礦產資源開發引起的地質災害問題分析

藍書開

（重慶六零七工程勘察設計有限公司，重慶 400054）

隨著我國社會經濟的高速發展，礦產資源開發利用進程加快，礦產資源的開發利用得到高度重視。但是由于我國地質災害比較嚴重，特殊地質環境會在一定程度限制井下礦產資源的開發利用，尤其是資源的開發深度、規模。我國特殊地質主要有活動斷裂、地裂縫和地面沉降等，活動斷流地質的省份有深圳、福建、新疆、陜西等，地裂縫地質的省份有山西、北京、陜西等，地面沉降的省份有天津、陜西和上海等，這些特殊地質環境的存在，對于礦產資源開發而言，特別是礦山井下空間資源的開發與利用，成為礦山安全發展的威脅與隱患[1]。

1 特殊地質條件下礦產資源開發引發的地質災害問題

在特殊地質條件下進行礦產資源開發利用引發的地質災害具有突發性和脆弱性的特征，很容易受到人為因素、外動力的影響，發生地面塌陷。另外特殊地質環境下存在各種不良地質現象，尤其是在礦山井下空間開發建設時，會經常性出現暗河、溶洞、溶槽、溶溝，從而影響到整體進度，輕則影響機械設備，重責造成人員傷亡。

在特殊地質礦山中，武漢地區最具有代表性，由于地理位置比較特殊，地處鄂東丘陵山地與江漢平原交接地，加上礦山開挖工程活動和長江水位波動的影響，導致地面塌陷事故頻繁發生。在湖北礦山開發利用過程中，大部分已建和在建的礦井都在一定程度上受到地質環境的影響，從而影響到井下生產安全。當然在廣州、長沙、深圳等地均受到同樣問題的影響，為礦山井下資源開發利用帶來一定的挑戰。

2 特殊地質條件下礦山井下資源開發利用避免引發地質災害的實施方案

從我國科研工作者的研究內容和成果來看，在避免地質災害發生方面也取得了一定成果，尤其是地下水的遷移變化規律和地面塌陷的力學機制。但是由于不同地區地質條件有所差異，相關檢測技術還不夠成熟，檢測難度系數大，同時缺乏系統性研究，對地質災害防治技術，尚未建立安全評估方法體系，因此當下需要重點解決關鍵科學技術，具體如下：

2.1 礦山井下空間工程

建立安全評價方法體系；建立地基防治關鍵技術，建立地基穩定性評價方法；建立地面塌陷的力學預防機制。

2.2 技術

研發特殊地質區域地下水監測技術和動態模擬技術；研發全新物探技術；研發三維地質建模技術。

2.3 地面塌陷

建立易發性評價理論與方法體系；建立危險性評價理論與方法體系。

3 礦產資源開采引發的活動斷裂

所謂的活動斷裂是指第四紀以來一直處于活動狀態的地質，在未來很可能繼續活動的斷層或者是斷裂。由于我國地理位置比較特殊，是一個地震多發國家，我國有20多個礦井處于活動斷裂地帶，而地震發生根源是活斷層的活動，且主要分布在活斷層帶內。活斷層一旦發生地震，就會造成極為強烈的破壞性，嚴重情況下會導致礦井坍塌，并帶來嚴重的生命財產損失。

3.1 礦產資源開發過程中出現活動斷裂的影響

我國對活動斷裂的研究時間比較晚，隨著地球化學、GIS、GPS、無人機等一些新技術的出現和應用，實現了活斷層監測水平的提升。從目前對礦井活斷層的研究狀況來看，主要以活斷層對道路的影響機制、震后地震地質災害調查與評價、斷裂破裂擴展機制、地震危險性評價和礦井活斷層的探測為主，卻由于受到監測技術的限制，導致礦山井下資源開發利用缺乏前瞻性[3]。

目前我國在礦山井下資源開發利用中，對引發活動斷裂研究較少，針對活斷層問題主要以超挖設計、柔性連接、分段鉸接、隔振消能、圍巖加固為主。

活動斷裂地質一旦發生錯動，將會產生地表位錯和大地震，嚴重情況下可毀一座城，所以對礦井防震減災來說特別重要，礦山井下資源開發利用進行中出現活動斷裂需要重點關注的問題。

3.2 礦山井下資源開發利用中避免出現活動斷裂措施

在地質復雜、強干擾的活動斷裂層中，必須要突破礦井活斷層的識別、精準探測、監督、危險評估等方面技術的限制，準確地說包括以下幾個方面：①實現活斷層有效的探測和精確定位，具體包括斷層的長度、寬度、產狀和具體的位置；②活斷層的活動性評價；③活斷層在發生地震的情況下對地下空間工程的破壞程度；④活動斷層地質、地表影響范圍；⑤建立活動斷裂場地抗震安全性評價方法體系；⑥建立各種地震響應、防災減災和應急預警機制。

