潘進(jìn)兵，華 勇，陳建民

（云南地礦地質(zhì)工程有限公司，云南 昆明 650041）

近些年，礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害問題頻發(fā)，在資源枯竭礦區(qū)更加嚴(yán)重。礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害既影響到了礦區(qū)正常的開采工作，又會(huì)制約工業(yè)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。嚴(yán)重的情況下，還會(huì)產(chǎn)生一些次生地質(zhì)環(huán)境問題，導(dǎo)致社會(huì)出現(xiàn)重大經(jīng)濟(jì)損失。所以，探究礦山地質(zhì)災(zāi)害隱患的防治措施是非常有必要的。

1 礦山地質(zhì)災(zāi)害隱患

礦山地質(zhì)災(zāi)害隱患與普通地質(zhì)災(zāi)害有一定區(qū)別，主要誘因是人類頻繁采礦，這個(gè)過程可能會(huì)破壞當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境，影響到周圍生態(tài)，可能會(huì)出現(xiàn)一系列的礦山地質(zhì)災(zāi)害。當(dāng)前已知的地質(zhì)災(zāi)害共有12個(gè)類型，46個(gè)種類，礦山地質(zhì)災(zāi)害就包含在其中。近些年，礦產(chǎn)資源需求量越來越大，開采量越來越大，礦山開采活動(dòng)越發(fā)頻繁。開采范圍也越來越廣，出現(xiàn)礦山地質(zhì)災(zāi)害的幾率也越來越高，這直接影響到了礦業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，所以必須及早采取防護(hù)措施，將這些地質(zhì)災(zāi)害隱患扼殺在萌芽中。

2 礦山地質(zhì)災(zāi)害隱患類型及形成原因

防治礦山地質(zhì)災(zāi)害隱患的第一步就是了解這些地質(zhì)災(zāi)害的種類構(gòu)成，把握具體的形成原因。之后，結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，做出科學(xué)分析，才能提出具體的防治措施，才能真正的解決這些隱患問題。據(jù)此，本文將針對(duì)礦山地質(zhì)災(zāi)害常見的隱患類型進(jìn)行分析，探討這些災(zāi)害的形成原因。

2.1 礦坑涌水

在各種常見的礦山地質(zhì)災(zāi)害中，礦坑涌水比較常見。這種災(zāi)害突發(fā)性強(qiáng)，難以及時(shí)預(yù)防，一旦發(fā)生就會(huì)造成嚴(yán)重后果。之所以會(huì)出現(xiàn)這種災(zāi)害，與礦工作業(yè)操作失誤、操作錯(cuò)誤有很大的關(guān)聯(lián)。在生產(chǎn)階段，工作人員沒有準(zhǔn)確估計(jì)出最終的礦坑涌水量。在開采時(shí)，工作人員沒有考慮打穿作業(yè)可能會(huì)穿透斷水層的問題。如果在開采時(shí)遇到了蓄水溶洞、地下暗河，就會(huì)有大量的地下水涌入，引發(fā)嚴(yán)重水災(zāi)。礦道在短時(shí)間內(nèi)會(huì)被完全淹沒，內(nèi)部的工作人員也會(huì)直接受到生命威脅。溶洞內(nèi)部的泥沙和巖屑也會(huì)隨著地下水快速涌入，這些泥沙可能會(huì)覆蓋機(jī)器，導(dǎo)致機(jī)器無法正常使用，給后續(xù)的開采工作帶來較大影響[1]。

2.2 地面塌陷

就現(xiàn)實(shí)情況來看，大部分礦山的地質(zhì)條件都比較薄弱，山體大，地形起伏大。在礦采工作不斷深入的同時(shí)，會(huì)破壞礦區(qū)原有的地質(zhì)穩(wěn)定性，讓原本就比較脆弱的礦山變得岌岌可危。地表巖層、土體就會(huì)在人為作用下陷落，在地面形成各種怪異塌陷坑。在埋藏區(qū)較淺、比較平緩的區(qū)域，常常會(huì)出現(xiàn)表層地面塌陷的情況（圖1）[2]。

