礦山工程地質勘查及地質災害治理對策研究

丁立勇

（寬城滿族自治縣自然資源和規劃局，河北 承德 067000）

在現代經濟的高速發展下，不論人們生活還是工業生產，這些對礦產的需求量都越來越大，所以針對此情況采礦企業對礦山開采的規模也會逐漸擴大。與此同時，如果采礦人員采用錯誤的開采方式，或者對地質勘查的不嚴謹，可能就會導致嚴重的地質災害現象，例如滑坡或者坍塌等現象，嚴重的話可能對采礦人員和周邊居民都會帶來危險。所以如果要避免開采礦山時的出現地質災害就需要在開采之前進行詳細的研究和數據調查，其中包括要勘測地質情況，要全面了解的當地的地質環境和自然環境，才可以對采礦時可能發生的地質災害提出相對有效的對策和預防措施，這樣采礦人員在采礦時就會盡可能地避免地質災害發生所帶來的威脅性。

1 礦山開采前的地質勘查基本內容

通常情況下，在構建礦山工程的項目之前，為了有效的保證開采礦山工作可以順利開展，就得對其進行科學合理的地質勘查工作。在進行地質勘查工作時，需要相關工作人員使用各種各樣的有針對性的先進科學的設備儀器來對當地礦山和周邊地質和地貌的基本情況來進行勘測，這樣就可以找出可能會導致地質災害的原因，接著根據其勘測結果來制定有效的預防或者應對地質災害的措施。礦山工程地質勘測的內容包括，第一步需要對礦山整體進行測量繪圖，這也是整個地質勘測最重要的環節，通過對整體的測繪才能保證之后的地質勘探工作能夠順利進行下去。第二步，就是使用鉆探﹑物探﹑井探等勘探方式來對礦山滑坡進行詳細勘探。第三步也是最后一步就是進行地下水位和流速來進行測量，還有對其礦山坡度表面的發生的位移現象來進行觀測與測量，這些是野外測試[1]。

2 礦山地質災害種類

2.1 由于巖土變形所帶來的地質災害

在采礦時，遇到由于巖土變形所導致的地質災害還是特別常見的。在巖土變形導致的地質災害有三種，第一種是在礦山開采過程中沒有科學挖掘，一味地憑感覺或者太看重礦產不顧其他，或者在一些地質條件平滑的地方，因為沒有及時回填采礦坑都會導致地表塌陷的災害。第二種在礦坑中可能會出現巖爆和在礦產邊緣會發生失衡現象。第三種是采礦企業發現礦產種類比較多且相對來說比較集中的采礦區域，可能會為了眼前利益對相關的采礦規定視若無睹，沒有用合理的方式方法來進行采礦，這樣在礦產開采作業時可能就會發生滑坡﹑泥石流等災害。特別是如果當地產生地殼運動時，就會使礦山周圍的巖石發生變形的可能，這樣在地殼運動力的作用下，礦區巖石就會出現爆裂的現象，在這個基礎上就可能會導致更嚴重的地質災害[2]。

2.2 地下水位變化帶來的災害

在礦區中的砂巖液化和地面沉降是因為地下水發生了水位方面的變化所造成的。礦物開采過程中水資源是必需品，特別是就地取材的地下水。這樣在開采地下水資源的時候就會發生地下水位下降，這樣就會出現地面沉降等問題。而且據科學研究表明，地面沉降和地下水位變化幾乎是成正比的關系。地下水位的升降還可能導致礦井突水，在礦山工程中礦坑突水也是比較常見的現象。而且它的危害性很大，又有很強的突然性讓人防不勝防。所以對礦山工程中的暗河和老窯以及采空區來說要進行位置勘查，需要對礦坑涌水有準確的預估，這樣避免大量的地下水涌進來。對采礦人員人身安全和工程效率方面都提供了保障[3]。

