礦山地質災害研究與防治探討

饒西安

（貴州省地質環境監測院，貴州 貴陽 550001）

由于當時中國人口眾多，為了有效保證本國能源儲備的持續充足和穩定，促進資源市場的健康發展，中國各地化石能源的過度開發項目不斷增加，科學可控的資源開發戰略規劃沒有按計劃實施，不僅對周邊自然生態環境質量造成了巨大的潛在不利經濟影響，而且嚴重影響和破壞了礦區自然生態安全平衡，造成了大量且類型多樣的危險礦山地質災害。近年來，雖然我國礦業企業近年來更加重視新能源的利用和開發，加大了對礦山資金、科技和各類專業采礦人才的智力投入，以預防各種地質災害的發生，進行了深入研究，對礦山地質災害現象進行了全面細致的科學研究和實地調查，并逐步采取和實施了各種相應的科學地質災害防治措施，但理論仍需不斷發展和完善。因此，本文的主要研究方向對我們今后探索礦山地質災害分類及有效防治措施具有重要意義[1]。

1 礦山地質自然災害的危害

在中國，許多房屋和建筑物的破壞仍然是一種較大的地質災害，數量相對較多。雖然我們無法進行全面統計，但我國沿海城市每年發生的礦山地質災害已達150萬平方米左右。沿海地區還主要包括一些城市中心區、許多農村社區和許多城鎮，尤其是中國的長江三角洲。此外，在嚴重的礦山地質災害的共同影響下，大面積的地面遭到破壞，周圍許多房屋倒塌。一些社區居民甚至不得不搬遷甚至重建家園。例如，2013年，四川省云南省鎮雄縣的山體滑坡導致32人當場死亡。雖然是在第一時間需要到達救援現場的區域，但由于滑坡地面的破壞，他們的房屋幾乎被摧毀，導致現場嚴重坍塌，阻礙了應急救援，共有46人被埋，但如圖所示，其中32人沒有死亡，其他人受傷，國家急需資金幫助保護當地居民，并投入大量國家建設資金，給社會造成了巨大且嚴重的間接經濟損失。同時，也可以間接看出，礦山地質災害造成的巨大破壞及其程度，對災區社會生態和諧建設和國家社會發展建設具有重大而重要的積極影響[2]。

阻礙交通和限制旅游業的采礦地質通常位于山區。然而，影響西部山區交通道路堵塞現象的社會因素仍然比較多。在沒有發現大規模地質災害的地質作用條件下，道路不僅會被堵塞。同時，一些小型礦山可能位于高山甚至河流周圍。山路往往很容易被外力破壞。一旦山區發生重大地質災害，勢必進一步阻礙應急救援人員的行動。如果整個城市山區發生重大地質災害，部分既有地鐵線路將再次受到嚴重破壞。在未來，人們拯救自己生命或傷害他人的能力仍將受到很大影響。此外，一些偏遠山區也大力發展礦山旅游，其中還蘊藏著大量當地古代歷史非文化物質遺產，甚至還有大量獨特的歷史文化詞匯。在礦山地質災害對環境影響嚴重的背景下，避免對其生產造成嚴重影響。即使礦難沒有發生，也無法真正得到有效、安全的開發建設，這無疑將對當地整個農村的工業和經濟發展產生巨大而深遠的影響[3]。

2 礦山地質災害的類型

地下水水位綜合變化分析通過比較我國南北部分地區水文地質災害的發生情況，總結出特定類型地質災害可能的危害因素。在各種水文地質環境事件中，在造成各種自然災害破壞的同時，不僅可能引起各種地面沉降、周圍土壤液化等問題，甚至易造成熔巖崩塌。當然，這可能主要是由于一些人為的社會因素和其他人為的自然社會因素的間接影響。由人為因素和環境因素共同造成的地質災害的另一個更重要、更直接的影響和后果可能是，由于極其豐富和寶貴的天然優質地下水資源和環境，它們已經影響了當地大多數農村居民的生活，或者造成或被另一個大規模破壞性自然因素破壞或人為因素大規模、長期或過度開采這些優質地下水資源，造成當地大量優質珍貴地下水資源的嚴重污染和浪費，造成地面巖溶塌陷或沉降嚴重。自然或歷史因素對地層及其結果的主要影響可能主要是由于周圍地區海平面的持續上升，或該地區本身經常發生的一些小地震，導致地下水位問題。通過對我國城市地下水位快速變化可能造成的大面積潛在地質災害的對比研究，認為大規模超采開采地下水自然資源最終將產生嚴重影響，可能導致全國地下水位持續快速下降。當地面不能有效地承受壓力時，地面就會下沉。事實上，地面沉降的速度與地表水位下降速度成正比。當地下水位下降過快時，地面沉降的速度將大大加快。相反，土地不會下沉。此外，在軟砂嚴重液化的特定條件下，主要情況是指在地面振動應力的雙重影響下，軟土粉體與部分含水砂石顆粒同時發生嚴重液化。這主要是因為在振動過程中，水中砂的整體密實度會增加，水壓會增加。因此，當振動達到負載時，水壓將繼續升高。在一定程度上，被水飽和的沙子會形成液態。在不同性質的特殊地質環境的影響下，砂土水的最終液化速度可能完全不同，最終影響程度也會不同[4]。

