蘭志平

（甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局天水礦產(chǎn)勘查院，甘肅 天水 741000）

伴隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，以及工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，在如今生態(tài)保護(hù)的大背景下，給礦山開采提出了更高要求——在追求利潤的同時，更要做好地質(zhì)環(huán)境保護(hù)，防范礦山地質(zhì)災(zāi)害，減少因?yàn)?zāi)害而造成的人員傷亡與經(jīng)濟(jì)損失，促進(jìn)采礦事業(yè)的長遠(yuǎn)、穩(wěn)定發(fā)展。在綠色、環(huán)保、生態(tài)、可持續(xù)理念指導(dǎo)下，礦山開采施工應(yīng)高度重視地質(zhì)災(zāi)害的防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)，為企業(yè)的長期發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。

1 礦山地質(zhì)災(zāi)害的形成原因

1.1 地形地貌

高山溝壑、地勢陡峭、落差較大的溝床縱坡進(jìn)行采礦施工，如果遇到持續(xù)降雨的天氣，這種地形更容易積水，而且排水困難。發(fā)生礦山地質(zhì)災(zāi)害的區(qū)域主要集中在形成區(qū)域、流通區(qū)域與堆積區(qū)域。形成區(qū)域通常處于上游，三面環(huán)山，只有一面為出口，周圍山體較高，坡度陡峭，區(qū)域廣闊，為匯集雨水、碎石、雜物創(chuàng)造有利條件；流通區(qū)域多處于中游，屬于溝壑峽谷地帶，縱坡較長，此處的堆積物能夠迅速傾瀉而下；堆積區(qū)域常處于地勢平坦、開闊的平原，從縱坡直瀉而下的雜物往往堆積在此。

1.2 堆積物結(jié)構(gòu)松散

采礦施工中產(chǎn)生大量廢土，這是不可避免的。當(dāng)堆積的土體遇到持續(xù)降雨時，雨水不斷的深入土體中，讓土體結(jié)構(gòu)變得軟而松散，極大的破壞土體內(nèi)部的相互約束力。在雨水滲透達(dá)到飽和狀態(tài)的情況下，土體約束力完全喪失，繼而產(chǎn)生孔隙水，孔隙水積攢的越多，壓力就越大，導(dǎo)致土體不斷膨脹。

除此之外，采礦施工留下大片采空區(qū)，一旦圍巖松動，容易出現(xiàn)裂縫、塌陷、巖體移位等現(xiàn)象，甚至?xí)鸫笠?guī)模的巖體崩塌，大量落石為地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生提供固體物質(zhì)。調(diào)查顯示：每年每平方千米的巖石山坡會形成1200m3以上的破碎物，當(dāng)破碎物累積到一定程度就會發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。即使是規(guī)模一般的礦山，每年開采累積的堆積物都至少數(shù)十萬、數(shù)百萬立方米，為地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生埋下隱患。

1.3 地下水位改變

采礦施工屬于地下作業(yè)，隨著開采深度的不斷推進(jìn)，山體原本的結(jié)構(gòu)也會發(fā)生改變，從而影響地下水位的高度，導(dǎo)致地下水與巖土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生物理作用，引起土體軟化，最終使礦山結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性降低。地下水位還會對巖土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度產(chǎn)生影響，甚至?xí)饚r土變形；巖土應(yīng)力也會隨著地下水的補(bǔ)給、徑流、排水條件的改變而發(fā)生變化，為重大礦山地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生創(chuàng)造了地理?xiàng)l件。排水過程中同樣會影響地下水文地質(zhì)、地下土層結(jié)構(gòu)，打破礦山生態(tài)系統(tǒng)的平衡，引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。

1.4 礦山環(huán)境惡化

大部分礦山都處于偏僻、人煙稀少、地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的荒山野嶺，施工風(fēng)險較高，施工進(jìn)度往往受到礦區(qū)環(huán)境的影響。部分地區(qū)氣候惡劣，暴風(fēng)、強(qiáng)降雨等天氣也會提高地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生風(fēng)險，影響礦區(qū)施工安全。隨著采礦施工的開展，礦山的地下空間被大量開發(fā)，地表結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與密實(shí)度也會因此受到影響。采礦施工中產(chǎn)生的廢土、廢棄物直接堆放在礦山周圍，嚴(yán)重破壞了礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，為泥石流、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生埋下隱患。

