礦山地質(zhì)災(zāi)害勘查方法與防治對(duì)策研究

王 凌

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心福建總隊(duì),福建 福州 350001)

0 前 言

為了進(jìn)一步提升礦山開采的安全質(zhì)量，需要進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害防治策略的優(yōu)化。地質(zhì)災(zāi)害防治策略不僅能夠控制地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的幾率，而且能夠提升礦山開采和環(huán)境保護(hù)工程的發(fā)展。因此，分析礦山開采過程中常見的地質(zhì)災(zāi)害類型，并建立在地質(zhì)災(zāi)害勘查方法的角度進(jìn)行分析，不僅是本文論述的重點(diǎn)，也是進(jìn)一步推進(jìn)礦山安全管理以及綠色礦山建設(shè)工程的重點(diǎn)研究課題。

1 礦山開采過程中的地質(zhì)災(zāi)害分析

綜合礦山開采過程中的地質(zhì)災(zāi)害類型來看，其類型和成因如表1所示。

表1 礦山地質(zhì)災(zāi)害的類型及成因

綜合礦山開采過程中的地質(zhì)災(zāi)害種類來看，不僅與施工期間的部分技術(shù)手段有直接的關(guān)聯(lián)，與整體地形結(jié)構(gòu)最原始的特點(diǎn)和外界環(huán)境影響因素也有一定的關(guān)系，塌陷、滑坡以及泥石流不僅會(huì)對(duì)整體的礦坑以及周邊環(huán)境造成惡劣影響，也會(huì)直接影響施工人員的生命及財(cái)產(chǎn)安全。另外，滑坡、泥石流往往伴隨著巖石體的破碎，侵占面積較大，會(huì)對(duì)周邊區(qū)域的環(huán)境以及人群造成直接影響，安全隱患極高，后續(xù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，可能會(huì)誘發(fā)其他的地質(zhì)災(zāi)害。

水土流失受到了自然植被環(huán)境以及自然天氣的影響，水土流失本身具有一定的可持續(xù)性特點(diǎn)，會(huì)跟隨環(huán)境地質(zhì)特征以及水文情況的變化而蔓延，而針對(duì)某些重金屬礦坑來講，污染物質(zhì)以及重金屬物質(zhì)會(huì)伴隨水土流失進(jìn)行遷移，會(huì)對(duì)周邊植被、生態(tài)圈以及人們的身體健康造成惡劣的影響。

因此，在礦坑開采的過程中落實(shí)地質(zhì)災(zāi)害勘查，并且制定防控對(duì)策，不僅是提升礦山開采有效性的主要途徑，而且是進(jìn)一步加強(qiáng)綠色礦產(chǎn)工程建設(shè)的手段。

2 礦山地質(zhì)災(zāi)害勘查技術(shù)體系

2.1 地球信息技術(shù)勘查

結(jié)合我國當(dāng)前礦山開采工程的實(shí)際應(yīng)用角度來看，地球信息技術(shù)綜合勘查法的應(yīng)用范圍較為廣泛，其中涉及到了多種細(xì)化技術(shù)體系，例如遙感技術(shù)、地理信息技術(shù)、全球定位技術(shù)等，這些技術(shù)體系能夠從多個(gè)層次以及多個(gè)角度實(shí)現(xiàn)礦山整體地質(zhì)的勘查和調(diào)研。

具體來講，遙感技術(shù)是建立在高層空間以及外太空電磁波的層面上，通過信息收集以及分類整理，了解整體地表的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，大部分的遙感技術(shù)往往可以通過遙感圖像的疊加，來將地理地貌反映出來，打造具有可視化和立體化的模型，主要應(yīng)用在礦山周邊地質(zhì)結(jié)構(gòu)分析以及地理地貌分析方面，同時(shí)也能夠了解在礦山開采過程中對(duì)周邊環(huán)境的具體影響以及破壞情況，反映出具有精準(zhǔn)性的地質(zhì)信息，能夠?yàn)榈刭|(zhì)災(zāi)害的防控工作提供依據(jù)。圖1為遙感技術(shù)下的泥石流監(jiān)測(cè)情況。

圖1 遙感技術(shù)下的泥石流監(jiān)測(cè)情況

全球定位技術(shù)主要是利用衛(wèi)星技術(shù)體系，將礦山不同位置的實(shí)際地質(zhì)信息以及曾經(jīng)發(fā)生過地質(zhì)災(zāi)害的位置凸顯出來。結(jié)合具體的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生位置，打造關(guān)聯(lián)性的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，根據(jù)地理位置的特點(diǎn)分析是否存在不穩(wěn)定的巖石結(jié)構(gòu)層，在進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害預(yù)控方面有著極好的應(yīng)用價(jià)值，也能夠助力實(shí)現(xiàn)高精準(zhǔn)的地質(zhì)災(zāi)害救援服務(wù)。

地理信息技術(shù)是建立在計(jì)算機(jī)軟件的基礎(chǔ)上處理礦山開采期間相關(guān)信息，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)進(jìn)行信息統(tǒng)計(jì)和研究，通過動(dòng)態(tài)模擬的方法，將地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的具體狀態(tài)以及危害顯示出來，提升礦山檢測(cè)的精準(zhǔn)性，同時(shí)建立在開采信息的角度，分析礦山開采不同階段面臨的不同風(fēng)險(xiǎn)因素，并進(jìn)行全面的防控。