巖土形態變化導致礦區地面塌陷嚴重的主要原因是，地下資源過度開采后，礦柱強度受到嚴重影響，礦山整體承壓后無法繼續支護，導致礦區塌陷。一些小煤礦的地表含有大量褐煤。一旦發生地面塌陷災害，煤炭資源塊體就會破碎，增加了大規模煤炭資源開采的作業難度。在小型礦區，礦藏通常隱藏在最深的礦區。然而，在露天開采建設過程中，如果發生大規模的礦山地質災害，礦石會受到大面積的礦山災害和事故的破壞和影響，礦塊會迅速被侵蝕和氧化，造成地表滑坡、泥石流、地質災害等嚴重的次生問題。這種極不科學合理的無序開采管理，也引發了礦山地質災害治理等一系列問題，對礦山周邊基礎設施條件和周邊自然環境造成了非常嚴重的影響。如果礦區發生地震，礦內礦石不僅會變形，地震的爆炸力還會引起礦體爆炸，影響周圍居民的生命安全[5]。

近年來，在加大深部礦產開發深度的過程中，開采深度不斷增加，導致了各種地質災害。目前，我國北方許多地下礦區的正常開采深度一般可達800米或以下，其中大部分含有大量金屬硫化物、磷酸鹽和許多非金屬礦物。這些高溫物質的大量積累會使地下礦山的正常內部環境溫度遠高于礦體的外部溫度。如果發生在地下采礦生產過程中，工人也容易同時受到地下礦山異常溫度和高溫的強烈影響，甚至受到外部某些腐蝕性化學品的腐蝕。在采礦施工過程中，經常發生礦工中毒、窒息或呼吸困難工人死亡等危險問題。此外，在露天礦區的露天開采和冶煉過程中，由于露天通風系統的影響，地下煤礦的內部環境空氣通常過于稀薄。在極高的溫度條件下，會突然產生煤礦瓦斯、爆炸煙塵等嚴重危害，甚至會對露天礦的安全造成大規模破壞。如果礦井釋放的有害能量達到一定限度，甚至可能引發大規模礦井火災。一般來說，礦區內蘊藏的大量礦產資源在其地下燃燒數百年甚至數千年，礦產資源儲量和地下能源被反復消耗。此外，當礦山周圍的地質環境和周圍氣候發生顯著變化時，地下礦山周圍的許多樹木、農作物和田地可能會受到更嚴重的影響，甚至進一步涉及礦山周圍的所有居民[6]。

誘發地震，是斷層錯層礦物在不受大規模人工開采直接破壞的前提下，由于礦區圍巖結構突然發生較大變化，圍巖自然分布不平衡造成的大氣環境會受到非常嚴重的破壞，這可能會導致淺層地震，地面一旦發生故障，會導致地面突然大斷層，這主要是由于損傷不良因素，淺層地震，盡管其震源深度往往是更深層次淺，但是地震仍然可以有其地質破壞力在一定范圍內。避免礦體在相對較小的地震烈度下開采也有可能導致礦體內部巖石圈能量不能平衡，地下開采的整體結構也可能造成嚴重的破壞，同時地面結構也可能可能發生一些嚴重的斷裂，整個礦區內地質構造也可能發生一定程度的異常變化，這必然會對礦區后續的地質礦產勘查、開發利用、保護和恢復產生嚴重影響。

3 礦山災害的成因及防治措施

（1）建立健全完整的礦業評價體系。采礦過程中存在一定的風險。為了充分了解礦山地質條件和周圍礦產環境，保護礦工的安全，必須事先充分了解礦山的基本地質條件和周圍環境。在實際開采過程中，礦山需要根據周邊資源環境的特點，采取一系列綜合安全恢復措施。開采結束后，建設單位需要根據本項目的實際開采工況，對后續項目的安全礦山保護與恢復措施方案進行綜合規劃評價和可行性設計。此外，應根據實際地形建立完善的評估體系，全面落實相關法律法規，并與簽訂相關施工協議的員工簽訂工傷賠償條款，以確保施工人員的人身安全和經濟利益，從而在礦區采礦工程中實現溫采，有效避免對礦區造成巨大破壞。

