采礦工程中的地質環境問題

何林松

摘 要 采礦工程是眾多行業中風險較高的一項工程，在礦山開采過程中造成的環境污染、地質災害問題是人們關注的重點。為避免礦山開采工程影響到廣大人民群眾的正常生產生活秩序，需要及時發現礦山開采過程中所存在的問題，針對問題進行有效分析，并提出可行的解決對策。本文介紹了礦山開采工程中易引發的地質環境災害問題，在分析具體問題的基礎上提出了對應的治理措施和建議，以期為解決礦山開采工程中的地質環境問題提供有益參考。

關鍵詞 采礦工程 地質環境 地質災害

中圖分類號：TD1 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2022）06-0109-03

礦山開采過程中易引發的地質災害問題主要包括泥石流、滑坡、冒頂災害、崩塌、潰壩、地震、巖爆等，另有礦坑突水、潰沙涌泥、瓦斯爆炸、火災以及地熱、地裂縫等問題也時常出現，業內提出并應用了一系列技術來嘗試突破性攻破，例如采空區填坑技術、保水開采技術、綠色施工技術等，經實踐均取得了很不錯的實驗成效。

1 礦山開采工程中環境地質災害成因與問題

1.1 礦山地質資源開發企業缺乏環境保護意識

人類開發和利用礦產資源的過程中，始終將關注的焦點聚焦在安全生產、經濟效益方面，忽略了對礦山地質的有效保護，再加上在實際工作中缺乏正確的指導，影響到了人們對環境保護的認識，從而引發礦山地質環境問題。主要表現在以下幾個方面：

一是人們的理念認識不到位。當前有不少礦山開采企業由于太過追求開采過程中產生的經濟效益而忽略了工作中的許多重要環節，例如安全投入不足、安全管理不到位等。

二是開采技術落后。雖然我國在礦山開采過程中已經引入了一系列智能化、自動化的技術手段，但是仍舊有不少礦山開采企業未能及時更新其開采技術手段，沿用陳舊的開采設備開展工作，整體技術指導水平比較低，導致出現各種問題。

三是人才匱乏。隨著礦業開采安全系數問題的不斷增多，給原本專業性人才缺失的礦業開采行業帶來了極大的壓力，人才匱乏導致礦山企業不得不降低行業準入門檻，嚴重削弱了企業的競爭力，制約了企業的發展。

1.2 礦山監管力度欠缺造成礦山地質環境污染問題突出

現階段我國在礦山地質環境保護過程中主要涉及國土、安監、環保等部門，由于地方政府在這方面的投入和宣傳力度有限、社會監督主動性弱等原因，有關問題未得到及時解決，造成后期環境污染問題突出。一方面，目前國內礦山地質環境保護工作中有不少區域依然是一片空白，雖然各部門之間制備了協調管理機制，但部門之間無法進行有效協作，致使工作不能落實到位，最終造成嚴重后果;另一方面，由于相關行業內監管部門工作人員業務能力不足、未嚴格落實責任追究或受到地方保護主義的干涉和各種利益關系鏈等原因，造成工作人員不作為、慢作為、不敢為、不愿為，致使有關問題始終得不到根治，長此以往，生態環境遭到嚴重破壞，加大后期治理難度，甚至可能造成巨大的經濟損失。[1]

2 常見環境地質問題

2.1 巖土體變形災害

2.1.1 滑坡、崩塌、泥石流等自然地質災害問題

近年來，我國因滑坡、崩塌、泥石流等一系列自然災害對礦區經濟造成巨大損失，也引發了不少環境污染事件，究其根源是人類無節制地亂砍濫伐、破壞植被、胡亂堆積松散廢棄的礦石等導致一些區域遭受嚴重的重力侵蝕，經長時間的侵蝕，在自重力為主的作用下，直至失去平衡，陸續出現滑坡、泥石流、崩塌等問題。

2.1.2 冒頂片幫災害問題

在眾多礦山開采事故中，冒頂片幫屬最常見的一種災害，特別是對于礦巖穩定性較差、開采難度較高的軟弱夾層礦產，易引起冒頂片幫災害，且災害發生前無任何征兆，難以防范。一旦遇到開采難度較大的礦體或軟弱夾層礦體，易出現大規模的垮塌，造成不可挽回的損失。

2.1.3 礦石開采引發的地震

地震多發區的礦山開采過程也容易引發地震災害，原因是開采礦山的過程中會使地表以下的物質結構發生改變，從而引起地下礦質崩塌或采空區圍巖變形最終誘發地震，為此，需要控制地質環境發生變化時在特定的范圍內才能保證采礦的安全性，否則，一旦采礦活動生成的地應力或地質結構變化的程度超出了預定，便可能引發地震。

