礦山開采區發生地質災害的誘因及治理方案研究

翟克禮

（中國建筑材料工業地質勘查中心遼寧總隊，遼寧 沈陽 110004）

很多礦山開采有關的文獻資料都會與地質災害相關聯，這是因為礦山開采區總是會因為種種地質原因發生地質災害，導致礦山周邊的居民點或者正在礦山內部工作的人員受到傷害[1]。想要避免這類地質災害，就需要徹底分析礦山開采區的地質特征，控制礦區開采的地質風險，清除不穩定的地質結構，保護礦區工作人員的安全，是礦山周邊居民點的人民不再受到生命危險和財產損失的威脅。基于此，本文對礦山開采區發生地質災害的誘因進行研究，分析這些誘因會導致的地質災害，并提出地質災害的治理方案。

1 礦山開采區發生地質災害的誘因研究

1.1 地下水徑流變化研究

礦山的開采通常會挖掘到地底，因此通常都會影響到地下水的流動。由于每個礦區的礦層組成成分都不相同，但是在地下通常都能發揮隔水的作用，因此想要安全地開采地下的礦產，就需要在開采礦產之前將地下水完全抽干，只有這樣才能使礦物開采的過程順利進行。伴隨著礦產的不斷開采，地下水上下兩側的隔離物質在不斷減少，與之對應的，地下能夠靈活運轉的空間越來越寬闊，此時的水層和礦物層就會之間融合到一起。一直到礦山開采的最后，各類會產生劇烈爆炸的操作會給礦山地下帶來巨大的動能，導致地下水流動的不穩定，這樣劇烈的操作很可能會導致礦區頂板出現結構性裂縫，有些地區會出現塌陷現象[2]。大量的地下水會排除掉隔離帶的阻隔作用，融入礦洞內，淹沒礦區。地下水的變動會同時造成地表水流的變化，礦物開采時的基巖裂縫不僅不會出現壓力就近排放的特性，反而會由原本的向河道排水轉變為向礦洞排水。這樣一來，河道內的水流沒有了來源，徑流量會隨之減少。在礦區開采越來越深入之后，礦洞內部對地下水的推動力和阻隔壓力越來越小，一些地表徑流量較小的河流甚至會出現斷流的現象。

1.2 地表壓力失衡研究

當前我國開采礦山的方式絕大多數都會采用長壁式采礦法。由于礦產都是深藏在山體內或地下，所以在開采的過程中會挖掘地表的土壤并將多余的土壤覆蓋在周邊地表之上[3]。這樣就會導致地表周邊松散層土壤的厚度不斷增加，壓力的失衡使得地表更容易出現裂縫，礦區內部出現采空塌陷的概率也會隨之增加。例如我國東部地區的一些煤礦產區內，地下埋藏著充足的水資源，地表水位也達到了平均水準線以上，這種情況下出現壓力失衡現象會直接使得該礦區的地表水形成一個湖泊。但是對于一些水資源較為稀缺的區域，如西北地區，在礦區周邊造成地表壓力失衡現象，使水資源匱乏現象進一步加深，地表裂縫更加明顯。經過大數據分析可以得知，我國礦區周邊大多數的地面裂縫和塌陷，都是因為這些隨意堆積土壤，從而造成地表壓力失衡導致的。而且這些塌陷地區中耕地區的面積占比在43%以上，給人民的生活和經濟的發展造成了嚴重的影響。并且在工業化背景下，金屬以及煤炭的礦產資源需求量不斷增加，礦產資源的開采量也在逐年增大，因此導致礦山開采區的地面裂縫和塌陷問題日益嚴重。除此之外，這些問題的出現還會造成一系列的生態環境問題，導致自然環境的失調。