圖1 地面塌陷

2.3 邊坡崩塌

邊坡崩塌并不難理解，就是常見的礦山塌方。在高陡邊坡區(qū)域，常常會(huì)出現(xiàn)塌方事故。斜坡上堆積的泥土、坐落的巖石會(huì)順著山體向下滑落，此時(shí)就會(huì)有滾石下跌的情況。這些滾石會(huì)全部堆積到山腳的位置，出現(xiàn)滾石堆積的情況。根據(jù)堆積規(guī)模可以把這種災(zāi)害分為不同的類型，最嚴(yán)重的就是巨型邊坡崩塌，會(huì)對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。外界條件發(fā)生變化時(shí)就會(huì)出現(xiàn)塌方的情況，如出現(xiàn)了暴雨、暴雪等天氣，地表水和地下水持續(xù)性涌入、沖擊，就會(huì)引發(fā)塌方。同時(shí)，與人類開采作業(yè)也有一定的關(guān)聯(lián)，在開采作業(yè)過程中，礦山地質(zhì)會(huì)越發(fā)疏松，這就會(huì)提高地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生幾率（圖2）[3]。

圖2 不穩(wěn)定邊坡

2.4 滑坡、泥石流

部分非金屬礦產(chǎn)資源埋藏較淺，甚至直接裸露在地表。開采單位要想獲取資源，只需要采取露天開采的方式即可。但露天開采過程中，地表植被會(huì)遭到嚴(yán)重破壞。部分開采單位認(rèn)識(shí)到了保護(hù)地表植被的重要性會(huì)采取一定的管理措施。但部分開采單位認(rèn)為沒必要管理，所以會(huì)把廢渣、夾石直接堆積在開采區(qū)的周邊。這些都是松散的堆積體，在遭遇極端天氣后，很可能會(huì)出現(xiàn)泥石流和滑坡災(zāi)害。此外，一些非金屬礦山邊坡比較多，這些邊坡較為陡峭。在日積月累的過程中，邊坡風(fēng)化嚴(yán)重，斜坡巖體出現(xiàn)裂縫，最終支離破碎，邊坡的穩(wěn)定性越來越差，到了某一個(gè)臨界點(diǎn)，就會(huì)出現(xiàn)局部崩塌、山體滑坡的情況[4]。

圖3 礦山開采導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境惡化

2.5 礦體構(gòu)造崩塌

人類在開采挖掘礦產(chǎn)資源的過程中，勢(shì)必會(huì)破壞礦體。礦體原有的平衡遭到破壞，礦體中心點(diǎn)也會(huì)轉(zhuǎn)移，地下水極容易受到影響。部分礦區(qū)開采工作不合理，給地下水流向帶來極大的影響，區(qū)域水文地質(zhì)條件發(fā)生巨大變化。增大了礦體內(nèi)部坍塌的幾率，但這只是其中一個(gè)因素，如果只有這一種因素，礦體構(gòu)造崩塌的幾率比較小。但還有另一個(gè)致命因素：礦體內(nèi)部的碳酸物質(zhì)十分豐富、礦層下半部分有豐富的地下水，流動(dòng)頻繁。上半部分的土層比較疏松。在地下水的沖擊下，礦層遭到破壞，強(qiáng)度與韌度越來越低，最終會(huì)走向崩塌[5]。

3 防治規(guī)劃

3.1 利用先進(jìn)技術(shù)，完成勘探工作

地質(zhì)勘察工作雖然只是礦山開采過程中的一小部分工作任務(wù)，但產(chǎn)生的影響力是巨大的?；诳辈旖Y(jié)果能夠避開因水文地質(zhì)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)造成的各種安全風(fēng)險(xiǎn)，減少地質(zhì)災(zāi)害。所以，單位要重視地質(zhì)勘察工作的開展，引進(jìn)更多的設(shè)備和更先進(jìn)的技術(shù)。在地質(zhì)勘察的同時(shí)，還要做好礦山測(cè)量，把握礦石走向、礦產(chǎn)儲(chǔ)量等情況，以此為依據(jù)完成開采設(shè)計(jì)。

3.1.1 3S技術(shù)

