張文輝

（云南磷化集團(tuán)?？诹讟I(yè)有限公司，云南昆明 650114）

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平不斷提高，礦產(chǎn)資源的開采規(guī)模不斷擴(kuò)大，露天開采所占的比重不斷提高。首先，但露天礦山開采工作結(jié)束后，就會(huì)留下諸多地質(zhì)問題以及環(huán)境問題，由于礦山開采的過程中需挖損大量的土林地，導(dǎo)致地表發(fā)生錯(cuò)位或是塌陷，形成礦坑或地裂縫，坑內(nèi)或裂縫內(nèi)土壤的理化性質(zhì)受到嚴(yán)重破壞，不能在用于種植或養(yǎng)殖工作。其次，露天礦山會(huì)形成坡度較大的坡面，受到爆破活動(dòng)以及風(fēng)化作用的影響，存在坍塌、滑坡等安全隱患。最后，露天礦山在開采過程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄物以及礦渣，若不進(jìn)行科學(xué)的存放，極易引起泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。為解決上述情況，需不斷對(duì)開采技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新和優(yōu)化，加大信息技術(shù)的應(yīng)用程度，進(jìn)一步推動(dòng)礦產(chǎn)開采行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展?，F(xiàn)作者結(jié)合自身工作礦區(qū)及工作經(jīng)歷，對(duì)露天廢棄礦坑地質(zhì)環(huán)境綜合治理研究現(xiàn)狀進(jìn)行一個(gè)闡述。

1 礦區(qū)地質(zhì)情況概述

1.1 地層結(jié)構(gòu)

礦區(qū)位于香條沖背斜北翼。礦區(qū)內(nèi)主要地層出露線與香條沖背斜軸線一致，呈東西向展布。地層發(fā)育齊全，從元古界至新生界地層均有出露；地層出露有第四系、下第三系、二疊系、石炭系、泥盆系中上統(tǒng)、寒武系下統(tǒng)、震旦系上統(tǒng)、昆陽(yáng)群。除昆陽(yáng)群為一套淺變質(zhì)巖、上二疊統(tǒng)峨嵋山玄武巖為火山噴發(fā)巖外，其余均為沉積巖層。

各時(shí)代地層分布特征是：礦區(qū)南部和西部以前震旦系昆陽(yáng)群地層為主，中部及東部以古生代地層為主，北部和北東部以中生代地層為主，新生代地層多呈零星分布。

1.2 區(qū)域構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)區(qū)域構(gòu)造主要發(fā)育近走向南北和近走向東西的兩組主要構(gòu)造系統(tǒng)。近走向南北的構(gòu)造帶在昆明以北向南經(jīng)滇池，并旁及大青山、觀音山入玉溪境內(nèi)，長(zhǎng)達(dá)70 余公里，由延伸很長(zhǎng)的斷層和一些緊密褶皺構(gòu)成。

地層有元古界到中生界紅層，同時(shí)控制了上第三系含煤盆地和第四系谷地和湖泊的分布。近走向東西的構(gòu)造帶，在安寧以南的縣街到晉寧之間，寬達(dá)20 余公里，該帶大致分布呈東西走向的三個(gè)褶皺，其中最主要的是開闊的香條沖背斜，控制著礦層的分布，為礦區(qū)的主體構(gòu)造。

2 露天廢棄礦山綜合整治的目標(biāo)

2.1 全面摸排基本情況

為進(jìn)一步改善露天廢棄礦坑地質(zhì)環(huán)境綜合治理情況，需將違規(guī)違法開采的露天礦山作為重點(diǎn)排查對(duì)象，對(duì)礦山開采后的生態(tài)環(huán)境保護(hù)落實(shí)情況進(jìn)行監(jiān)督和檢查。對(duì)合法持有相關(guān)證明的開采單位的技術(shù)以及方法進(jìn)行考量，確保其在開采過程中，不存在過度破壞生態(tài)環(huán)境、過度采伐等問題[1]。除此之外，還需對(duì)礦渣的存放情況進(jìn)行檢查，并幫助開采單位根據(jù)實(shí)際情況，制定相應(yīng)的整改措施，幫助開采單位明確治理任務(wù)以及治理標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步推動(dòng)礦山開采行業(yè)的發(fā)展。

2.2 全面開展綜合整治

組織相關(guān)部門，集合多方力量對(duì)礦山開采后環(huán)境情況進(jìn)行綜合檢查，對(duì)于嚴(yán)重違規(guī)建設(shè)的礦山，依法進(jìn)行封閉，對(duì)于不能保證環(huán)境健康的開采單位，責(zé)令其限期整改，待相關(guān)部門檢驗(yàn)合格后才能繼續(xù)投入使用。若開采單位拒絕停產(chǎn)整改，工作人員應(yīng)依法進(jìn)行強(qiáng)制關(guān)閉，避免環(huán)境遭到更嚴(yán)重的破壞。除此之外，相關(guān)部門還需對(duì)露天礦山開采中的運(yùn)輸、裝卸等工作環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)督，謹(jǐn)防水土流失，冒煙和自燃的情況[2]。