1.3 礦山開采的廢物污染大氣環境

在礦山開采的過程中，經常會出現一些比較常見的固體廢物，如果這些固體廢物沒有得到及時妥善的處理，而是隨意丟棄在礦山周圍，就會給礦山開采區周邊的自然環境帶來極大的壓力[4]。同時有一些礦山開采過程中會使用火藥等化學用品，這些化學藥品有時會排放出諸如，二氧化硫、一氧化碳等有毒氣體，這些有毒氣體飄散在大氣中與水蒸氣相結合，到了夏季就會隨著雨水的沖刷降落到地面。這些有毒物質一旦滲入入土壤中，就會影響到該地區大片環境生物的生理健康，不但會出現植物大面積死亡的情況，還會使周邊的動物因飲用水不潔而生病或死亡。這樣一來，整片礦山開采區的生態環境都會遭到破壞，土壤因生態環境的不協調而逐漸疏松，河道周邊的泥土會漸漸形成淤泥，流入附近的河流或湖泊中。長此以往，河道的河床漸漸抬升，整片區域的抗洪能力就會逐年下降。此時，一旦遇到暴雨、臺風等大范圍降雨的自然天氣，礦山開采區就很容易形成泥石流等地質災害，礦山周邊的居民就會因此受到生命的威脅。

2 礦山開采誘發地質災害類型介紹

礦山開采區發生的地質災害又被稱為礦井地質災害或者采礦帶地質災害，絕大多數礦山地質災害都是由上述三個原因共同造成的。

2.1 礦山坍塌事故

礦山坍塌事故是所有礦山地質災害中最常見的一種，也是地質災害發生時，可能會對礦山開采地帶工作人員造成傷害最大的一種。礦山坍塌事故的主要表現形式是礦洞內巖石土壤的坍塌， 礦山開發過程中，經常會破壞當地的地質結構，進而造成礦山表面巖石脫落、地層陷落等問題[5]。能形成礦脈的山區內部，巖石層和軟弱夾層的中間結構存在補位缺失問題，因此這片穩定性較差的區域，就成為了礦山坍塌事故的主要發生場所。而且由于巖石層和軟弱夾層在礦山開采區普遍存在，礦山坍塌事故發生的地點就具備十分隨機的特性，因此礦山開采區的任意地點都可能面臨著礦山坍塌事故的發生。

2.2 泥石流

泥石流通常是因為礦山開采過程中出產的廢物大量污染環境而導致的，通常會造成礦山開采區外部溝谷縱橫，丘壑連綿。而在這樣特殊的地理環境下，一旦發生暴雨、臺風等天氣，就會直接導致水流沖擊泥沙從高處落下，形成特殊的洪流，也就是泥石流。通常只會發生在水土流失較為嚴重的區域，而且其地下的巖石層與地上的土壤層都受到了侵蝕，因此地表的植被都遭到了不同程度地破壞[6]。一旦該區域的生態環境受到了損害，發生泥石流的可能性就會大大增加。另外，礦山開采區開采出來的土壤、廢渣、碎石等物質如果大范圍堆積在礦山周邊，很可能會在泥石流發生的時候增大泥石流的威力與流速。礦山地區發生的泥石流災害，不但會對礦山內部的工作人員造成生命威脅，還會影響到礦山周邊村鎮中人們的正常生活。

2.3 采空區塌陷

礦山開采區塌陷與礦山坍塌不同，通常是指由于礦山開發過程中，地下的礦產資源被透支性開采，以至于地下的巖石洞壁出現了虛空的現象。當這種虛空現象形成一定的規模以后，地面的結構就會經常出現礦山開采區塌陷現象。想要造成這種類型的塌陷，就需要在礦山開采時采取空場法或崩落法來進行開采工作。因此，若是沒有在開采礦山礦產時及時填充被挖空的區域，該片區域就會經常發生礦山開采區塌陷事故。一旦礦山開采區塌陷，不但會導致地面的建筑和道路變形損壞，嚴重時期甚至會造成山體滑移。另外，上文中的礦山坍塌事故也多半是由于礦山開采區塌陷而導致的。能夠影響到礦山開采區塌陷的因素可以分為人為因素或自然因素，其中人為因素多半是處于礦山開采技術或工作人員操作不當，而自然因素則多半是因為當地的地質結構易發生地震等。