在地質(zhì)勘查的過程中，3S技術(shù)應(yīng)用較為廣泛。由于在礦產(chǎn)開采過程中，無論是挖掘礦洞還是使用地下水，都會(huì)影響到周圍環(huán)境。所以人們需要借助GPS、RS、GIS完成勘察、定位等多項(xiàng)工作。GPS技術(shù)可以幫助人們快速定位地質(zhì)災(zāi)害的主要發(fā)生區(qū)域。RS能幫助人們鑒定或是分析地質(zhì)災(zāi)害的損壞程度。GIS能夠收集處理地質(zhì)災(zāi)害相關(guān)的信息。

3.1.2 RTK技術(shù)

實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分技術(shù)就是RTK技術(shù)，人們常把這項(xiàng)技術(shù)和GPS技術(shù)結(jié)合在一起，共同使用。這項(xiàng)技術(shù)是在載波相位實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分原理的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，在得到測(cè)量數(shù)據(jù)后，基準(zhǔn)站會(huì)將其轉(zhuǎn)換為電磁信號(hào)。流動(dòng)基站會(huì)在第一時(shí)間收到電磁信號(hào)。并把所有的數(shù)據(jù)整合在一起，傳送給最終的測(cè)量系統(tǒng)。測(cè)量系統(tǒng)收到這些電磁信號(hào)后，會(huì)將其轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)，以此為依據(jù)開展后續(xù)測(cè)量工作。這種方式能夠讓測(cè)量數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)。當(dāng)前，這項(xiàng)技術(shù)常常應(yīng)用在勘察、地圖繪測(cè)等環(huán)節(jié)，定位準(zhǔn)確度是傳統(tǒng)測(cè)繪方式無法比擬的，定位準(zhǔn)確度已經(jīng)達(dá)到厘米級(jí)別，能夠有效提升當(dāng)前的地質(zhì)測(cè)量工作效率[6]。

3.1.3 鉆孔透視技術(shù)

在開采礦區(qū)的過程中，水文地質(zhì)勘探工作也非常重要。因?yàn)榈叵滤畷?huì)給地質(zhì)構(gòu)造帶來較大沖擊，如果地下水流向不合理，很容易引發(fā)礦區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害。當(dāng)前，人們研究出了鉆孔透視技術(shù)。如果把這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用在礦山水文地質(zhì)勘探中，就可以發(fā)揮事半功倍的作用。人們基于鉆孔透視，能夠了解含水層、溶洞的情況。如果在傳播無線電波時(shí)遇到積水，頻率會(huì)發(fā)生變化，產(chǎn)生較大波動(dòng)?？碧饺藛T就可以以此為依據(jù)，做出相應(yīng)的判斷。在實(shí)踐過程中，還需要考慮無線電接收、發(fā)生裝置的設(shè)置，確保設(shè)置合理，這樣才能獲得更加完整的電磁波數(shù)據(jù)，方便工作人員快速判斷通道、溶洞位置、了解地層情況，為后續(xù)的開采工作提供安全保障。

