吳 霜

（四川省華地建設(shè)工程有限責(zé)任公司，四川 成都 610000）

地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性和災(zāi)區(qū)易損性是決定地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)情的兩個(gè)基本條件。其中，地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)主要是地質(zhì)災(zāi)害自然屬性特征的反映。其核心要素是地質(zhì)災(zāi)害的活躍度。從定性分析來看，地質(zhì)災(zāi)害活動(dòng)程度越高，風(fēng)險(xiǎn)越大，災(zāi)害損失越嚴(yán)重。按照量化評(píng)價(jià)的要求，地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)需要通過具體指標(biāo)來體現(xiàn)。地質(zhì)災(zāi)害分為歷史災(zāi)害和潛在災(zāi)害。歷史災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)是指已經(jīng)發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害的活動(dòng)程度，潛在災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)是指具備成災(zāi)條件但尚未發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害的可能活動(dòng)程度。兩者的危險(xiǎn)跡象是不同的[1]。

1 礦山地質(zhì)災(zāi)害的類型與危險(xiǎn)性

1.1 巖土體變形引起的地質(zhì)災(zāi)害

（1）誘發(fā)性地震：礦山開采最容易引起巖土圈層結(jié)構(gòu)的改變，從而引發(fā)地震，或者導(dǎo)致斷層的錯(cuò)位。突然發(fā)生的斷層嚴(yán)重錯(cuò)位是引發(fā)地震的主要原因。人類開采活動(dòng)引起的礦山地質(zhì)改變，繼而誘發(fā)的地震通常為淺源性地震，盡管地震深度淺，但破壞力量卻極其強(qiáng)大，甚至還會(huì)改變礦井下與地表的巖土圈層，最終破壞地表結(jié)構(gòu)以及地上建筑物。

（2）斷層的錯(cuò)位：主流觀點(diǎn)認(rèn)為，斷層錯(cuò)位是一種因地表圈層結(jié)構(gòu)被改變而引起的災(zāi)害表現(xiàn)形式，與地震相比，斷層錯(cuò)位并不具備突發(fā)性的特點(diǎn)，而是緩慢、逐漸發(fā)生的，隨著采礦活動(dòng)的進(jìn)行，不斷積攢破壞圈層結(jié)構(gòu)的力量，隱匿性較強(qiáng)，勘查難度較大。當(dāng)開采活動(dòng)發(fā)展到某個(gè)程度時(shí)，比如，礦脈采空后，長期積累的大量能量便會(huì)在瞬間釋放，便會(huì)對地質(zhì)結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重破壞。

（3）采空區(qū)塌陷：礦山開采過程中，如果礦區(qū)已經(jīng)被采空，卻沒有設(shè)置安全支撐礦柱，或者地表壓力過大，礦柱不足以承受，便會(huì)引起地面塌陷。如果礦產(chǎn)資源處于較深的地層，而開采施工中沒有進(jìn)行安全回填，也沒有做安全防護(hù)措施，則很可能導(dǎo)致周邊結(jié)構(gòu)出現(xiàn)大面積塌陷。塌陷的地面會(huì)嚴(yán)重破壞建筑物、道路、基礎(chǔ)設(shè)施、耕地、森林等，造成不可估量的人員傷亡與經(jīng)濟(jì)損失[2]。

（4）斜坡巖土體運(yùn)動(dòng)：礦山開采對地表與山體造成的破壞，還會(huì)衍生出其他災(zāi)害，比如崩塌與滑坡。露天開采環(huán)境下，如果不是過度開采，通常不會(huì)破壞地表與山體結(jié)構(gòu)，但如果無節(jié)制的開采，則會(huì)使礦山邊坡的巖土結(jié)構(gòu)遭受極大破壞，從而出現(xiàn)嚴(yán)重滑坡、山崩、泥石流等災(zāi)害。