2.1.4 巖爆問題

所謂巖爆，實際上是一種集聚在巖體中的彈性變形勢能受到特定條件的影響突然釋放，最終導致巖石爆裂最后彈出的過程。在開發礦山的過程中，因采礦活動的持續進行，往往會使巖體地應力驟增，逾越巖石可以承受的限度且這時巖石夠脆便會引發巖爆。采礦過程中水會使巖層喪失平衡，而此時強大的能量也會將巖石擊碎并將其拋出，只要遇到巖爆，就會對開挖工作面造成巨大的破壞，從而造成人員傷亡或設備損失。

2.2 地下水位改變引起的災害

2.2.1 礦坑突水涌水

礦坑突水涌水屬于一種非常常見的礦山災害，且這種災害發生規模又很大，造成的后果也很嚴重。主要原因在于，礦山開采過程中因礦坑涌水量估計不足，在實際采掘途中打穿老窿，穿透整個透水斷層，當突然遇到蓄水溶洞或者暗河時，就會涌入大量的地下水和地面水，最終會因為井巷被淹而誘發礦難。

2.2.2 坑內潰沙涌泥

這種災害經常伴隨礦坑突水問題一同發生，如遇礦山開采過程中蓄水溶洞，則一般來說，溶洞中充斥的泥沙及巖屑會伴隨地下水同時涌入，另有部分透水斷層或地裂縫也會導致淺部第四紀沉積物跟隨下漏的地表徑流涌進坑內，最終造成的結果是使泥沙阻塞坑道，后泥沙將機器和人員掩埋，甚至毀滅礦山。

2.2.3 礦體內因引起的災害

一是瓦斯爆炸和礦坑火災。此類災害多發生在煤礦中，且是因為通風不良導致瓦斯積聚而誘發爆炸，最終造成井下作業人員傷亡，甚至摧毀礦井。對于礦坑災難而言，除了煤礦以外也多見于硫化礦床。其由于硫化物發生氧化而產生熱量，待其熱量積聚到一定程度時就會自燃，最終誘發礦山火災。其火災產生的危害很大，且會嚴重損害地下礦產資源，比如一些煤層已經在地下燃燒了長達百余年，對資源的消耗非常大，甚至還會改變當地氣候，導致農作物和樹木大量死亡，最終田地荒蕪，嚴重惡化環境。

二是地熱。隨著礦井開采深度的增加，因地熱造成的危害也會不斷加劇，根據相關數據資料統計，目前我國的礦山開采深度能達到800米以下，礦山的含硫量非常高，同時開采深度大而且地表溫度也很高。礦山地熱災害容易惡化礦工的勞動環境，繼而影響到礦山的正常生產[2]。

三是地裂縫。這種現象是地表巖或土體因受到自然及人為因素的影響作用，發生開裂，后在地面形成特定長度或寬度的裂縫，這是一種地質現象，如果類似現象出現在人類活動的區域，就會引發地質災害。

3 采礦工程的環境問題

3.1 水環境問題

礦山開采過程中對礦區的水環境影響是非常大的，一般可以表現為地表水與地下水兩方面。采礦過程對地表水產生的影響聚集在污染問題上。無論是選礦或是采礦活動開展過程中都會使地表水富含酸性，特別是在開采金屬礦山的過程中，生成的浮選尾礦漿、廢水、廢石淋浴液當中，均富含重金屬及毒害物質，而這些廢水會同時對礦區地表以及地下水造成污染，從而使礦區水環境的質量降低。礦山開采過程中的水力開采作業能有效改變河道及礦床結構，這個過程很容易造成水土流失，繼而造成沿海淺水區、池塘或者泛濫平原大量泥沙淤積，最終導致水質發生惡化。迫于這樣的水質惡化可能影響到當地農作物的正常生長和生產以及動植物的生長等。由于采礦過程很大程度上會影響到地下水的安全性，且不少礦山開采項目均會紊亂礦區水的均衡系統，造成大面積水位下降，導致地面塌陷和礦井吐水災害。

3.2 空氣質量問題

在開采礦山的過程中，包括礦石破碎、爆破、鉆孔、廢石運輸等各個流程都會生成大量粉塵，甚至部分會釋放出有毒氣體，另外受到粉塵和毒害氣體污染的區域，會迫使礦區空氣質量下降，危及人們的生命健康。

3.3 對植被和土壤的影響

在礦山開采過程中，植被及土壤破壞屬于區域環境最直接的破壞，特別針對一些露天開采項目，經清理掉地表植被之后，在開采過程中需要將地下水抽排出去，降低礦區地下水位。同時又因為受到廢料廢水污染的緣故，以及受到一些大型開采設備的重壓，慢慢地就會使土壤堅硬板結，且土壤養分和水分越發匱乏，最終導致大面積的人工落地。