3.2 生物防治措施

在防治地質(zhì)災(zāi)害過程中，有一種防治技術(shù)比較環(huán)保，也就是生物防治。雖然這種方法不能立竿見影，有較強(qiáng)的防治周期，但消耗的資金成本比較少，能夠逐步減少地質(zhì)災(zāi)害的危害程度并起到有效的預(yù)防作用。這個(gè)過程不會(huì)對(duì)自然環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響，理想狀態(tài)下還能保持當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)平衡。如：退耕還林、植樹造林等，能夠彌補(bǔ)在采礦過程中對(duì)環(huán)境造成的破壞。政府在這過程中要大力宣傳，設(shè)置多樣化的招商引資策略，用承包租賃等多種方式吸引社會(huì)資金，用這些資金治理礦山地質(zhì)環(huán)境、完成地質(zhì)生態(tài)環(huán)境修復(fù)工作。在這過程中，還要積極引入新技術(shù)，根據(jù)礦區(qū)地質(zhì)地質(zhì)環(huán)境的現(xiàn)實(shí)情況制定可行性較高的防治方案。如：防治氧化類露天礦場(chǎng)時(shí)，可以先平整土地，將礦坑全部填埋，確保表面沒有積水漏水的情況。之后用大型挖掘機(jī)翻整土地，這是為了提高土地的含氧量。之后在表面栽種一些草本類植被，但不能種植大型植物。這是因?yàn)榈V內(nèi)土質(zhì)比較疏松，如果種植大型植被在遭遇大風(fēng)天氣時(shí)，樹木可能會(huì)有斷根傾斜的情況；防治原生礦類露天礦場(chǎng)時(shí)，礦區(qū)的土壤巖性比較高，很難在表面種植草本類植被。在這種情況下，需要使用挖掘機(jī)對(duì)土壤凈化處理。把淺層巖層直接搗碎，根除。組織工作人員以穴換土的方式更換表層土壤，改善土壤土質(zhì)，這樣種植草本類植物會(huì)更加方便；尾礦，部分礦山在多種因素的限制下并未完全開采。針對(duì)這些礦山尾礦，也要采取防治措施。可以直接采取覆土造地的方式，將它們轉(zhuǎn)化為綠化用地，農(nóng)業(yè)用地。但如果這些尾礦的碳氧化物較高，就不能作為農(nóng)業(yè)用地。可以先利用污泥、石灰對(duì)這些尾礦加工處理，避免尾礦出現(xiàn)自燃情況。在土壤改良后，這些尾礦可以作為建筑用地使用；塌陷區(qū)的土壤結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，不適合種植草本植物。如果采取上述的以穴換土的方式，工作量比較大并不是最合適的方式?？梢灾苯犹钔疗秸?，將其作為建筑用地[7]。

3.3 避讓防治技術(shù)

避讓防治技術(shù)，包括搬遷避讓和雨天避讓。如果無法有效防治地質(zhì)災(zāi)害，就需要把地質(zhì)災(zāi)害范圍之內(nèi)的所有居民轉(zhuǎn)移出去，這就是緊急避讓措施。對(duì)于一些在暴雨暴雪天氣極易出現(xiàn)滑坡的區(qū)域，政府應(yīng)當(dāng)組織相關(guān)的群眾及早避讓。并為群眾提供躲避區(qū)域，組織群眾在這里正常生活。災(zāi)害過后，群眾依然可以搬遷到原來的住址，回歸正常生活，這就是雨天避讓；另一種方式需要消耗大量的時(shí)間、金錢成本，群眾需要完全脫離原有的易出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害的區(qū)域，搬遷到新的地方?？紤]成本因素，盡量避免使用這種方式，這就是搬遷避讓。

3.4 建立地質(zhì)災(zāi)害防治自動(dòng)化系統(tǒng)

開采單位需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況，建立地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫。結(jié)合生產(chǎn)情況、以往的事故原因等，確定易出現(xiàn)事故災(zāi)害的位置的事故等級(jí)。事故統(tǒng)計(jì)代表了影響范圍和傷亡人數(shù)。包括：一、二、三級(jí)，一級(jí)別的地質(zhì)災(zāi)害影響破壞最大。詳細(xì)調(diào)查各種級(jí)別地質(zhì)災(zāi)害的誘因，提出相關(guān)的防治措施。工作人員需按照地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫給出的各項(xiàng)資料完成防治工作。這個(gè)過程還需要引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)，包括：計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)建立自動(dòng)化地質(zhì)災(zāi)害防治系統(tǒng)。同時(shí)，還要利用巖土動(dòng)量監(jiān)測(cè)以及GIS技術(shù)實(shí)時(shí)檢測(cè)地質(zhì)情況，更要嚴(yán)格檢測(cè)可能會(huì)誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的各項(xiàng)因素。如果檢測(cè)數(shù)值已經(jīng)超出了系統(tǒng)允許范圍，會(huì)在第一時(shí)間做出預(yù)警，此時(shí)人員應(yīng)快速撤離。

3.5 針對(duì)性防治規(guī)劃

3.5.1 滑坡

為了減少雨水匯集沖刷量，可以在工作面挖出排水溝，截洪溝，利用水溝快速排出地表水。日常要注意檢查，確保排洪溝始終保持暢通；可以在滑坡體邊緣部位增加多個(gè)分層。這樣能夠減少分層高度。也可以在滑坡體建立安全平臺(tái)，這是為了讓坡腳更加穩(wěn)定。