1.2 礦體內(nèi)部原因引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害

礦體內(nèi)部災(zāi)害的發(fā)生，通常都發(fā)生在采礦施工正在進(jìn)行時(shí)，在結(jié)構(gòu)體受到破壞以及各種偶發(fā)因素的共同作用下，最終引起相關(guān)的地質(zhì)災(zāi)害。礦體引起的地質(zhì)災(zāi)害是由地質(zhì)環(huán)境的變化引起的。一些突發(fā)性和偶然性因素也會(huì)造成許多突如其來的后果。如果開采深度過深，將導(dǎo)致嚴(yán)重的內(nèi)部原因引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害。我國許多礦山開采深度超過800m，礦產(chǎn)資源中硫化物的自然情況會(huì)使地溫急劇上升，使采礦工程無法順利進(jìn)行。比如：礦坑巖爆：深部巖爆主要發(fā)生在1000m以下的開采深度，受到巖石應(yīng)力的作用，礦坑周圍與頂?shù)装鍑鷰r會(huì)因?yàn)椴煽斩纬勺杂擅?，繼而產(chǎn)生巖石地應(yīng)力，并在一瞬間釋放，大量巖石破碎成塊，向礦坑內(nèi)噴爆，造成極大的人員傷亡。

1.3 地下水引起的地質(zhì)災(zāi)害

隨著開采深度的增加，地下水的自由淺水層或者層壓含水層的穩(wěn)定性均會(huì)受到影響，繼而改變地下水穩(wěn)與礦山的地質(zhì)環(huán)境，還可能造成災(zāi)害性的后果。

（1）礦井突水和涌水：這也是最常發(fā)生的一種礦山災(zāi)害，由于地下水位在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生變化，繼而引起礦坑進(jìn)水。此外，采礦施工中，因違規(guī)開采、沒有科學(xué)估計(jì)礦坑用水量的排空速度、鑿穿隔水?dāng)鄬?、突然遇到蓄水溶洞與暗河等因素，也會(huì)引起井下突水，礦坑內(nèi)涌入大量地下水，造成人員傷亡。

（2）坑內(nèi)涌沙：礦坑突水涌水發(fā)生后，還會(huì)衍生出涌沙現(xiàn)象，采礦過程中經(jīng)常會(huì)遇到含泥量較多的溶洞或者蓄水層，一旦施工不規(guī)范而突破了隔水層，且沒有提前次愛去防沙與防水措施，地下水便會(huì)裹挾著大量泥沙和碎屑涌入坑內(nèi)、井內(nèi)，引起涌漿災(zāi)害，大量泥漿堵塞礦坑，人員與設(shè)備也會(huì)被掩埋，后果十分慘烈。

（3）地下水漏失：露天與地下采礦都需要排水措施，但地下水系統(tǒng)很可能對礦井排水造成破壞。地下水位下降，礦區(qū)疏干區(qū)域就會(huì)形成一個(gè)面積較大的漏水區(qū)，地下水位便會(huì)出現(xiàn)更低的水位界限，如果短期內(nèi)水平線不能補(bǔ)給到安全水位的界限，地下水便會(huì)枯竭，無法滿足周圍居民的生活用水、灌溉用水需求，嚴(yán)重情況下溶洞還可能塌陷。

1.4 環(huán)境污染引起的地質(zhì)災(zāi)害

礦山開采產(chǎn)生的廢渣、廢氣、廢水，都會(huì)給自然環(huán)境造成污染，這也是采礦工程衍生出的一種災(zāi)害類型。如果沒有合理、妥善的處理采礦廢棄物，而是隨意堆放和排放，必然會(huì)引起地下水?dāng)嗔?、土地沙化、水土流失、土地鹽漬化等環(huán)境問題，嚴(yán)重危害人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

（1）礦庫崩塌：礦區(qū)分布著各種大小不一的礦庫，礦庫中往往有大量礦產(chǎn)殘?jiān)?、廢棄物、廢水等。采礦施工結(jié)束后，如果沒有及時(shí)處理礦庫，隨著殘?jiān)拇罅慷逊e，在礦庫無法承受壓力的情況下，便可能引起礦體崩塌，涌出大量廢渣、廢水、廢物，給周圍居民的生活帶來災(zāi)難性的破壞。