4 地裂縫出現所引發的地質災害問題

在全球范圍內我國是一個地裂縫嚴重的國家之一，有19個省處于地裂縫地帶，一旦發生嚴重的地裂縫將會帶來嚴重的經濟損失，其中比較嚴重的省份有：江蘇、山西、陜西北京，最為嚴重的省份是陜西[4]。地裂縫對礦井的影響主要崩塌、滑坡、泥石流等，給礦山井下資源開發利用帶來嚴重的安全威脅。

4.1 地裂縫對礦產資源開發的影響

地裂縫的廣泛分布，對我國礦山井下資源開發利用來說，尤其是礦井的建設，帶來重大的挑戰和嚴重的安全隱患。雖然我國在地裂縫的勘探和調查評價工作方面投入了大量的人力、物力和技術設備，并取得一定的成果，但是研究內容主要以宏觀定性為主，包括防治措施、成因機理、分布發育特征、地表調查等等，而對于相關監測技術和探測技術方面卻表現出明顯的不足之處，相關防災減災技術部完善，無法為礦產資源開發利用提供相應的理論支撐。另外地下空間工程種類較多，地裂縫具有典型的地域性，不同地區有不同的地裂縫特征，所以在關鍵科學技術上也面臨一定的問題。

4.2 避免地裂縫災害的解決方案

目前對地裂縫災害防治已經擁有相對成熟的防治措施，但是在關鍵技術上存在明顯的不足，所以要從以下幾個方面進行解決：①提高地裂縫探測技術的抗干擾、高可靠度、高精度；②開發并完善相關新技術實現對隱伏地裂縫的科學合理判別；③開展礦井地裂長期監測工作；④建立地裂縫活動的安全預警和高精度監測機制；⑤建立一套完整的評價指標體系和安全判據；⑥有效設防地下空間工程與地裂縫兩者之間相互作用力學機制；⑦開展系統的防治關鍵技術研究。

5 礦山不合理開采引發的地面沉降

目前，我國大部分礦山處于地面沉降區域內，主要原因在于不合理開采地下水導致，故我國是世界上地面沉降最嚴重的國家之一。

地面沉降主要分布在河谷平原和山谷盆地、東南沿海平原、黃淮海平原和松嫩平原以及長江三角洲。其中最為嚴重的地區是汾渭盆地、華北平原和長三角地區。

地面沉降會導致風暴潮災害加劇、洪澇、井管抬升報廢、地下管道破損等各種問題，因此要高度重視地面沉降問題。地面沉降主要表現在恢復難度系數大、防治難度大、影響范圍廣，對礦產資源開發利用而言，危害巨大，所以在礦產資源的開發利用中，必須要充分考慮地面沉降災害問題。

5.1 地面沉降地質災害的具體研究方向

為了滿足礦山地下空間資源開發利用發需求，我國政府高度重視地面沉降災害問題，并投入了大量的人力和物力對地面沉降進行全面的勘查和監測。

從地面沉降的調查和監測結果來看，基本上已經掌握我國各個礦山地面沉降的發展規律和分布特征，并開展大量的試驗和理論研究工作，成果明顯可觀。但是研究方向主要以地面沉降發生機理和監測等方面的研究，卻沒有形成系統的檢測，也沒有建立合適的地面沉降預測模型，加上相關探測新技術和監測新技術的缺陷，無法為礦產資源開采提供有效幫助。

5.2 因礦產資源開采出現地面沉降問題的防治措施

在地面沉降地質災害防治措施上，我國主要以動態監測地面沉降和地下水、調整含水層開采層次、減少地下水開采量、相關法律法規和政策保障為主。但是對于礦企而言，目前現有的防治措施根本無法有效保障礦產資源開發利用，所以必須要從以下幾個方面進行解決：①加大地面沉降精細化檢測技術研究力度；②研究礦井重點點狀工程的互饋作用機制，并提出具體的防治關鍵技術；③基于地面沉降環境，形成一套完整的風險評估理論方法；④建立科學合理的地面沉降預測模型；⑤大力開發地下水動態變化監測、探測技術。

6 結語

綜上所述，我國是一個地質環境復雜的國家，特殊地質的存在嚴重影響到我國礦產資源開發利用，為了滿足我國“三深”國家戰略的實施與推進，本文從活動斷裂、地裂縫和地面沉降等方面進行詳細的分析，合理開發礦產資源，避免地質災害頻繁發生。