1.5 采空區(qū)塌陷

施工人員開采礦石之后，礦石原本所在的位置會出現(xiàn)很多孔洞，這些孔洞稱之為采空區(qū)。采空區(qū)與地表淺層很近，承載能力較弱，當(dāng)采空區(qū)上方堆積大量土石，或者有車輛經(jīng)過時，就會產(chǎn)生荷載，若荷載超出了采空區(qū)的承載能力，就會造成采空區(qū)塌陷，對巷道造成嚴(yán)重破壞，塌陷區(qū)甚至還會出現(xiàn)礦坑透水、巖爆等二次事故。

1.6 礦山?jīng)_擊

除人們熟知的泥石流、滑坡之外，坑內(nèi)巖爆也是常見的礦山地質(zhì)災(zāi)害。礦井的開采范圍越大、深度越深，對礦井內(nèi)支撐措施的要求越高，如果沒做好內(nèi)部支撐措施，一部分巖層就會因無法承受上部壓力而出現(xiàn)彎曲、變形。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到某個值后，超出礦井的承載能力，巖石層就會斷裂崩塌，嚴(yán)重威脅礦井內(nèi)施工人員的人身安全。強(qiáng)大的應(yīng)力會讓巖石碎裂成許多大小各異的石塊，這些碎石在礦井內(nèi)呈噴射狀爆散，產(chǎn)生巨大的沖擊力，這也是造成礦井坍塌的重要因素。

醫(yī)學(xué)心理學(xué)被認(rèn)為是醫(yī)學(xué)和心理學(xué)的雙向分支。從醫(yī)學(xué)分支來看，醫(yī)學(xué)心理學(xué)研究醫(yī)學(xué)中的心理行為問題，如各種病人的心理行為特點(diǎn)、各種疾病的心理行為變化等；從心理學(xué)分支來看，醫(yī)學(xué)心理學(xué)研究如何將心理學(xué)的系統(tǒng)知識和技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)各方面，包括在疾病過程中如何應(yīng)用相關(guān)心理學(xué)科學(xué)知識和技術(shù)。自醫(yī)學(xué)心理學(xué)成為必修課以來，雖然教學(xué)內(nèi)容、方法手段、評價方式不斷優(yōu)化，教學(xué)模式不斷改進(jìn)，但仍存在不少問題。如課程總學(xué)時與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)模式要求不匹配，開課學(xué)期與學(xué)生知識、能力結(jié)構(gòu)不一致；課程教學(xué)大綱與執(zhí)業(yè)醫(yī)師資格考試要求不吻合，課程教學(xué)目標(biāo)與應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)不符合，知識傳授與能力培養(yǎng)不協(xié)調(diào)等[3]。

1.7 礦坑突水

當(dāng)?shù)乇淼V石全部開采完后，若想獲得更多的礦產(chǎn)資源，必須向深層開采。如果遇到多雨季節(jié)，且沒有完善排水措施，礦坑內(nèi)便會出現(xiàn)積水、滲水等現(xiàn)象，引起突水事故。突水事故的發(fā)生主要是礦坑內(nèi)突然涌入大量地下水所致，不僅會淹沒井巷、浸泡設(shè)備，還可能將施工人員困在礦坑內(nèi)。而且突水事故往往伴有大量涌泥、潰沙，不易清理，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，甚至整個礦井會因此廢棄。

1.8 瓦斯爆炸

礦井通風(fēng)不良，開采過程中產(chǎn)生的瓦斯氣體排出不暢，開采時間越長，礦井內(nèi)的瓦斯氣體濃度越高，極易發(fā)生瓦斯爆炸。

隨著開采深度的不斷增加，地?zé)岈F(xiàn)象也會愈發(fā)明顯，采礦施工中還會產(chǎn)生火花，若瓦斯氣體濃度過高，則會直接引爆。密閉環(huán)境下發(fā)生瓦斯爆炸事故，會產(chǎn)生極大的能量，對礦井巖壁造成嚴(yán)重沖擊，引起礦井坍塌。瓦斯屬于易燃易爆氣體，瓦斯爆炸很可能誘發(fā)火災(zāi)，燒毀大面積的礦山植被與周圍農(nóng)作物。

