淺談礦山地質(zhì)災(zāi)害及防治措施
摘 要:本文闡述了對礦山地質(zhì)災(zāi)害的形成條件、預(yù)防措施,并結(jié)合本人從事礦山地質(zhì)災(zāi)害評估的實踐,對幾種常見的礦山地質(zhì)災(zāi)害概念、成因條件進行了分析及防治措施。
關(guān)鍵詞:地質(zhì)災(zāi)害;礦山地質(zhì);防治措施
由于我國地質(zhì)環(huán)境管理工作起步較晚,缺乏完整的法律法規(guī),個體非法、違規(guī)采礦現(xiàn)象依然存在,造成的礦山地質(zhì)災(zāi)害問題十分嚴(yán)重,在某種程度上,嚴(yán)重威脅了我國礦產(chǎn)資源開發(fā)的可持續(xù)發(fā)展。合理有效地利用資源、保護礦山環(huán)境、加強監(jiān)測與信息化管理、防止礦山地質(zhì)災(zāi)害是我們當(dāng)前工作的重點。本文就礦山常見的地質(zhì)災(zāi)害進行分析,并建議性的提出防治措施。
1.地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生因素
1.1 疏于排水
采礦時對地下水必須進行疏干排水,甚至要深降強排.由此而出現(xiàn)了一系列的地質(zhì)災(zāi)害問題。首先是礦井突水事故不斷發(fā)生。許多煤礦的上覆和下伏地層為含水豐富的石灰?guī)r,特別是石炭二疊紀(jì)煤系地層,不僅煤系內(nèi)部有含水性強的地層,其下伏為巨厚的奧陶紀(jì)灰?guī)r。這些礦床隨著開采的延伸,地下水經(jīng)深降強排,產(chǎn)生了巨大的水頭差,在一些構(gòu)造破碎帶和隔水薄層的地段,煤層承受到來自下部灰?guī)r地下水的高水壓,威脅著礦井和職工生命的安全。其次是由于疏干排水,使許多巖溶充水礦區(qū)引起地面塌陷,嚴(yán)重影響地面建筑、交通運輸以及農(nóng)田耕作與灌溉。各礦區(qū)附近均有地面塌陷現(xiàn)象,水位下降很多,使廠礦、工業(yè)和生活供水原有系統(tǒng)發(fā)生吊泵,形成無法供水的局面。再次是某些礦山由于排水,疏干了附近的地表水,淺層地下水長期得不到補充恢復(fù),影響植物生長;有的礦區(qū)甚至形成土地石化和沙化、水土流失、荒漠化嚴(yán)重,生態(tài)環(huán)境遭到破壞。
1.2 其他因素
礦山地質(zhì)災(zāi)害誘發(fā)因素很多,有些是開采過程中難以避免的,如開采深度的增加,使得地應(yīng)力相應(yīng)增大引起冒頂、片幫、脫盤甚至巖爆的嚴(yán)重地壓災(zāi)害;有的是開采中忽視預(yù)防或開采不規(guī)范、管理不科學(xué)導(dǎo)致的,如采空區(qū)不及時充填、廢渣廢水隨意排放、水文地質(zhì)及構(gòu)造不了解、巷道偏離、盲目指揮、違章作業(yè)、私挖亂采等,非穩(wěn)定因素積聚到一定限度引發(fā)各種災(zāi)害;有的礦山片面追求經(jīng)濟利益或為擺脫一時的經(jīng)營危機,摒棄常規(guī)如采富棄貧、求近避遠(yuǎn),結(jié)果為后期發(fā)展埋下災(zāi)害隱患;曾一度泛濫的民采風(fēng)潮掠奪式的開采活動也對部分國有大中型礦山造成嚴(yán)重干擾和資源、環(huán)境破壞。
2.礦山地質(zhì)災(zāi)害的主要類型 礦山地質(zhì)災(zāi)害種類繁多,按成災(zāi)與時間的關(guān)系,可分為突發(fā)性礦山地質(zhì)災(zāi)害(如礦坑突水、瓦斯爆炸、巖爆等)和緩發(fā)性礦山地質(zhì)災(zāi)害(如采空區(qū)的地面變形、環(huán)境污染等)。但最常見的是以災(zāi)害的空間分布和成因關(guān)系分類。
2.1 巖土體變形災(zāi)害