2.2 物理層面勘查法

物理層面勘查法主要建立在高密度電阻率的基礎(chǔ)上，以視電阻率甄別以及瞬變電磁脈沖檢測(cè)為依據(jù)打造的淺層地震規(guī)律分析方法。這種分析方法的技術(shù)原理較為復(fù)雜，能夠在礦山的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生勘查以及防止地質(zhì)災(zāi)害方面起到較為精準(zhǔn)的作用。具體來講，高密度電阻率分析主要是建立在巖石本身的導(dǎo)電性差異角度進(jìn)行研究，能夠了解巖石的具體分化程度，分析礦山頂板的塌陷可能性。視電阻率甄別主要是結(jié)合礦區(qū)的填充物以及礦體的實(shí)際情況進(jìn)行分析，了解采空區(qū)域巖石結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及應(yīng)力極限值，能夠有效避免地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，從物理層面分析相關(guān)數(shù)據(jù)，落實(shí)好應(yīng)力的檢測(cè)，控制塌陷等情況的出現(xiàn)。

瞬變電磁檢測(cè)則是通過相關(guān)設(shè)備向地下發(fā)射脈沖磁場(chǎng)，分析脈沖磁場(chǎng)的實(shí)際渦流狀態(tài)，從而了解地下巖石結(jié)構(gòu)的相關(guān)信息，可以有效判斷巖石結(jié)構(gòu)是否松散、是否穩(wěn)定，從而為后續(xù)的一系列施工提供依據(jù)。

這一系列的技術(shù)體系都可以作為淺層地震規(guī)律研究的前提，分析地震波的具體傳播形態(tài)，了解巖石的實(shí)際性質(zhì)，可以實(shí)現(xiàn)前期的風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避，同時(shí)能夠制定具有針對(duì)性的防控方案。

2.3 水文及巖土力學(xué)勘查技術(shù)

水文及巖土力學(xué)勘查技術(shù)是建立在礦山周邊地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及水文條件的基礎(chǔ)上，分析水質(zhì)以及土壤成分，檢測(cè)是否存在廢棄物元素和重金屬元素，了解礦山地層結(jié)構(gòu)的具體滲透性，分析地下水位的高度，并且結(jié)合巖石本身的力學(xué)特征，了解巖層的具體拉張應(yīng)力，判斷是否容易出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害，為后期制定礦山支護(hù)工程以及防控工程提供依據(jù)。

3 礦山地質(zhì)災(zāi)害的防治策略

在進(jìn)行礦山地質(zhì)災(zāi)害預(yù)控的過程中，必須建立在勘查方法以及結(jié)果的角度，打造針對(duì)性的防治對(duì)策。這樣才能有效針對(duì)不同類型的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行防控和修復(fù)。相關(guān)的防治對(duì)策可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析。

3.1 加強(qiáng)統(tǒng)籌規(guī)劃的有效性

統(tǒng)籌規(guī)劃主要指的是在進(jìn)行礦山地質(zhì)分析的過程中，必須要全面地優(yōu)化技術(shù)體系的應(yīng)用方法，結(jié)合具體的礦山施工需求，打造完善的施工保障。尤其是針對(duì)前期地表環(huán)境的保護(hù)和調(diào)研來講，要強(qiáng)化水土流失、滑坡泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查力度，發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)隱患，制定管理和預(yù)防策略，采取謹(jǐn)慎的態(tài)度進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)研和控制，這樣才能為后續(xù)的一系列工作的開展奠定基礎(chǔ)。

3.2 落實(shí)好環(huán)境保護(hù)工作的創(chuàng)新

環(huán)境保護(hù)工作是礦山開采過程中必須要落實(shí)的首要任務(wù)，環(huán)境保護(hù)工作可以從水土流失、泥石流滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的角度進(jìn)行分析，了解不同地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生幾率，并且制定安全防控策略。例如加強(qiáng)礦山周邊的植被建設(shè)，增強(qiáng)植被覆蓋率，能夠有效防止表層裸露風(fēng)化土壤造成的滑坡以及泥石流問題。要加強(qiáng)施工期間的排水設(shè)施建設(shè)，落實(shí)好護(hù)坡工程，避免外界自然水文環(huán)境對(duì)工程造成影響。而這一系列的手段也能夠?qū)崿F(xiàn)礦山周邊環(huán)境保護(hù)，促進(jìn)自然資源的優(yōu)化發(fā)展。

3.3 落實(shí)好礦山治理與修復(fù)工程

為了進(jìn)一步提升礦山開采的社會(huì)效益以及經(jīng)濟(jì)效益，一定要建立在具體的地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及隱患的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)針對(duì)性防控，最重要的是要建立在環(huán)境發(fā)展需求的角度做好礦山治理。例如合理地制定渣土處理方案，在露天開采的過程中，加強(qiáng)對(duì)周邊環(huán)境的保護(hù)和修護(hù)，通過新型的技術(shù)體系，避免開采期間存在的粉塵污染以及重金屬元素污染，建立在地質(zhì)災(zāi)害防控的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)礦山經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的統(tǒng)一，這樣才能夠真正提升礦山的綜合效益體系，詳細(xì)的綜合效益管理結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 礦山綜合效益結(jié)構(gòu)

4 結(jié) 語

隨著我國技術(shù)體系的不斷優(yōu)化，當(dāng)前在礦山開采的過程中，為了進(jìn)一步提升開采工程的安全管理有效性，做好地質(zhì)災(zāi)害控制已經(jīng)成為了多方關(guān)注的重點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用的過程中，必須要結(jié)合礦山地質(zhì)災(zāi)害的具體類型，合理地選擇技術(shù)體系，做好技術(shù)的創(chuàng)新和優(yōu)化，加強(qiáng)對(duì)礦山工程的整體控制和細(xì)節(jié)管控，綜合技術(shù)體系、環(huán)保工程以及修復(fù)工程來實(shí)現(xiàn)礦山工程的綜合控制，這樣才能夠在杜絕地質(zhì)災(zāi)害的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)綠色礦山工程建設(shè)。

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