2 常見的礦山地質(zhì)災(zāi)害

2.1 滑坡

采礦施工過程中，會對礦井巷道結(jié)構(gòu)與巖土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，繼而破壞礦山的地質(zhì)環(huán)境，為滑坡災(zāi)害的發(fā)生埋下隱患。礦山滑坡是最常見的一種地質(zhì)災(zāi)害類型，輕則給企造成經(jīng)濟(jì)損失，重則甚至?xí)霈F(xiàn)人員傷亡。不加節(jié)制的開發(fā)礦產(chǎn)資源，開采力度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出礦山環(huán)境的承受能力，這種情況下如果遇到臺風(fēng)、強(qiáng)降雨等天氣，則更容易誘發(fā)滑坡災(zāi)害，造成的損失也更為嚴(yán)重。礦山滑坡的發(fā)生主要與兩個因素有關(guān)：一是采礦施工引起礦山上部結(jié)構(gòu)巖層的受力狀態(tài)發(fā)生改變，破壞礦山結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，嚴(yán)重時會形成大面積滑坡；二是采礦施工的設(shè)計(jì)缺乏科學(xué)性，違規(guī)開采、過度開采都會引起滑坡災(zāi)害。

2.2 泥石流

山體陡峭、險峻的區(qū)域是出現(xiàn)泥石流的高風(fēng)險地區(qū)，持續(xù)的降雨、降雪會引起山體滑坡，滑坡過程中，山體裹挾著大量碎石和泥沙從陡峭的坡面傾瀉而下，形成泥石流災(zāi)害。泥石流的發(fā)生有幾個條件：首先是需要比較陡峭的地形，其次是該區(qū)域堆積大量土壤與泥沙，且結(jié)構(gòu)松散，此外還經(jīng)常發(fā)生突發(fā)性、持續(xù)性的強(qiáng)降雨。雨水的不斷沖刷引起山體滑坡，滑坡過程中攜帶大量砂石，從而形成泥石流。泥石流的主要成分是大量黏土與粉砂，在自身重力作用下，大量泥漿快速向下流動，即為泥石流。泥石流的爆破往往十分突然，沒有明顯預(yù)兆，傾斜速度極快，聚焦能量較大，產(chǎn)生的破壞力也極大。

2.3 坍塌

地面塌陷的主要原因是采礦施工中沒有保留足夠的礦量，礦柱受損，喪失支撐力，最終引起采空區(qū)塌陷。特別是礦體掩藏較淺、礦物質(zhì)地松散的區(qū)域更容易出現(xiàn)坍塌災(zāi)害，比如煤礦。

對于礦體掩藏較深的地區(qū)，在沒有及時回填采空區(qū)的情況下，同樣存在地面塌陷的風(fēng)險。部分地區(qū)的氣候比較特殊，晝夜溫差很大，進(jìn)一步促進(jìn)巖石的風(fēng)化，隨著地表水的長時間沖刷，礦區(qū)內(nèi)的填充物會逐漸軟化并出現(xiàn)裂痕，這也是引起坍塌災(zāi)害的主要原因。地面塌陷會引起嚴(yán)重險情，對人身安全造成重大威脅，還會破壞事故周圍的耕地資源、道路、房屋、水庫等設(shè)施，嚴(yán)重情況下還會淹沒礦井，迫使采礦施工終止，給企業(yè)造成重大經(jīng)濟(jì)損失。