2.1.1 礦山地面和采空區(qū)塌陷 地面塌陷主要發(fā)生在地下以井巷開采的礦山。在礦山采空區(qū),若保留礦柱不足,或因礦柱受損而失去支撐能力,就會造成地面塌陷。特別是那些礦體埋藏較淺,產(chǎn)狀較平緩的礦區(qū)(如煤礦),地面塌陷的現(xiàn)象更為常見。礦體埋藏相對較深的地下開采礦山,如果不能及時回填和崩落采空區(qū),當(dāng)其達(dá)到一定規(guī)模就會產(chǎn)生大面積塌陷。此外,在巖溶分布區(qū),還會因礦山排水疏干而導(dǎo)致溶洞上方地面塌陷。地面塌陷不僅破壞可耕地資源、建筑物,毀壞道路、水庫,還可直接導(dǎo)致礦山某些地下巷道的塌毀,或使大氣降水和地表水沿塌陷裂縫灌入坑內(nèi),造成淹井事故,直至停工停產(chǎn)。
2.1.2 采礦場邊坡失穩(wěn)、滑坡與巖崩 主要原因是不合理開采如采剝失調(diào)、邊坡角度過陡等造成,這種災(zāi)害多發(fā)生在露天開采的非金屬礦山和建材礦山。
2.1.3 坑內(nèi)巖爆 坑內(nèi)巖爆又稱礦山?jīng)_擊,這是因礦坑周邊和頂?shù)装鍑鷰r,在受到強大的地殼應(yīng)力作用而被強烈壓縮,一旦因采掘挖空出現(xiàn)自由面,即有可能產(chǎn)生巖石地應(yīng)力的驟然釋放,導(dǎo)致巖石大量破裂成碎塊,并向坑內(nèi)大量噴射、爆散,給礦山帶來危害和災(zāi)難。
2.1.4 采礦誘發(fā)地震 因采礦活動而誘發(fā)的地震,震源淺、危害大,小震級的地震即可導(dǎo)致井下和地表的嚴(yán)重破環(huán)。
2.1.5 場庫失穩(wěn) 場庫失穩(wěn)主要是由于尾礦壩潰決崩塌繼而形成泥石流造成的危害。尾礦壩崩壩事故常給礦區(qū)居民生命財產(chǎn)帶來巨大危害,同時也給環(huán)境造成巨大破壞和污染。
2.2 地下水位改變引起的災(zāi)害
2.2.1 礦坑突水涌水 這是最常見的礦山災(zāi)害,突發(fā)性強、規(guī)模大,后果嚴(yán)重。生產(chǎn)過程中常因?qū)ΦV坑涌水量估計不足,采掘過程中打穿老窿,貫穿透水?dāng)鄬?,驟遇蓄水溶洞或暗河,導(dǎo)致地下水或地面水大量涌入,造成井巷被淹、人員傷亡災(zāi)難。
2.2.2 坑內(nèi)潰沙涌泥 這是常與礦坑突水相伴而生的災(zāi)害。當(dāng)采掘過程中驟遇蓄水溶洞,常見溶洞中充填的泥沙和巖屑伴隨地下水一起涌入,另外一些透水?dāng)鄬雍偷亓芽p也常會使淺部第四紀(jì)沉積物隨下漏的地表徑流涌入坑內(nèi)。其結(jié)果是使坑道被泥沙阻塞,機器、人員被泥沙所埋,嚴(yán)重時甚至?xí)沟V山遭受毀滅性的打擊。
2.2.3 環(huán)境污染 環(huán)境污染是礦山災(zāi)害的另一種重要形式。因采礦、選礦產(chǎn)生的“三廢”物質(zhì),由于未經(jīng)有效處理就被排放到江河湖海中,造成環(huán)境污染公害事件。采礦還會造成水土流失、土地砂化、鹽漬化、地下水?dāng)嗔鞯取?/p>
2.3 礦體內(nèi)因引起的災(zāi)害
2.3.1 瓦斯爆炸和礦坑火災(zāi) 這種災(zāi)害最常見于煤礦。由于通風(fēng)不良,使瓦斯積聚發(fā)生爆炸,造成井下作業(yè)人員傷亡,礦井被毀;礦坑火災(zāi)除見于煤礦外,也見于一些硫化礦床。因硫化物氧化生熱,在熱量聚積到一定程度時則發(fā)生自燃,引發(fā)礦山火災(zāi)。礦山火災(zāi)的危害極大,而且還嚴(yán)重?fù)p耗地下礦產(chǎn)資源,如有的煤礦在地下已燃燒上百年,其資源損耗量十分巨大,使當(dāng)?shù)貧夂虬l(fā)生改變,農(nóng)作物和樹木大量死亡,田地荒蕪,環(huán)境嚴(yán)重惡化。
2.3.2 地?zé)?隨著開采深度加大,地?zé)嵛:Σ粩嗉觿?。我國已有許多礦山開采深度達(dá)到800m以下,礦山因含硫量高,開采深度又大,地溫非常高。礦山地?zé)釣?zāi)害導(dǎo)致礦工勞動環(huán)境惡劣,嚴(yán)重影響了有關(guān)礦山的正常生產(chǎn)。