2.4 崩塌滑坡事故

如果礦山開采區發生了采空區塌陷現象，那么該片區域就很有可能發生崩塌滑坡事故。這種類型的災害可能發生的地點范圍十分廣泛，無論是在露天的開采區還是深藏在井下或礦山內部的開采區都有可能會發生，只是具體的表現形式會不同。露天礦物開采區的崩塌滑坡事故主要表現為礦物帶邊坡滑落，而深藏在井下或礦山內部的開采區發生崩塌滑落事故主要表現形式是地表塌陷和崩塌也就是采空區塌陷。一般情況下，深藏在井下或礦山內部的開采區發生崩塌滑落事故，所能造成的影響比露天開采區的崩塌滑坡事故更大，其造成的經濟損失也有很大的差別。

3 礦山地質災害的治理方案研究

3.1 礦山坍塌事故治理措施研究

在治理礦山坍塌事故的過程中，首先需要對礦山開采區的地質結構進行一個詳細的統計，并結合礦山開采的計劃和施工進度，分析該地區的地下孔洞分布，找到礦山坍塌的規律，避免礦山坍塌對周邊居民的日常生活造成更大的不良影響。關于這一點，不同的礦山開采區有不同地質環境以及其具體的分析方法，導致相應的沉陷程度也有所差異。因此在實際的統計中，每個不同的礦山都需要通過具體的觀測來測量礦山的坍塌數據，之后再由負責分析工作的人員對測量結果進行研究，總結出礦山坍塌的規律，以便為該地區的礦山坍塌地質災害提前做好預防工作。除此之外，還可以通過對礦區坍塌事故發生頻率的了解，找到礦山坍塌的根本原因，進而采取有效的措施對其進行預防。

3.2 泥石流事故治理措施研究

想要治理泥石流事故，就需要從礦山周邊地區的環境保護入手。無論是大氣的環境保護還是水資源或制備的環境保護，都需要嚴謹的處理。礦山開采區內在很多時候都會有廢棄物的堆積，這些礦區開采造成的污染不但會影響水源、土壤，還很可能會導致大氣環境的惡化。這樣的環境惡化會增大水土流失的幾率，從而造成泥石流事故[7]。此時就需要從環境治理的角度出發，將廢棄的礦物再利用，通過植樹造林等方式解決水土流失，開挖河道，降低河床的高度，防止洪水等事故發生。除此以外，還需要提前做好環境進一步惡化的防治工作，從開源以及節流的雙重角度考慮。

3.3 采空區塌陷治理措施研究

對于采空區塌陷的治理問題，相關的礦區工作人員或者環境治理人員最應該做的就是提前防探工作。各礦區的地質結構是不同的，因此采空區內發生塌陷事故的原因也各不相同。想要治理采空區塌陷事故，就必須真正掌握該礦區詳細的地質結構，了解各個礦區內構造帶斷裂的原因，對采空區發生塌陷的原因進行總結和分析，以便能夠提前有針對性地預防和填坑[8]。另外，由于地下水的影響，一些已經發生了塌陷的采空區已經被地下水填充，此時還需要注意及時進行疏水處理。而想要解決地下水壓的問題，就要及時地采取降壓措施，迅速排水，從而達到從源頭降低水壓的目的，有效地防止采空區內的地質塌陷導致的地下水蔓延污染。

3.4 崩塌滑坡治理措施研究

礦山開采區崩塌滑坡事故是礦區開采過程中最常見的地質災害，對于被破壞得較為嚴重的地區，可以通過填土的方式補救，并使用大型機械將該區域的土壤壓實。而如果是被破壞得較輕微的區域則可以不去處理，等待時間的自然修復。

3 結束語

綜上所述，礦山開采區內很容易出現各種地質問題，造成人員傷亡或財產損失。這些地質災害多半是由于地下水徑流變化、礦物開采廢料造成的環境污染或者地表壓力失衡等問題導致的。通過科學的方法找到解決這些地質災害的方法，能夠對礦山開采區周邊的村鎮或者礦區工作人員的生命和財產安全帶來正面的影響。