礦山環境地質災害問題與勘查方法研究

糟霖源

（甘肅省地質礦產勘查開發局第四地質礦產勘查院，甘肅 酒泉 735000）

隨著經濟的高速發展，自然資源在全球范圍被廣泛地開采。在我國，人們生產對資源的需求不斷增多，其中，礦山資源開采幅度有增無減。長期以來，礦山的無節制開采占用了大量的耕地，引發了很多地面塌陷、山體開裂、巖石崩塌、泥石流和山體滑坡等嚴重的地質災害[1]。礦山開采形成了大面積水污染、土地污染、空氣污染等。因此，人們急需找到更科學的礦山地質勘查方法，以環境保護為建設原則，進行合理的資源開采活動。

1 礦山環境地質災害問題及相應的防治措施

1.1 山體塌陷和崩塌

在采礦過程中，山體礦石逐漸減少的過程中，極易發生山體塌陷地質災害。這是由于，在采礦過程中，礦工在地下把礦石采集出來，而礦石被采集到地面后直接被運輸走。而不斷地采礦，地下缺少礦石的部分將呈現架空狀態，這時，地面與采礦區之間的頂板巖層就失去了采礦區礦層的支撐，這個空礦層區在重力的作用下，從而使地面表層下沉彎曲，產生拉應力[2]。這種應力隨著礦石的開采挖掘，重力不斷積累，一旦地表下巖石層無法承受其應力時，山體表層將產生裂紋，應力的不斷加大將使地表層逐漸破裂，最終導致塌陷。在采礦中，山體塌陷范圍將隨著采礦面積的擴大而逐漸增大，因而，崩塌盆地就相繼地出現了[3]。

除了地震、火山、暴雨、融雪、水源浸泡和沖刷等自然災害引發的山體崩塌，人們采礦工作的開展，也是引發山體崩塌的主要原因。基于這些人為采礦條件，山體崩塌最容易出現的時機，則是在連續的長時間降雨之后，強烈地震或人工爆破以后，水庫蓄水、引水或開挖邊坡以后的一段時間。

在礦山作業中，為了避免塌陷、地面變形和沉降等災害的擴張，一般將采取合理的預防和控制措施。地面減沉技術就是一項通過填充技術而實現的有效的預防山體塌陷和崩塌的措施。其利用的填充材料包括：砂、廠砂爐渣以及尾礦等材料。這種有效的填充措施，不僅能夠減少地表沉降面積，同時也可以有效的避免水土流失、洪流等自然地質災害。

1.2 泥石流

在礦區，泥石流地質災害是較為常見的。一般情況下，在露天礦區進行采礦時，或者在采空區進行填充時，會用到大量的固體礦剝離物，在對山體浮土和巖石進行剝離后，地面的松散程度加大，這樣情況下，如果遇到連續降水、暴雨等天氣，松散的地表在雨水沖刷下，就可能形成泥石流。另外，采礦過程中，挖掘的廢石未及時處理，留棄在礦山周圍，隨著雨水天氣的到來，較容易形成地表積水和地下涌水情況，這時也十分容易導致泥石流的產生。同時，其造成了人員和設施的傷害也很難控制，嚴重的泥石流地質災害也很可能使礦山報廢。目前，礦區采取的關于泥石流地質災害的治理方法，是通過在泥石流的形成、流通、堆積區，采取相應的治理工程，這些治理工程主要包括：蓄水、引水工程、攔擋、支護工程、排導、引渡工程、停淤工程和改土護坡工程等等。在實際的礦區開采中，這些治理工程能夠起到有效的控制泥石流的發生和危害的作用。

1.3 山體滑坡

礦區施工中，山體滑坡也是一種較為常見的地質災害，山體滑坡是由于采礦中，爆破堆積、采挖堆積而產生的大量堅硬巖石，由于暴雨降水天氣、或長時間巖石層風化而導致巖體下落而形成的。同時，地質構造日積累月地發生移動，而形成巖石裂縫，導致巖石結構不穩而形成的崩落也是山體滑坡形成的原因之一。目前，針對山體滑坡的防治措施，主要是通過監測網點配合完成。這類監測網點有著專業的勘查隊伍和勘查監測信息系統，能夠對礦區山體地質災害進行適應監控及預警。該類技術主要有：GIS技術、GPS技術、RS技術等等。

另外，關于山體滑坡的防治措施，還包括：對有水活動的邊坡，布置排水構建物，以進行攔截疏導；在坡度較大的地方，砌筑石頭墻進行護坡墻的搭建；利用植被種植，預防水土流失等等。

2 礦山環境地質勘查方法

（1）3S技術。3S技術是目前較為先進的集成的現代化信息技術。在地質勘查中，GPS監測技術應用需要結合人為勘查作業，才能發揮最大的功效，即：勘查人員對礦山進行坐標定位后，GPS技術通過該地區水文地質情況，能夠對礦山資源的分布進行精準的判斷。這種GPS定位監測技術被應用于礦區山體勘查，其對礦山塌陷范圍能夠起到準確判斷的作用，同時，通過與GIS技術和RS技術的結合，其形成虛擬模型，在一定程度上提高了設計的工作效率。在利用3S技術勘查中，GIS技術主要的功效就是通過分析衛星采集的數據信息，輸出準確的數據分析結果，在一定程度上提高了勘查的精準性。同時其無源工作模式，減小了實際電能消耗，為節約勘查成本助力。而RS技術，即遙感技術，是通過傳感儀器，收集遠距目標所輻射和反射的電磁波、紅外線等信息，最終進行信息采集、分析處理和成像，實現對目標物體進行勘查和識別的作用。

（2）水文地質和巖土力學試驗。目前，水文地質與巖土試驗是常用的地質災害調查方法。在調查中，水文地質測試主要包括：水質測試、浸出測試、浸泡測試，含水層吸附試驗，含水層頂板滲透性試驗，采礦誘導滲透率變化試驗，礦石和固體廢物中有毒有害元素的測試，土壤污染測試，溶質遷移和富集法測試等等。巖土力學試驗主要包括：巖石物理性試驗、巖石水理性質試驗、巖石力學性質試驗等等。其中，具體的試驗項目包括：巖石滲透試驗、巖石吸水性試驗、膨脹性試驗、土體物理性質試驗、土力學試驗（擊實試驗、固結試驗、直接剪切試驗）等等。這些試驗可以對巖體質量、工程地質條件進行有效地分析，包括：邊坡、地基和隧道圍巖變形及穩定性的分析，從而為巖土工程設計、施工和地質災害防治工程方案提供論證參數和依據。可見，水文地質和巖土力學試驗的科學依據性較強，對于礦區開采這種需要改變地下水和地下巖石動力平衡的活動，這種勘查方法非常便于設計和施工的調整，對于避免出現重大的工程事故起到了重要作用。

3 結語

對礦山環境中的地質災害問題的處理，應注重勘查工作的開展。勘查工作可以對災害的發生起到積極的預防作用。目前，較為先進的常見的勘查方法：GPS技術、GIS技術、RS技術、水文地質與巖土力學試驗等等，對避免礦區地質災害的發生起到了積極的防治作用。未來，勘查方法將以自動化和智能化為發展方向，使勘查、預防和治理等一系列工作的效率得到進一步提升。