礦山環境地質災害問題及其勘查方法

梁沖沖，申子通

（河南省地質礦產勘查開發局第四地質礦產調查院 ，河南 鄭州 450000）

礦產資源的開發與利用是國民經濟發展的基礎，也是我國社會現代化建設的基礎原料保障，促進了我國現代化科學技術、社會基礎設施、航天科技等的發展。但是，隨著礦山開發利用的推進，致使礦山環境地質問題頻發[1]。基于此，加強礦山環境地質問題的研究工作，有助于提高礦山安全生產以及資源利用率。

1 常見礦山環境地質災害問題

1.1 山體滑坡問題

導致礦山山體滑坡的誘導因素較多，如地下開采、礦山炸藥的使用、地下水過度抽取、暴雨等因素。因此，礦山山體滑坡的誘發原因主要包括以下幾個方面[2]。

一是礦山資源的開發利用，導致礦山地表殘留有大量的巖石碎塊、碎石等，并且不同的巖石類型具有不同的物理性質差異，如巖石硬度等，導致存在較為明顯的風化差異，當遇到暴雨天氣時，就會導致山體上部的巖石下滑，進而引發較大規模的山體滑坡。

二是地下深部礦產資源的開發利用，由于井下開采區空間過大，導致上部巖石力學性質發生變化，周圍巖石向臨空區減壓，致使上部巖層收到一定的側向擠壓力和拉張力，使得地表巖層出現破裂，地表水體沿裂隙下滲，使得破裂加劇，并且沿著水體入滲面形成相對的潤滑帶，進而引發巖體滑坡。

三是人為因素誘發的山體滑坡，如在開展地表作業過程中，由于工作面開挖不合理，導致坡角的應力場發生改變，進而引起山體內部應力的釋放，導致山體滑坡。

1.2 山體塌陷問題

對有色金屬而言，以井下開采為主，隨著資源開發利用進程的推進，使得礦山深部采挖現象嚴重，導致地下深處形成大量的開空區。此時，在采空區上部的巖石處于臨空狀態，臨空巖層收到上覆巖層的壓力以及側向的擠壓力，致使臨空巖層的受力狀態發生改變，引起臨空巖層發生形變、破裂、破碎，進而導致臨空巖層發生塌陷。根據對礦山采空區塌陷調查分析，大多數采空區塌陷是礦山企業掠奪式的開采引發的，即在開采過程中對井下礦坑的支護不到位或者不重視而引起的，并且在開挖過程中，對早期制定的開挖范圍、預留支柱等沒有引起高度重視，導致支柱的支撐力無法支撐上覆巖層的壓力而誘發坍塌。

1.3 泥石流問題

泥石流是礦山環境地質問題的另一重要表現形式，對礦山環境造成較大的破壞。根據統計發現，礦山泥石流的誘發因素主要包括以下幾個方面[3]：一是礦山地表采礦活動，導致礦山周圍存在較多的剝落物，如碎石、碎渣等，使得礦山地表堆積物過于松散，遇到強降雨天氣后，在降雨的沖涮作用下，導致松散堆積物沿著山體斜坡下滑，進而引發泥石流的發生；二是采空區填充物，采空區的回填以松散堆積物為主，并且砂石的粒度相對較小，當遇到降雨天氣等時，水體流入回填區域，使得松散堆積物之間潤滑，進而引起松散堆積物的位移，誘發形成泥石流；三是開礦過程中形成大量廢石，堆積在開礦洞口附近，一旦遇到強降雨天氣，就會引發泥石流的形成。

2 常見礦山環境地質問題的勘查方法

2.1 先進的地球信息技術

礦山地表環境地質問題的勘查方法較多，但效率最高的方法以遙感技術為主。遙感技術是利用無人機技術獲取研究區域的遙感影像圖，在遙感影像圖的基礎上進行航衛片的解譯工作，進而圈定出礦山范圍內可能發生地質災害的隱患點，并予以及時的治理。此外，GPS技術具有操作簡便、監測精度高，受監測環境影響小等優勢，因此被廣泛的應用于礦山地表環境地質問題的監測方面，如監測地表形變規律等，使用GPS獲取的動態監測數據，及時掌握礦山地表形變變化規律，分析礦山形變特征，為礦山環境地質問題的治理提供依據，如對礦山地質環境問題進行三維模擬和評價。

2.2 巖土力學性質的實驗

不同的巖石類型具有不一致的巖土力學性質，如巖石的彈性模量、硬度、抗抨擊次數、孔隙度、摩擦角等。在進行礦山生產設計之前，需要進行不同巖石類型的力學性質實驗，主要目的在于為井下資源量的開采設計方案，在設計方案中，某一類型的巖石所能承受的支撐力是多少等都要進行預測，為井下開礦范圍的計算奠定基礎[4]。礦山環境地質災害的發生主要是原始的受力狀況發生了明顯的改變，因此，計算預留支柱的承載力是降低井下塌陷等的主要解決措施。

此外，巖土力學性質的研究也是判別礦山地質結構穩定性的基礎，如通過模擬計算發現礦山地質結構不穩定時，就可以通過外力干預支護提高地質結構的穩定性，減少井下塌陷等災害的發生率。

2.3 地球物理勘查方法

礦山開采前，不僅要對礦區的水文地質條件進行分析，而且要對深部地質體的分布狀況進行解譯，一般采用高密度電阻方法對礦山環境地質災害問題進行勘查。該方法是借助不同類型巖石具有電性差異而進行的，即在垂向上，不同的巖性層之間存在較大的電性差異，進而將巖性層直觀的分解出來。

此外，地下深部的斷裂破碎帶等較難以發現，但是在斷層兩盤存在較明顯的典型差異，且這種典型差異具有帶狀分布的特征，因此，地區物理方法也是識別深部構造的有效手段，為井下開采設計提供可靠的依據，也為礦山支護點的選擇等提供參考依據。

3 結束語

綜上所述，礦山環境地質問題的研究工作是提高礦山生產效率和安全性能的前提，對提高礦山企業效益至關重要。常見的礦山地質問題有滑坡、山體塌陷和泥石流，也是對礦山生產破壞最大的地質問題。

此外，伴隨著礦山采礦活動的進行，導致巖體崩塌現象也較為頻繁，但相對來說，巖體崩塌的規模較小，相對更加容易控制，因此，對礦山開采活動影響較小。

本文主要分三個方面總結了礦山環境地質災害問題，并總結了常見的災害地質勘查方法，為推動礦山安全建設提供參考。