（2）隨著中國當前科學技術水平的不斷發展和提高，中國地下礦山勘探和開采管理技術結構逐步實現了全面優化。而且，通過各種科學技術的有效結合，在實際開采各種礦產儲量的生產活動過程中，不僅直接節約了國家大量浪費的人力物力資源的使用，同時也進一步保證了我國采礦工藝的嚴密性。在地質開采監測過程中，通過綜合運用新技術和現代地球化學技術進行了地質調查，通過監測全面了解了礦山的實際開采資源分布情況，對全市整體開采狀況進行了實時地質調查。如果礦區出現嚴重異常，監測站應及時采取相應措施疏散人員。生產勘探的地質調查和測量操作工作的整個過程和測量技術工作相關技術人員必須首先至少可以一定程度高于基本知識基本測繪人員專業素質培養條件和一些基本的測量專業技能，確保至少具備達到一定警惕性水平的能力，相應的保證書系統、及時、準確、全面地掌握與礦區勘探、采礦測量過程相關的基本實際情況。同時還提出，我國可以逐步研究或使用更先進的現代工程科學和技術或方法，盡快建立與大型礦山地質災害防治應急處理系統領域的應急救援或大規模采礦工程檢測和保護應急系統，避免地質災害在施工過程活動中，如采礦和施工活動中對當地生產的自然環境造成災害影響，對礦區和地質環境本身形成嚴重的潛在破壞性影響，實現了防治礦山工程隱患與有效保護地質環境之間的有效機制的完美有機結合，避免了礦山實際施工中出現的問題，在生產和生產經營活動過程中，礦山人員的實際傷亡有重大的危險和安全問題，并要做到可能需要采取措施，確保井下生產和礦山建設能夠順利、有效地完成，及時有效地采取防護措施，及時修復穩定安全礦區，避免誘發礦山地質災害。

（3）把握主次防護措施。礦區重點地質防治措施、國家法律法規和國家有關部門根據需要共同制定礦區各項相關安全管理制度。根據現有礦區的邊坡條件，在設計中合理利用相關安全參數數據，采取多種專業勘探和開采技術措施，對整個礦區進行全面的地質安全調查。對于一些瘋子和容易發生潛在地質災害的人，盡量避免在礦區內頻繁勘探和開采。礦區穩定性達到穩定恢復期指標后，方可組織安全活動。根據礦區地質災害現狀，主要危險因素為礦區地下水資源破壞。采礦前應做好相應的隧道開挖，并進行綜合排水設計，防止坑內涌水。在勘察過程中，還需要運用一些科學技術設置勘察點，并根據具體勘察情況，綜合總結資源，形成相應的報告，與有關地質專家進行綜合討論，并根據專業建議保護礦區，避免嚴重的采礦問題和地質災害。

綜合開采災害防治措施綜合開采工作全面正常開展后，需要對礦區周邊環境啟動全面合理的治理方案，并據此，在發生局部礦山地質塌陷和地面滑坡后，在相應位置開始修建邊坡護欄，以有效防止次生地質災害隱患的再次發生，次生地質災害將對整個礦區的景觀產生嚴重影響，要采取措施，及時有效地開展地質災害救援和治理活動，根據需要采取措施，對部分地質部位留下的地表礫石層和巖渣層進行全面、綜合的處理和清除，以切實避免嚴重水土流失災害的二次發生，對整個河流景觀和河流大氣景觀造成嚴重污染。此外，還希望可以盡快在道路護欄的一側重新設計一個相關的交通警示的標志，以防止一些居民的路過和發生事故的風險。

目前，關于其他的保障措施，很多巖溶礦區工程在開發進行實施過程管理中，缺乏施工單位相關作業人員全程的現場監督維護和現場管理，在進行山路、實施和隧道的開挖以及施工驗收的施工過程管理中，需要業主與各施工相關單位管理人員建立及時信息聯系，避免業主在進行挖掘爆破過程施工中意外損壞山體碎石，造成嚴重水土流失，發生區域性水土流失風險等突發地質災害，需要繼續加大撫育造林投入力度，為巖溶礦區環境的自然恢復保護打下更為良好穩定的環境基礎。

（4）加大對礦山地質災害防治的科研投入。科學技術在勘查災害防治中應發揮重要作用。企業應加大科技投入，國家應出臺相關政策，對參與科技創新的企業給予優惠補貼，提高自主創新能力和主觀能動性。要不斷創新礦區地質勘查方法和技術，提高勘查災害防治的科學水平，有效預測地質災害。對相關人員進行工作培訓，提高工作水平和工作意識;加強對科研人員的引進，制定一系列人才引進政策，吸引科研人員投入勘查災害防治。

4 結語

隨著一些礦產資源的開發和不斷開發利用，一些礦山地質災害的發生越來越頻繁，為了我們進一步的加強做好了一些相應地質災害產生的自我應急防護方面的處理措施就會更需要我們的對這些礦山地質災害現象產生原因的各種具體危害類型等來的進行的更加準確全面及時地的分析和判斷與的認識與了解，并會更需要的及時的采取的一些相應的科學地的自我安全與防范的處理與措施，避免讓這些礦山地質災害防治再次面臨出現問題。