海南某鐵礦露天采場掛幫礦回采區(qū)及其地表環(huán)境地質(zhì)研究

唐洪剛

摘要： 海南某鐵礦露天采場掛幫礦（以下簡稱掛幫礦）隨著采礦工作的持續(xù)進(jìn)行，回采區(qū)及其地表（項目部所在地、項目部至掛幫礦的公路沿線和掛幫礦36米中段硐口附近）的環(huán)境地質(zhì)條件不斷惡化。其中，項目部至掛幫礦的公路的一段邊坡已發(fā)生了較大規(guī)模垮塌，使其已永久不能再使用。隨著回采區(qū)不斷向地表發(fā)展，對露天采場掛幫礦回采區(qū)及其地表環(huán)境地質(zhì)條件有進(jìn)一步惡化的趨勢，具體情況如下。

Abstract： As mining continuing， the environmental geology conditions become deteriorating in the area of mining recovery area and its surface of hanging wall ore （ hereinafter referred to as hanging wall ore ） in one iron mine open pit of Hainan. The specific environmental worsening area covered the location of project department， along the highway from the department to handing wall ore and near its cave mouth of the middle section in 36 meter， of which the slope of the section of the highway has collapsed on a large scale with the result that it cannot be used forever. With the continuous development of the mining area to the surface， the environment geology conditions of the study area show a trend toward further deterioration， and the specific conditions will be stated in this paper.

關(guān)鍵詞： 回采區(qū)；環(huán)境地質(zhì)；垮塌

Key words： mining recovery area；environmental geology；collapse

中圖分類號：TD861 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）20-0178-03

1 項目部駐地的環(huán)境地質(zhì)狀況

項目部駐地環(huán)境地質(zhì)狀況主要受地質(zhì)構(gòu)造條件、原始地貌特征、大氣降水及其排泄系統(tǒng)和掛幫礦回采所形成的陷落區(qū)等的影響。

①地質(zhì)構(gòu)造的影響：從1：2000的礦區(qū)地質(zhì)圖來看，有一走向北西-南東、傾向北東的斷層穿過項目部駐地；在其東南方向約80-160米的范圍內(nèi)分布有四條斷層（見圖1）。受他們的影響， 駐地及其附近的巖體較破碎，且呈中-強(qiáng)風(fēng)化程度，巖體質(zhì)量整體屬Ⅲ-Ⅴ類（見圖2），穩(wěn)定性較差。

②原始地貌特征：項目部駐地的原始地貌呈北低南高的溝谷地形（見圖3），與當(dāng)前完全不同，北部溝谷被后來挖掘風(fēng)井的廢石所填埋，因而項目部駐地北部的五棟板房地基穩(wěn)定性非常差。

③掛幫礦回采爆破震動及其所形成的陷落區(qū)：項目部駐地位于掛幫礦30米分層回采區(qū)北東方向，標(biāo)高215米，與爆破點最短水平距離67米，垂直高度185米，放大炮時震動強(qiáng)烈，已導(dǎo)致項目部地板大面積開裂（見圖3中照片）；同時，按照該掛幫礦初步設(shè)計說明書中的陷落角63°測算，項目部駐地的南部已處于掛幫礦30米分層回采將形成的陷落區(qū)內(nèi)（圖4、圖5）。

④大氣降水及其排泄系統(tǒng)：海南島屬熱帶島嶼季風(fēng)氣候，受東北和西南季風(fēng)的影響，常年暴雨和臺風(fēng)較多。項目部駐地的山洪排泄溝的排洪能力有限，再加之平時保養(yǎng)不善，常因雜物充填而阻塞溝渠（見圖6）。同時，項目部駐地又處于相對低位（尤其是北部的五棟宿舍和庫房），山洪暴發(fā)時，其所帶泥沙填滿排洪溝后，直接進(jìn)入項目部駐地，通過裂縫侵蝕地基和沖刷北邊渣堆邊坡，易造成邊坡的大面積塌陷。

⑤建議：通過對以上四個因素的分析，可得出項目部駐地已處在較危險區(qū)域內(nèi)的結(jié)論，為此提出以下建議。

1）相關(guān)單位應(yīng)盡早啟動項目部駐地的搬遷程序。

2）暴雨天項目部駐地的員工宿舍禁止入住。

2 掛幫礦回采區(qū)及其地表環(huán)境地質(zhì)狀況

隨著掛幫礦60米和45米分層回采工作的結(jié)束，其回采陷落區(qū)也就此形成。經(jīng)過半年以上的回采爆破，回采區(qū)及其地表的環(huán)境地質(zhì)條件不斷惡化，已造成回采區(qū)地表出露的斷層破碎帶的嚴(yán)重垮塌（見圖7中照片），究其原因為該區(qū)域內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造特別發(fā)育、回采爆破震動和風(fēng)力與雨水的侵蝕所致，具體如下：