3.礦山地質(zhì)災(zāi)害的防治措施
(1)重點防治區(qū)防治措施。合理設(shè)計邊坡參數(shù),加強邊坡監(jiān)測,建議作擋墻穩(wěn)固邊坡,開挖后如果出現(xiàn)開裂變形,建議做專門的工程地質(zhì)勘察。對于原有的災(zāi)害點,做好邊坡加固和預(yù)防工作,盡量消除因礦山開采而誘發(fā)災(zāi)害復(fù)發(fā)的隱患。渣場棄渣嚴(yán)格作好方量及邊坡坡度的設(shè)計,作好擋墻設(shè)計,設(shè)置攔渣壩,防止泥石流的產(chǎn)生。并充
分、合理利用渣場,嚴(yán)禁隨意棄渣(特別在公路沿線)。對于坑道開采,在坑道內(nèi)一定要作好支護,做到邊開采邊支護,防止因礦頂坍塌、冒頂?shù)榷a(chǎn)生的危害,尤其上方有住戶處要預(yù)防引起上部地面開裂。作好坑道的排水設(shè)計,以防因礦坑涌水造成危害。設(shè)置監(jiān)測點,作好監(jiān)測記錄與分析工作,確保在易于發(fā)生災(zāi)害地段防患于未然。開采結(jié)束后,對礦區(qū)進行統(tǒng)一規(guī)劃,計劃進行礦山復(fù)墾工作,恢復(fù)礦山生態(tài)功能。
(2)次重點防治區(qū)防治措施在進場公路、礦山生活區(qū)建設(shè)中,會形成大量的邊坡和一定數(shù)量的棄渣,可能形成邊坡失穩(wěn),造成滑坡和塌方;沿途不合理的棄渣可能造成水土流失,可能形成坡面泥石流,可能有滾石和飛石危害。科學(xué)合理設(shè)計邊坡參數(shù),并進行合理支護和加固,邊坡上方應(yīng)設(shè)置排水溝,做好地表擋排水措施。加強工地管理,合理堆放棄渣,嚴(yán)禁隨意棄渣;在險要地段建設(shè)攔擋滾石和飛石的設(shè)施:開采結(jié)束后,將棄渣場扒平覆土,植樹還林,恢復(fù)植被。
(3)一般防治區(qū)防治措施。區(qū)內(nèi)無主要建筑物和工程項目建設(shè),主要可能因地表巖體的破碎而造成水土流失。應(yīng)嚴(yán)禁越界開采,減少人為擾動,做好植被保護和水土保持。
(4)地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)方案及措施。為防止水土流失和恢復(fù)植被和景觀,礦山須規(guī)劃進行礦山復(fù)墾工作,以恢復(fù)礦山生態(tài)功能。開采棄渣切勿胡亂堆放,必須統(tǒng)一堆放到開采境界線以外的礦山棄渣場內(nèi),在開采過程中,有計劃地將棄渣回填到采空區(qū)。棄渣場經(jīng)處理后再敷表土、植草種樹。
4.結(jié)束語
經(jīng)分析引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的原因,大都是由于采用不科學(xué)的采礦方法造成的,當(dāng)人們注意到了環(huán)境對人類生存的重要性,懂得如何正確解決資源需求與保護人類生存環(huán)境的矛盾時,科學(xué)的采礦方法將被越來越廣泛地采用,因為現(xiàn)有的技術(shù)手段完全可以避免礦山開采引發(fā)的不良地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生。在礦山開采問題上我們必須堅持“誰開發(fā)誰保護,誰閉坑誰復(fù)墾,誰破壞誰治理”的原則,加強對礦山環(huán)境的管理。只有解決好礦山開采與環(huán)境保護之間的矛盾,才能促進中國采礦業(yè)的持續(xù)發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
[1] 倪化勇,劉希林.泥石流災(zāi)害對社會影響的度量分析[J].
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