3 礦山地質(zhì)災(zāi)害的防治措施

以山西省大同市的雁崖礦為例，礦區(qū)生產(chǎn)量為90萬噸/年；總面積17.2682km2、開采深度1402m～1107m。雁崖礦所在地區(qū)為溫帶大陸性氣候，年平均氣溫8.8℃，極端氣溫最高39.0℃，最低-25.1℃。年降水量較少，僅為513.5mm，且降雨不均勻，全年降雨量80%集中于6～9月。礦區(qū)是典型的低山丘陵黃土地貌，高低起伏明顯；雁崖礦屬于海河流域永定河水系的桑干河支系，十里河地表徑流量0.5m2/s～2m2/s、口泉河0～0.22m2/s。礦區(qū)內(nèi)只有溝谷與山脊部分存在巖層出露，地層巖性包括大同組砂巖以及云崗組砂巖，溝谷南面有煤層出露。

3.1 滑坡與崩塌的防治

3.2 泥石流的防治

大量松散的固體雜物堆積在溝床內(nèi)部，遇到強(qiáng)降雨天氣很容易誘發(fā)泥石流災(zāi)害，因此要詳細(xì)了解當(dāng)?shù)靥鞖?，根?jù)暴雨指標(biāo)預(yù)測溝谷發(fā)生泥石流的可能性。泥石流的形成需要暴雨這一動力條件，礦區(qū)每年最大的降水量僅為617.3mm，最長持續(xù)降雨20d。根據(jù)暴雨強(qiáng)度指標(biāo)R，可計(jì)算泥石流的發(fā)生幾率：

R=K（H24/H24（D）＋ H1/H1（D）＋ H1/6/H1/6（D））

K為前期降雨修正系數(shù)；在無前期降雨的情況下，K=1；在有前期降雨時，K＞1；通常取K=1.1～1.2；

H24為24h最大降雨量，單位mm；H1為1h最大降雨量，單位mm；

H1/為10min最大降雨量，單位mm；

H24（D）、H1（D）、H1/6（D）為可能出現(xiàn)泥石流的24h、1h、10min的限界雨值。

礦區(qū)H24（D）取 30、H1（D）取15、H1/6（D）取6。

計(jì)算得到雁崖礦區(qū)R值9.54，在出現(xiàn)歷史最大降雨量的情況下，泥石流發(fā)生率為20%～80%，見表1：

表1 礦區(qū)發(fā)生泥石流的暴雨強(qiáng)度判別表

防治泥石流的關(guān)鍵措施在于控制泥石流物源，采礦施工中合理對方廢渣、廢土和碎石；及時治理因采礦而遭到破壞的土地，減少采礦對周圍環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)造成的影響，遵循“邊開采、邊治理”的施工原則。根據(jù)工業(yè)場地的空地功能與景觀要求做好綠化措施，在零星、空閑的場地鋪設(shè)草坪，做好綠化建設(shè)；在矸石山頂部的平面和坡面相交處設(shè)置排水溝，防止平臺上流下的雨水對矸石斜坡造成嚴(yán)重沖刷。矸石山的斜坡修筑馬道平臺，平臺上修筑排水溝，以起到分流斜坡雨水的作用；馬道平臺之間修建豎向的排水溝，讓平臺上的雨水順利引流到山下。

3.3 地面塌陷的防治

地下采礦會引起土體沉陷和變形，繼而影響垂直方向上覆巖的移動高度與移動范圍。覆巖的移動與煤層頂板巖性特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、開采厚度、開采方式等因素有關(guān)。坍塌的黃土土體原本便屬于山坡上侵蝕切割殘留的一部分，處于亞穩(wěn)定狀態(tài)，在采空區(qū)塌陷，尤其是坡面南邊沿著地形傾向塌陷的影響，黃土土體便會喪失穩(wěn)定性，沿著溝壑與下山方向滑動，危害山下的草地與灌木林地。調(diào)查顯示，該采空去塌陷區(qū)域開采的7號、14-2號、13-3號煤礦，地面標(biāo)高為1360m～1385m，周圍的山梁和山坡出現(xiàn)若干裂縫，距離最遠(yuǎn)的裂縫可以圍成一個類似橢圓形，說明采空區(qū)便是影響山體塌陷的中心位置，塌陷坑與裂縫圍成的區(qū)域均受到塌陷影響。