2.3 全面加強(qiáng)生態(tài)修復(fù)

對(duì)于已經(jīng)完成開采工作的露天礦山，其管理人員需明確在礦山關(guān)閉后應(yīng)履行的主體責(zé)任和義務(wù)，按照“誰(shuí)開采、誰(shuí)治理”以及“邊開采、邊治理”的方式展開相關(guān)工作。

3 露天廢棄礦山邊坡穩(wěn)定性分析方法研究

露天廢棄礦坑環(huán)境地質(zhì)問題中最主要問題就是礦坑邊坡的穩(wěn)定性問題。由于露天廢棄礦山邊坡存在的裂縫較多，柔軟結(jié)構(gòu)面較多，導(dǎo)致邊坡的坡度始終得不到降低，加之礦山開采時(shí)，礦渣等資源的不規(guī)則存放，導(dǎo)致邊坡的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低，甚至發(fā)生坍塌?，F(xiàn)對(duì)礦山穩(wěn)定性以及影響因素進(jìn)行分析，并根據(jù)實(shí)際問題，制定相應(yīng)的保護(hù)措施，對(duì)露天廢棄礦坑地質(zhì)環(huán)境綜合問題的治理有重要意義[3]。

3.1 赤平投影法

這是一種把物體三維空間的幾何要素反應(yīng)在平面上，并進(jìn)行研究的方式，其計(jì)算方式極為簡(jiǎn)便，并能做到綜合、形象的定量圖解，被廣泛應(yīng)用在地質(zhì)科學(xué)中，常用于分析礦坑邊坡的穩(wěn)定性。赤平投影不涉及線的長(zhǎng)短、面的大小以及其間的距離問題，但在配合正投影圖解的情況下，就可以相互補(bǔ)充，進(jìn)而解決邊角距離的內(nèi)在計(jì)量問題。

圖1 赤平投影法確定礦山邊坡穩(wěn)定性

3.2 極限平衡法

極限平衡法是歷史最悠久的確定半坡穩(wěn)定性的方式，其利用靜力平衡等原理，對(duì)露天礦坑半坡的受到不同影響下的受力狀態(tài)。根據(jù)剪切力與抗剪力之間的比值，進(jìn)而得出安全系數(shù)?，F(xiàn)階段常見的極限平衡法包括畢恩肖普法、普通條分法以及瑞典條分法[4]。

圖2 極限平衡法測(cè)量礦山邊坡穩(wěn)定性原理

3.3 數(shù)值分析法

數(shù)值分析法其中包括邊界元法、限元法、快速拉格朗日分析法以及離散單元法等。數(shù)值該方法通利用計(jì)算機(jī)對(duì)露天礦坑邊坡進(jìn)行模擬，能夠計(jì)算出邊坡巖土體的應(yīng)力關(guān)系。適用于可各種大型、復(fù)雜露天礦坑邊坡。隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)值分析方法在測(cè)量礦山邊坡穩(wěn)定性中的應(yīng)用程度越來(lái)越廣泛[5]。利用該方式進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析時(shí)，可以使用GEO-Studio 軟件對(duì)該礦邊坡情況進(jìn)行模擬，利用信息技術(shù)能夠進(jìn)一步保證計(jì)算結(jié)果的精確性，以便于后續(xù)工作的開展和進(jìn)行。

圖3 數(shù)值分析法測(cè)量邊坡穩(wěn)定性計(jì)算模式

3.4 綜合分析法

單一的分析方法存在局限性，因此了提高測(cè)量結(jié)果的精確性，可以將多種方式進(jìn)行組合，這種方式能夠在最大程度上保證測(cè)量數(shù)據(jù)的精確性和安全性。例如可以先使用赤平投影法尋找可能存在破壞威脅或是已經(jīng)被破壞的位置，然后利用極限平衡法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和分析。對(duì)露天廢棄礦坑邊坡的穩(wěn)定性作出精確分析，通過多種方式的相互對(duì)比分析，進(jìn)一步提高了結(jié)果的精確性，為露天礦坑地質(zhì)環(huán)境綜合治理工作注入動(dòng)力。

4 結(jié)論

綜上所述，為打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)，進(jìn)一步改善礦山生態(tài)環(huán)境，需社會(huì)多方面的共同努力，不僅需要對(duì)露天礦山的開采工作進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)督，還需利用多種新型技術(shù)，對(duì)礦山半坡產(chǎn)生的綜合問題進(jìn)行治理，進(jìn)一步提高露天廢棄礦坑地質(zhì)環(huán)境綜合治理工作的水平。