3.5.2 地面塌陷

礦山開采工作開始之前，就需要根據(jù)勘察結(jié)果設(shè)計(jì)出合理的開采方案。在開采區(qū)內(nèi)部安裝安全礦柱，加強(qiáng)安全支護(hù)，開采工作和支護(hù)工作是同時(shí)進(jìn)行的。如果礦山停采，則需要根據(jù)實(shí)際情況填充復(fù)墾。可以把開采過程中產(chǎn)生的廢土、礦渣收集整理在一起，填充到空塌陷地段。如：在防治煤礦地質(zhì)災(zāi)害過程中，就可以采取填充加復(fù)墾的方式。煤礦周圍的開采剝離物較多，將它們作為填充材料能夠直接填充到采空區(qū)，這些剝離物十分充足，也不會(huì)產(chǎn)生污染。這樣既能避免采空區(qū)出現(xiàn)地面塌陷問題，又可以快速解決礦山產(chǎn)生的廢棄物，節(jié)約處理廢棄物花費(fèi)的金錢成本。

3.5.3 泥石流

開采單位要重點(diǎn)關(guān)注礦山泥石流的防治工作，主要的工作重點(diǎn)就是攔擋，次要工作是疏導(dǎo)和排泄。由于每個(gè)礦區(qū)的地質(zhì)條件不同，所以還需要實(shí)際分析才能找到泥石流可能會(huì)出現(xiàn)的區(qū)域。針對(duì)這些區(qū)域采取防治措施，修筑攔截壩，建立溝渠。出現(xiàn)泥石流后，這些溝渠能夠排除一部分的泥石流。如果這些區(qū)域土質(zhì)比較松散，也要采取封固處理。此外，在開采過程中會(huì)產(chǎn)生不同的巖土體，要把稍微堅(jiān)硬的巖土體放置在底部，松散的放在表層。

3.5.4 崩塌

工作人員需結(jié)合實(shí)際情況找到風(fēng)化面積比較廣、存在軟結(jié)構(gòu)面的區(qū)域，控制這些區(qū)域的邊坡臺(tái)階高度。就現(xiàn)實(shí)研究情況來看，把臺(tái)階高度控制在8m左右能夠產(chǎn)生理想的防治效果；對(duì)于易出現(xiàn)滾石的區(qū)域，要提前安裝警戒標(biāo)志。坡腳部位可以堆放一些剝離物，這樣可以起到攔截作用；還要加強(qiáng)爆破控制，在礦山開采過程中人們需要用大量的火藥對(duì)礦體進(jìn)行破碎處理。地下礦山采取的是當(dāng)場(chǎng)爆破、井巷掘進(jìn)爆破等方式。為了把控礦體隕落方向、礦體破碎程度等，工作人員可以采取光面爆破方法。光面爆破使用的是不耦合裝藥，具有低爆速、低密度的特點(diǎn)。由于這種方式不會(huì)讓周圍巖體產(chǎn)生較大振動(dòng)，所以可以減少礦體裂縫、危石數(shù)量[8]。

4 結(jié)語

礦山地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，與人類頻繁開展采礦活動(dòng)有很大的關(guān)聯(lián)。一旦出現(xiàn)礦山地質(zhì)災(zāi)害，輕則造成企業(yè)經(jīng)濟(jì)損失，重則會(huì)危害到工作人員的生命。所以必須分析常見的地質(zhì)災(zāi)害隱患成因，采取相應(yīng)的防治策略。但防治工作并不是一朝一夕就可以完成的，也比較復(fù)雜。需要研究成因機(jī)制、危害程度，以此為基礎(chǔ)，提出針對(duì)性的治理措施。要重視采礦前期的勘測(cè)工作，采取生物防治、避讓防治等相關(guān)措施，更要建立完善的地質(zhì)災(zāi)害自動(dòng)化系統(tǒng)，這樣才能方便防治工作的開展。在具體防治過程中，還需要不斷引入新技術(shù)、嘗試新方法，從不同的角度采取防護(hù)措施，充分發(fā)揮防治工作的作用，降低礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生幾率。