)對礦山地質(zhì)災(zāi)害的特征和形成機(jī)制進(jìn)行深入的調(diào)查分析研究，以使用有效的災(zāi)害防控措施，最大程度上避免磷礦礦山地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

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