（2）水土污染：采礦施工會(huì)產(chǎn)生大量含有重金屬元素、有毒有害物質(zhì)的廢水和污水，很多礦業(yè)廢水并沒有經(jīng)過科學(xué)處理便會(huì)直接排入土壤或者水渠，廢水中的重金屬元素?zé)o法在土壤、水體中分解，隨著長時(shí)間的積累，必然會(huì)嚴(yán)重污染礦區(qū)的地下水源、地表水以及農(nóng)田。

（3）土地退化：水土流失、土地沙化等問題主要是露天采礦、掘井采礦引起的。地表植被與土坡、土體都會(huì)隨著采礦施工而遭到破壞，尾礦擴(kuò)展會(huì)造成嚴(yán)重的水土流失和土地退化，產(chǎn)生的大量廢水還會(huì)引起土地的鹽堿化。

2 礦山地質(zhì)災(zāi)害的勘查技術(shù)

2.1 GPS監(jiān)測技術(shù)

GPS是隨著科學(xué)、信息技術(shù)的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的一種監(jiān)測技術(shù)，在礦山地質(zhì)災(zāi)害的勘查與防治工作中應(yīng)用廣泛，并且顯著提升了監(jiān)測效率與監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。GPS技術(shù)能夠把不同的航衛(wèi)片釋義結(jié)果轉(zhuǎn)化為不同的比例尺，動(dòng)態(tài)、直觀、準(zhǔn)確的呈現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)，為技術(shù)人員分析礦山環(huán)境、發(fā)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)因素提供依據(jù)，并保證了分析與判斷的客觀性。礦山地質(zhì)災(zāi)害的勘查往往在野外開展，GPS監(jiān)測系統(tǒng)具有定位功能，技術(shù)人員可以準(zhǔn)確的對目標(biāo)礦區(qū)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，構(gòu)建三維坐標(biāo)，并通過GPS系統(tǒng)所擁有的分析功能對獲得的數(shù)據(jù)、信息進(jìn)行疊加處理，然后動(dòng)態(tài)模擬出礦區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生過程，讓災(zāi)害勘查更加具體和直觀、科學(xué)和高效[4]。

2.2 遙感技術(shù)

大多數(shù)礦山地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生均與表層土質(zhì)成分的變化有關(guān)，比如表層土質(zhì)成分未達(dá)到恢復(fù)屆點(diǎn)，從而引發(fā)各種地質(zhì)災(zāi)害。利用遙感技術(shù)，能夠全面分析礦區(qū)內(nèi)的礦體樣本，詳細(xì)了解礦區(qū)的地質(zhì)特點(diǎn)、資源分布，避免盲目開采引起的地質(zhì)災(zāi)害，保證采礦施工更加規(guī)范、科學(xué)和高效。還可以利用遙感技術(shù)來選擇監(jiān)測方法，比如高密度電阻率法，這是一種以巖土體導(dǎo)電性差異為基礎(chǔ)的物探方法，只需要布極一次就能夠裝置足夠多的采集數(shù)據(jù)，可以從水平方向、深度方向研究電性變化，通過換算參數(shù)獲得有效的比值參數(shù)，用于推測和解釋地質(zhì)災(zāi)害的埋深與范圍。高密度電阻率法在較淺的采空區(qū)、巖石風(fēng)化層、地下水系中的勘查效果尤其突出，比如山西平定的礬土礦采空區(qū)，利用該方法能夠獲得深部的閉合圈異常情況，同時(shí)結(jié)合鉆探資料可確定該礦區(qū)的平面分布范圍。此外，高密度電阻率法還可以監(jiān)測暴雨、狂風(fēng)等惡劣天氣，為采礦施工提供安全保障；還可以監(jiān)測礦區(qū)以及周邊環(huán)境的污染情況，為環(huán)境治理提供參考依據(jù)，從而有效防范地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