①地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育：回采區(qū)域內(nèi)，共發(fā)育有五條斷層，且主要集中在北部（見圖7）。除一條走向為北東-南西向外，其余四條均為北西-南東向。其中，走向為北東-南西的一條規(guī)模較大，且屬壓扭性，破碎帶寬在5米左右，經(jīng)定性測量其普氏硬度系數(shù)f=2-3，屬較軟巖，巖體的完整性屬破碎，破碎帶內(nèi)見滴水現(xiàn)象，巖體屬裂隙透水，弱透水層，巖體質(zhì)量屬Ⅳ類，已采用了鋼軌架支護(hù)；其余四條斷層規(guī)模屬中等，破碎帶的寬度約1.5米左右，屬張扭性，對巖體的強(qiáng)度和完整性破壞不嚴(yán)重（見圖8）。經(jīng)定性測量其普氏硬度系數(shù)f=8-10，屬堅硬巖，完整性屬較破碎，破碎帶內(nèi)見滴水現(xiàn)象，屬裂隙透水，弱透水層，巖體質(zhì)量屬Ⅲ類，破碎帶已直接采用了錨網(wǎng)或噴砼支護(hù)。

②回采爆破震動對地表及其下一分層回采巷道穩(wěn)定的影響：

1）地表：受露天開采的影響，回采區(qū)地表巖體的完整性由較完整變?yōu)榱溯^破碎。由于裸露于大氣中，其風(fēng)化程度不斷加深，巖體質(zhì)量隨之下降。隨著回采爆破的進(jìn)行，巖體中原有裂隙的貫通性和張開度不斷增加（見圖9），造成巖體的完整性進(jìn)一步下降。再加上地表雨水的侵蝕作用，最終導(dǎo)致巖體在自身重力的作用下發(fā)生垮塌，尤其是斷層破碎帶（見圖7中的照片）。

2）回采區(qū)：掛幫礦采用無底柱分段崩落法采礦，其爆破沖擊力主要向分層水平方向和上方釋放，下部回采區(qū)的礦體及圍巖受影響不大。但爆破震動仍然會造成巖體原有裂隙的閉合程度、張開度和貫通性發(fā)生變化，尤其是回采區(qū)內(nèi)幾條斷層破碎帶的完整性將不斷下降，造成原破碎帶的支護(hù)方式與破碎帶內(nèi)巖體的質(zhì)量逐漸失配，最終將出現(xiàn)新的安全隱患。

③風(fēng)力和雨水的侵蝕作用：風(fēng)力和雨水不僅加快了巖體的風(fēng)化速度，造成巖體質(zhì)量不斷下降，而且還起到了地表裂隙上下盤圍巖相互間滑動的“動力”和“潤滑劑”（見圖10）的作用，導(dǎo)致圍巖垮塌的可能性大大增加。

④建議：通過對以上三個環(huán)境地質(zhì)因素的分析，可得出回采區(qū)及其地表（尤其是地表）已出現(xiàn)了較大的安全隱患，為此建議如下：1）在36米分層硐口設(shè)置安全警示牌（目前尚未設(shè)置），設(shè)備和行人盡量遠(yuǎn)離露采坑邊幫，在出現(xiàn)暴雨和臺風(fēng)等惡劣氣象時，禁止行人和設(shè)備進(jìn)出36米分層硐口。2）在30米和15米分層回采區(qū)靠近北西向邊緣（見圖8）巷道內(nèi)的斷層出露處設(shè)置安全警示牌（目前尚未設(shè)置）；禁止員工通過30米和15米分層與地表貫通的巷道進(jìn)入地面；在出現(xiàn)暴雨和臺風(fēng)等惡劣氣象時，禁止員工和設(shè)備在30米和15米分層回采區(qū)靠近北西向邊緣（見圖8）的巷道內(nèi)出入。

3 結(jié)束語

實踐證明，正因該調(diào)研報告及時提交給了該礦業(yè)主，在各方的督促下，項目部駐地及時進(jìn)入了搬遷程序，避免了2016年七月中旬的大暴雨所帶來的嚴(yán)重災(zāi)害——原項目部所在地發(fā)生了較大規(guī)模的垮塌。

參考文獻(xiàn)：

[1]王金龍，王培濤，楊天鴻，于慶磊，任鳳玉.黑山鐵礦掛幫礦回采對西加固邊坡巖體的擾動模式[J].金屬礦山，2012（06）.

[2]程文文，宋衛(wèi)東，張興才，尹家國.高陡邊坡下開采掛幫礦對滑體穩(wěn)定性的影響[J].煤炭學(xué)報，2011（03）.

[3]康志強(qiáng)，李富平，李聞杰，南世卿.掛幫礦開采引起的殘采邊坡位移場分布規(guī)律[J].金屬礦山，2009（12）.