礦山地質災害風險評價及防治措施

王 明，李 廣

（湖南省核工業地質局三一一大隊，甘肅 蘭州 730000）

當前我國礦山開采工作實施規模正在不斷擴張，很多地區都在進行大規模的礦山開采工作，進一步提高我國礦產資源的開發工作效率，同時推動整個社會經濟的快速向前發展。但是由于礦山開發工作過程中，所涉及到的地質條件類型相對比較復雜，并且經常會產生各種礦山地質災害問題，對整個礦山開采工作產生了較大的安全影響。礦山地質災害問題的產生，主要是因為某些地區礦山開發程度過大，造成礦山生態地質環境惡化，進而產生各種不同類型的礦山地質災害問題。其中，主要包含地質崩塌、地質滑坡、泥石流、地面沉降以及地面裂縫等各種災害問題。在近幾年的發展過程中，隨著我國礦產資源的開發工作力度不斷上漲，礦山地質災害的發生頻率也在日漸上升，尤其是針對地下礦山開采工作，對采礦工作人員以及周圍居民到生命安全造成了嚴重的威脅。因此，需要針對礦山地質災害風險問題展開全面評價和分析，采取針對性的防治工作策略保證礦山開采工作的安全性，最大限度上防止礦山地質災害問題的產生。

1 礦山基本概況

湖南省礦產資源含量比較豐富，現已發現各類礦產資源120多種，已經探明的礦產資源有83種，探明礦產地1196處，發現各類礦藏礦點6000多處。礦產資源的保有量位于全國首位的有8種，位居前5位的有34種。本文針對其中一處鐵礦礦山地質條件展開相關分析和研究，鐵礦區的開采面積為15.56km2。該鐵礦區在開采工作方式上屬于地下連續性開采，鐵產資源可開采標高為400m~750m屬于小型礦山結構。針對本次礦山開發工作展開全面分析和研究，結合當地區域的地質條件、環境情況展開地質災害風險評價工作和分析，同時提出針對性的防治工作策略來加以保障。

2 礦山地質環境概況分析

2.1 氣象水文條件

本次礦區開采所處地區為亞熱帶季風性濕潤氣候，常年氣候條件比較溫和，每年平均氣溫在16.5℃左右，陽光充沛年平均日照量可以達到1305.5H，常年降雨量充沛，每年平均降雨量可以達到1866mm。整個礦區相對高差較大，地表位置溝谷發育完全，較長的溝谷地帶當中只存在少量的溪水，干旱季節常年會出現斷流問題，雨季和發洪水過程中水體的排放速度相對較快，并且直接排放到周圍的河流當中[1]。

2.2 地形地貌條件

本次礦區位于構造波石地貌區域，屬于中低山地貌區域，礦山地貌類型構成比較單一，并且整體地勢條件表現為西高東低。該區域內部海拔的標高范圍在756.5m~400m之間，相對高差范圍在395.5m之間，自然坡度角范圍在30°~45°之間，局部較陡的位置可以達到50°，整體的地形起伏變化相對較大，同時山體內部局部巖體裸露植被覆蓋率大約為92.6%。

3 礦山地質災害預測評估分析

3.1 地質崩塌和滑坡地質災害

在本次礦山開采區域范圍內，結合礦區開采工作的地質條件情況，在洞口處山坡自然角范圍在30°~45°之間，后緣山坡高度相對較大，在前期的礦山開采過程中形成了一處寬度，大約在3m~6m，高度范圍在3m~8m，自然坡角范圍在70°~86°的巖土質邊坡條件。在礦山開采工作中，通過人工切割形成坡形較陡的臨空面結構，并且后緣山坡較多、高度相對較大，同時在自身的重應力、礦山開發工作過程中的施工機械振動、爆破作業等各項因素影響條件下會引發地質崩塌、地質滑坡等各種地質災害問題，并且實際的崩塌規模小于150m3。因為在礦山開采工作中相關工作人員需要操作機器設備頻繁進出洞口，崩塌、滑坡地質災害問題如果產生會對采礦設備以及工作人員的安全造成重大影響，直接影響到整個采礦作業的順利進行，如圖1，因此，需要對采礦區域洞口邊坡位置，可能產生的地質崩塌和滑坡地質災害問題進行全面預測，并且將其有效劃分為中等風險、危害程度中等危險性中等。

圖1 礦山開挖

3.2 采礦區域廢渣廠和表土堆放影響

采礦區域廢渣廠和表土堆放廠建設工作，可能產生的地質崩塌滑坡地質災害。在本次礦產開采工作過程中，廢渣場表土堆放廠將會形成高度范圍在1~3m坡度角范圍，在40°~60°之間，體積大小大約在3700m2的礦渣堆積體，主要是通過礦山開采工作當中形成的大量廢渣和土石材料所構成。上述邊坡體結構穩定性相對較差，在受到外部降雨,、機械振動等作用條件下，很容易產生地質崩塌和地質滑坡等各種災害問題，對周圍區域的工作人員、運輸車輛以及各種采礦機械設備等都會造成不同程度的影響。鑒于上述問題并不會形成更大的堆積體，因此預測上述區段引發地質崩塌、地質滑坡的可能性為中等危害程度較小、危險性較小[2]。