2.3 水文地質(zhì)試驗(yàn)法

這是勘查、分析地質(zhì)災(zāi)害的一種重要方法，在試驗(yàn)中可獲得極有價(jià)值的地質(zhì)資料，保證技術(shù)人員的調(diào)查工作有據(jù)可依。采用水文地質(zhì)試驗(yàn)法測試礦區(qū)的水質(zhì)，同時(shí)結(jié)合浸泡實(shí)驗(yàn)、淋濾試驗(yàn)、固體廢棄物以及礦石的毒性測試試驗(yàn)，礦產(chǎn)富集規(guī)律與熔巖遷移試驗(yàn)等，能夠讓技術(shù)人員更加全面、深入的了解礦區(qū)的地質(zhì)環(huán)境，參考試驗(yàn)結(jié)果制定礦山開采方案，避免過度開采引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害，同時(shí)還能避開風(fēng)險(xiǎn)性高的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，為采礦工人的人身安全提供保障。

3 礦山地質(zhì)災(zāi)害的治理方法

3.1 崩塌災(zāi)害的治理

（1）主動(dòng)治理：處理礦區(qū)的高危坡體，主要采用削坡的處理方式，削坡前先確定巖體斜坡是否穩(wěn)定，在其穩(wěn)定性足以承受施工強(qiáng)度的情況下，才可以開挖危險(xiǎn)斜坡?？茖W(xué)設(shè)計(jì)危險(xiǎn)斜坡的開挖位置、角度與深度，做好準(zhǔn)備工作后，將爆破裝置設(shè)置在開挖位置，根據(jù)削坡體積確定炸藥的使用量，避免過度引爆造成的地質(zhì)災(zāi)害。削坡后，可一定程度的消除危險(xiǎn)斜坡的安全隱患，還能夠減輕斜坡荷載。礦山表面因削坡處理而露出新鮮的巖體，增加了斜坡坡度的穩(wěn)定性，更便于施工人員清理危石。削坡與爆破的相互結(jié)合處理危險(xiǎn)斜體后，再使用機(jī)械清理較大的浮石、危石與孤石，充分保障了施工人員的安全，并且保護(hù)了坡腳施工設(shè)備不受破壞。在采礦間隙開展清理工作，不會(huì)影響采礦效率[5]。在此基礎(chǔ)上，還要一定程度的控制采礦活動(dòng)，維持礦體結(jié)構(gòu)之間的平衡與荷載強(qiáng)度，最大程度的降低危險(xiǎn)斜坡的影響。這些都是基礎(chǔ)性的活動(dòng)，此外，還要采用施工技術(shù)來治理礦山崩塌災(zāi)害。首先在可能出現(xiàn)塌落滑坡、溜坍的高坡坡腳以及應(yīng)力相對集中的邊坡與坡腳建立混凝土擋土墻，形成阻力，有效抑制邊坡運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生。擋土墻對地質(zhì)條件的要求較高，因此必須要達(dá)到一定的應(yīng)力強(qiáng)度，如果滑坡高度較高、面積較大，擋土墻所需的橫向空間也就越大，因此開挖量也要隨之增加。其次，對于巨型倒懸、外懸的危巖體，應(yīng)該使用支頂設(shè)施對其加固，有效防止危巖墜落與傾倒。通常情況下，需要單獨(dú)支撐的危巖，都具有體積大、重量大的特點(diǎn)，所以支頂結(jié)構(gòu)的體積和重量也應(yīng)該滿足支撐危巖的需要，否則便無法起到穩(wěn)固危巖的作用，還會(huì)增加施工風(fēng)險(xiǎn)。危巖不僅以外懸的方式存在，坡面凹腔內(nèi)也會(huì)存在危巖，給采礦施工埋下安全隱患?？墒褂没炷撂钪r，并對凹腔采取嵌補(bǔ)措施。如果坡面危石較多，則需要大量的局部開挖施工，為嵌補(bǔ)結(jié)構(gòu)提供應(yīng)用基礎(chǔ)。如果礦山表面的堅(jiān)固程度較差，可以建設(shè)漿砌的石護(hù)面，避免風(fēng)化、水土流失等因素影響坡面，引起地質(zhì)災(zāi)害。由于坡面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性較差，因此施工時(shí)要嚴(yán)格控制邊坡角度與單級(jí)高度。

（2）被動(dòng)治理：在礦山坡腳處開通落石槽，落石槽的寬度和深度要能夠滿足收集落石的要求，保證落石能夠被攔截在保護(hù)區(qū)之外。崩塌災(zāi)害的規(guī)模與規(guī)律往往不可預(yù)測，所以應(yīng)該把施工設(shè)備、設(shè)施安排在不被崩塌災(zāi)害影響的區(qū)域內(nèi)。