3.4 采礦引起地面的沉降及塌陷

事實上，我國對礦業的重視度非常高，所以在這方面的投入力度也相當可觀，不少企業還未對采礦工程進行承包，于是便陸續出現了違法采礦的情況。又或者是陸續出現一些強度比較高而且超出了要求的采礦工作，造成非常嚴重的地面下沉問題，也有不少城鎮雖然距離采礦的地點很近，但卻因為種種原因沒有向相關部門反映因過度開采導致的城鎮某處深度凹陷的問題，最終導致嚴重的人員傷亡及心理恐慌。

一般來說，塌陷區域都生成于巖溶洼地或河谷低洼地，且其生成的主要原因源自巖溶發育及地表水的匯集和供給。因地表水匯集及補給導致巖溶洼地及河谷低洼地發展成了重要的排泄及徑流區域，與此同時也會使地表水的侵蝕能力大幅度增加，久而久之便使得巖溶洼地、河谷低洼地慢慢演變成了比較典型的塌陷地區[3]。

4 地下采礦工程中環境地質問題解決措施

4.1 科學解決地面沉降問題

采礦過程中往往會隨著礦產被開采出來最終引出大量的地下采空區，對此問題一般會采用填充的方法解決，填充方式包括帶狀填充和風力填充等幾種，雖然這些方式方法效率不高，而且很容易引發二次污染，但借助綠色采空區填充技術可以很好地解決此問題存在的漏洞。現階段所采用的綠色填充技術主要包括交替膠結填充技術、采空區冒落矸石孔隙注漿膠填充技術等。至于交替膠結填充技術主要是借助河沙、工業爐渣等一些廢舊物質融入一些膏狀漿體混合，并利用混合物填充，如此更有利于提高填充物的支撐作用，能夠有效地管控地面沉降。

4.2 有效防止地下水資源被污染

實施綠色開采，嚴格控制礦產開采的過程。隨著科學技術的進步和發展，礦山開采過程中需要采用一系列先進的采、選、冶等工藝來不斷開發各種低廢且無污染的礦山清潔生產技術，以做到礦山廢棄物的減量化與資源化。強化西部礦山生態環境基礎數據資料的開采過程調查，并且制定出一系列關于生態環境保護和恢復治理的科技發展計劃。涉及火藥開采及控制爆破等活動過程，包括對爆破的范圍、危害、坍塌方向等在內的各種因素均能夠有效地克制各種地質環境問題的發生。

4.3 科學防治基坑開發引發的地質環境問題

需深入研究礦區乃至礦巖的實況，并且結合實況深入分析其產生的負面影響，防止采礦途中巖體發生移動或松動。鑒于不同礦區在環境破壞程度以及實況均是有所差異的，故而在建設礦區生態時必須要結合當地自然環境及礦區結構來實施綜合治理。

4.4 合理預防突水問題

任何一項工程的開展和啟動，我們首先要考慮到的就是其開采過程可能造成的水污染問題，然而利用保水開采技術卻可以有效地克服這個問題。開采設計時，要求工作人員要結合實況做實地考察，確切地了解礦產水資源的實況，以使其能為開采設計提供既定的依據。實際開采過程中，水污染會由表面水慢慢向地下水延伸，一旦地下水遭到污染，其周圍的環境就會跟著遭殃，但是就在礦產開采工作逐步深入的過程中，水污染問題愈演愈烈，顯然，這種現象不利于礦產企業的長久發展。因此，保水開采技術在礦山開采工作中的應用實踐極具現實性影響意義。具體地，技術工作人員要在礦山開采的過程中采用地面灌漿技術來科學保護地下水，避免地下水資源在礦山開采過程中遭到破壞，繼而全面實現礦山開采的綠色開采目標。

4.5 制定出健全的環境巖土工程設計方案

在礦山開采項目施工前一般需要先進行其開采方案的設計環節，而在設計開采方案前則需要全面地對礦山地質環境進行勘探，科學評估其可能引發的環境損害問題，并且要仔細、嚴格地論證礦山開采的可行性。一旦出現環境損害逾越開采獲取效益時，需要要求項目終止，此時便需要保存礦山資源[4]。

5 結語

綜上所述，基于綠色環保理念的提出，礦山開采過程中頻頻出現的一系列諸如爆炸、污染、破壞性問題，需要采取有效的解決措施或者應用科學的開采技術來實現綠色開采，并在此過程中通過降低污染、減小破壞等方法促使其采掘礦山的過程中可能對人們造成的污染和危害降到最低，從而真正意義上實現綠色開采。

參考文獻：

[1] 魏凱.淺談采礦工程中存在的問題及對策[J].科技創新與應用，2016（04）：201-202.

[2] 李純強，等.淺談采礦工程中存在的問題和對策[J].科技創新導報，2017（01）：221-223.

[3] 何厚文.采礦工程中存在的問題分析及對策探討[J].世界有色金屬，2018（23）：156-157.

[4] 王東方.煤炭采礦工程巷道掘進和支護技術的應用簡析[J].內蒙古石油化工，2019（10）：125-126.