3.3 泥石流災害

本次礦產資源開采區域全年降雨量充沛，同時地形條件起伏比較明顯、坡度相對較大、溝谷深度較深，外加上殘坡基層相對比較松散，具備產生泥石流到環境地質條件。在修建礦山及其相關配套設施過程中，表土層和開拓土層以及采礦工作過程中所形成的廢渣，在洞口位置的斜坡以及沖溝區域大量堆積，堆積體的坡度相對較陡，通常范圍保持在35°~45°之間外，加上廢渣堆積體的整體結構構成相對比較松散穩定、系數偏低、防沖刷能力相對較弱，為泥石流災害的產生提供了必要的條件。因此，在遇到外部環境產生強降雨天氣環境下，地下排泄區域的地下水整體排量增大，空氣、水體壓力進一步增強，地面山洪持續爆發，在地表水的沖刷以及地下水的快速滲透條件下，可能會造成堆放的堆積體積不飽和和產生流動，進而會引發比較嚴重的泥石流地質災害問題。泥石流地質災害問題的產生，會對當地區域的水土資源以及生態環境造成非常嚴重的影響，會對河流形成嚴重的堵塞與污染，破壞人們的居住環境，并且也會對附近居民以及交通通行安全造成非常嚴重的影響。預測本次開采工作過程中引發泥石流，地質災害問題的可能性為中等，危害程度為中等，危險性為中等[3]。

3.4 采空區域的地面塌陷問題

隨著礦山開采工作的不斷進行，礦山內部將會逐漸形成一定的采空區域，為不穩定性巖體提供出了重要的臨空面，礦區上部結構的巖石條件受力平衡會受到破壞，同時在重力作用條件下，礦體上方的地表巖層土體結構可能會出現向下陷落問題，進而引發采空區域地面產生嚴重塌陷情況。如圖2，為了實現更加客觀的評估采空區域地面產生塌陷問題的影響程度，相關工作人員，通過對采空區域的跨落帶高度、導水縫隙帶高度進行全面估算和分析，所得出的結果為采空區域的地表塌陷評價工作提供出了必要的參照和基礎。通過全面預測和分析得出本次采礦活動地帶引發采空區域地面塌陷問題的可能性相對較小、危害程度較低、危險性較小。

圖2 地面塌陷問題

4 礦山地質災害防治工作策略

有效結合本次礦山開采工作的實際情況，結合當地區域的地質條件特點，針對不同類型的地質災害問題，采取針對性的防治策略具體如下。

4.1 崩塌滑坡地質災害防治策略

在容易產生地質滑坡和崩塌的洞口位置，對邊坡的危險巖石條件進行有效清理，并且直接運輸到廢渣場當中進行設防。通過使用混凝土支護洞口的方法，有效保證整個洞口結構的安全性和穩定性。針對本次礦體結構展開重點防治工作，開采標高和當地侵蝕到基準面之間保持接近，同時支護平洞口范圍以內10m地段，剩余支護洞口范圍內5m地段。砌筑墻體的厚度為0.3m，洞口上部寬度為2.5m，下部寬度為2.4m，高度為2m[4]。

4.2 廢渣場和表土堆放場邊坡加固處理

在廢渣場和表土堆放場邊坡加固處理工作中，在采礦活動的陸續進行，廢渣的產生量逐漸上升，適當的擴大廢渣場面積，有效減小廢渣堆積的高度，以此進一步減緩廢渣場的坡度大小。

4.3 泥石流地質災害防治工作策略

在廢渣場和表土堆放場的下游破角位置修建攔渣墻結構，同時墻體頂部修建排水溝，閉坑之后對于其中剩余的廢渣進行徹底清理，同時進行植物固化處理，有效減少可流動性的廢渣總量，切斷泥石流地質災害問題的產生根源，避免泥石流地質災害問題，對整個礦區開采工作形成不良影響[5]。

4.4 采空區與地面下沉防治工作策略

對礦山地下采空區域進行充分填充，以此來有效保證內部不會存在大面積的臺空現象，同時在洞口位置修建，厚度為1m的漿砌石墻進行封堵處理，封堵工作完成之后需要在洞口邊坡上下位置各種植一排爬山虎，同時通過使用各種監測手段以及警示策略，對預測地面產生沉陷范圍進行全面監測和控制，進一步提高采空區域的地面塌陷程度。

5 結語

綜上所述，我國礦山種類相對比較復雜，分布地區較廣、規模偏小、基礎穩定性相對較差，在礦山開采工作過程中，由于受到技術管理以及經濟效益等多方面因素的影響，在礦產資源的開發工作中，所產生的各種安全隱患問題非常嚴重，地質災害問題會頻頻出現。而礦山地質災害問題對人們的生命財產安全造成直接威脅，同時也直接影響到整個社會的長遠可持續性發展。因此，需要在礦山開采工作的過程中，針對礦山地質條件災害問題展開全面評估和分析，并且根據不同類型的地質災害問題，提出針對性的防治工作策略，最大限度上消除和減少不必要的地質災害問題出現，保證整個礦山開采工作的安全性和穩定性。