3.2 滑坡災(zāi)害的治理

雨水的持續(xù)沖刷是引起滑坡災(zāi)害的直接原因，此外，礦山淺層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)也與滑坡的發(fā)生有一定關(guān)系。鑒于此，滑坡災(zāi)害的治理，需要結(jié)合礦區(qū)的地形地貌，因地制宜的制定治理措施。詳細(xì)分析滑坡的形成原因，挖出淺層、小規(guī)模的滑坡，修筑導(dǎo)滑設(shè)施，并調(diào)整導(dǎo)滑設(shè)施的滑動(dòng)方向。挖掘排水溝與截水溝，排導(dǎo)地表水；挖掘滲溝與盲溝，排導(dǎo)地下水；修筑砌石護(hù)坡與擋水墻，消除因降雨而埋下的滑坡災(zāi)害隱患。雨水對滑坡災(zāi)害的影響最為明顯，在修建排水設(shè)施的同時(shí)還要采用其他治理技術(shù)，比如，建設(shè)低成本的臨時(shí)排水設(shè)施，使用粘土、水泥漿填充滑體后緣的裂縫，在滑體表面覆蓋聚乙烯布，避免雨水滲透。后期根據(jù)滑坡形狀修建永久性的排水設(shè)施，按照最大雨量在滑坡周圍布置設(shè)施，避免滑坡區(qū)域內(nèi)深入地表水。邊坡施工參數(shù)如表1所示。

表1 不同材質(zhì)人工邊坡的允許坡度參數(shù)值

為了從根本上治理滑坡災(zāi)害，可以建設(shè)抗滑工程，控制滑坡繼續(xù)發(fā)育，比如修建抗滑樁。對于淺部滑坡，可以采用錨固措施處理，重新整合斜坡上被低強(qiáng)度結(jié)構(gòu)面切割的巖層，繼而形成穩(wěn)定的巖體結(jié)構(gòu)，利用巖體與錨桿之間的摩擦力抑制巖塊下滑，通過灌漿措施使滑坡區(qū)域的巖土固化，常用的灌漿材料有石灰砂漿、粘土漿、石灰漿、水泥漿等，增強(qiáng)滑帶土強(qiáng)度，有效預(yù)防滑坡的發(fā)生[6]。

3.3 泥石流災(zāi)害的治理

采礦路線以及礦區(qū)的建筑基本固定不變，在發(fā)生泥石流災(zāi)害時(shí)，可采用修建工程的方式進(jìn)行治理。首先是修建截流壩、引水渠道，把泥石流上游和支溝引流到主河，消除主溝形成泥石流的條件。其次是修建水流排導(dǎo)設(shè)施，比如開挖急流槽與明洞渡槽，讓泥石流直接穿過礦山。采用上攔下排、粗?jǐn)r細(xì)排相互結(jié)合的措施治理泥石流，在上游修建鋼筋混凝土攔砂壩，抬高攔砂壩上游的侵蝕基準(zhǔn)面，避免溝道下切，阻擋一部分泥石流。利用攔擋泥石流的設(shè)施調(diào)整泥石流的方向。

4 結(jié)語

綜上所述，盡管我國的礦產(chǎn)資源豐富，但礦產(chǎn)分布并不集中。受到資金、設(shè)備、安全意識(shí)等各種因素的制約，礦山開采施工中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不同類型、不同危害程度的地質(zhì)災(zāi)害，給人們的人身財(cái)產(chǎn)安全造成重大損害。正是因?yàn)榈V山地質(zhì)災(zāi)害造成的破壞力極大，才更要深入了解地質(zhì)災(zāi)害的類型、形成原因，引入先進(jìn)的勘查技術(shù)收集礦區(qū)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)潛在的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，針對不同的地質(zhì)災(zāi)害采取針對性的防治措施，降低災(zāi)害發(fā)生率，以促進(jìn)我國采礦事業(yè)的持續(xù)發(fā)展。