因?yàn)椴煽諈^(qū)穩(wěn)定性較差，所以要重點(diǎn)監(jiān)測采空區(qū)的范圍、規(guī)模以及地下形態(tài)與深度，修筑采空區(qū)周圍，以掩飾破碎地帶和裂隙發(fā)育帶巷道。采礦施工應(yīng)嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)方案，修建礦柱，作為采空區(qū)的支撐；采礦與閉礦時都需要監(jiān)測采空區(qū)地表的沉降情況，閉礦后還要在地面樹立醒目的警示牌。

4 地質(zhì)環(huán)境保護(hù)措施

4.1 種植復(fù)墾

針對采礦過程中引起的地表坍塌災(zāi)害，可通過種植復(fù)墾措施進(jìn)行修復(fù)。在坍塌區(qū)域復(fù)墾，種植大量植物，減少周圍的水土流失，以及地質(zhì)災(zāi)害對生態(tài)環(huán)境造成的不良影響。種植復(fù)墾期間，還要對地面進(jìn)行壓實(shí)處理，以提高地基密實(shí)度，保證復(fù)墾效果。邊坡區(qū)域同樣要種植樹木，預(yù)防滑坡與泥石流災(zāi)害。

4.2 生物防治

退牧還草、植被恢復(fù)、退耕還林等都是常用的治理地質(zhì)環(huán)境的生態(tài)技術(shù)。大范圍的植被能夠預(yù)防水土流失，還能起到調(diào)節(jié)徑流的效果，對于預(yù)防礦山地質(zhì)災(zāi)害、保護(hù)地質(zhì)環(huán)境具有重要意義，缺點(diǎn)是見效慢，植物需要多年時間才能長成一定規(guī)模。生物防治對土層與氣候的要求較高，在降雨量較少的區(qū)域采用生物防治的成本較高，但生物防治的長期效益十分理想。企業(yè)可根據(jù)礦山的實(shí)際開采其情況采取地質(zhì)環(huán)境修復(fù)措施，保護(hù)水土，恢復(fù)景觀。采礦施工必須有計(jì)劃的開展，在危險區(qū)域修建圍欄，遮擋滾石與飛石；將廢土、廢渣統(tǒng)一堆放到采礦區(qū)域外的場地，然后有計(jì)劃的在采空區(qū)回填廢棄的土渣，并清理堆放土渣場所，栽種樹木，維持良好的生態(tài)環(huán)境。

4.3 應(yīng)用地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測技術(shù)

（1）引入先進(jìn)的監(jiān)測設(shè)備與監(jiān)測技術(shù)，提高礦山地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警能力。比如應(yīng)用3S技術(shù)，建立并完善地質(zhì)災(zāi)害防治體系，構(gòu)建地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測與管理平臺，收集歷史上地質(zhì)災(zāi)害的相關(guān)信息，為有效防范地質(zhì)災(zāi)害提供參考依據(jù)。

（2）加大礦山地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測與報警力度，泥石流、滑坡、坍塌等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生都具有突然性，且破壞力巨大，很難準(zhǔn)確預(yù)測。因此應(yīng)針對地質(zhì)災(zāi)害的多發(fā)區(qū)域采取防范措施，充分發(fā)揮群測群防體系的優(yōu)勢，做好地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)報工作，最大程度的減輕地質(zhì)災(zāi)害對經(jīng)濟(jì)、環(huán)境造成的影響。

5 結(jié)語

綜上所述，山體滑坡、泥石流、地面塌陷都是常見的礦山地質(zhì)災(zāi)害類型，災(zāi)害一旦發(fā)生，便會造成重大的經(jīng)濟(jì)損失甚至人員傷亡，嚴(yán)重阻礙礦山開采事業(yè)的發(fā)展。因此，政府部門與采礦企業(yè)應(yīng)該密切監(jiān)測地質(zhì)災(zāi)害，分析地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生原因，總結(jié)工作經(jīng)驗(yàn)，從思想上重視礦山地質(zhì)災(zāi)害的防治，根據(jù)采礦區(qū)的環(huán)境、氣候、地質(zhì)特點(diǎn)采取災(zāi)害防范與治理措施，保護(hù)礦山開采施工安全，為施工人員營造良好的工作環(huán)境，在采礦作業(yè)的同時做好環(huán)境保護(hù)，減少水土流失，促進(jìn)我國礦山開采事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。