2.3 瓦斯爆炸

礦山開礦過程中如果在礦井里通風不佳，這樣瓦斯就會長期聚集在一起導致爆炸，其源頭礦產資源中的硫化石，當硫化石產生氧化反應時就會產生熱量，這時候如果瓦斯的濃度接近10%就會引起火災產生爆炸，會造成很嚴重的坑道塌陷以及人員傷亡。出現瓦斯爆炸后，這里特別注意工作人員需要重新再進行地質勘查[4]。

3 礦山工程地質災害特點

礦山工程地質災害和一般性的地質災害不一樣，區別如兩點，第一點是因為礦山工程地質災害危害程度高，分布范圍也廣。根據相關統計發現，我國有40個城市會受到礦山工程開采時導致的塌陷危害。而且礦山工程分布范圍大，在開采時會產生很多的廢渣和尾礦，這些都會造成一定程度的堆積。這樣會占用土地面積，更會浪費可利用土地面積。而且這個浪費程度也在與日俱增，對我國的地質環境和土地利用空間這兩個方面都會產生很不利的影響。第二個是因為在礦山工程中采礦時發生的地質災害有著復雜多樣的特點牽一發而動全身，只要在開采過程中稍有不慎就可能導致不同程度不同種類的地質災害。對治理礦山工程地質災害都會造成很大的阻礙和影響。

4 礦山地質勘查方法

礦山地質勘查有三種有效的方法，第一種是通過信息技術手段來勘測的這里面包括對地表各現象進行遠距離監控檢測的遙感技術（RS）﹑對地球空間信息進行分析和處理的地理信息系統（GIS）﹑通過衛星來無線電導航的全球定位系統（GPS）這些信息技術統稱為3S技術，來實現對空間信息的采集和處理以及分析的技術勘查。只要合理運用3S技術就可以對當地礦山的地形﹑地貌﹑曾經發生或者將來可能會發生的地質災害進行合理的全面了解以及掌握。一方面可以運用定位系統準確定位到災害發生的具體坐標，另一方面可以通過遠距離檢測（RS遙感技術）來分析當地發生的地質災害可能性，以及發生了會對當地區域或者當地居民帶來多嚴重的破壞影響。為后續工作順利開展提供準確的數據和參考依據。第二種是通過淺層地震法和高密度電阻率法來對其進行物理勘查。淺層地震法主要是在不同巖石上﹑不同土囊中的地震波傳播的速度情況來進行分析的，這種方法通常用于探測淺層次的地質情況，淺層地震波還包括反射波和折射波的應用。而高密度電阻率法導電的差異性來對礦山的巖石和土囊進行地質勘測[5]。在實際勘測情況下，需要相關專業工作人員對現場施加一個穩定的電流場，在這種電流下，就可以根據電流在不同物質的傳導性不同和分布不同，來對巖石和土囊來進行勘測。第三種環境化學勘查。此勘查法是為了了解礦區內部的空氣指數和環境污染情況也為了后期的采礦工作。是地質勘查過程中一個很重要的環節。環境對人的影響是非常大的，只有通過對當地環境的勘測來確定污染區域對當地居民的影響程度，從而為以后可能會發生的地質災害進行防控，在此之外，地球是否存在異常情況也可通過對礦山的環境勘測來檢測到，還對其他含有用礦物的礦床的尋找發揮著重要作用。

5 礦山工程地質勘查及地質災害治理對策

5.1 提高對礦山地質勘查的重視

態度是決定工作成果的關鍵，所以想要做好地質勘查工作就得重視起來，這就需要企業轉變自己對礦山開采的認知態度，要做好前期開展工作，例如要全面收集礦山地質和周邊水文的資源，還要對勘測設備做好定期的維護和檢查，這樣才能夠保證到勘測數據的精度[6]。更要重視相關人員的專業知識的培訓，在開采前要注重對其進行相關知識的培訓，這樣才能確保他們能夠正確完成勘測工作。

5.2 發揮災害防治自動化系統優勢

采用現代化的自動化科學技術對礦山地質災害的治療而言是非常有作用的，也是一種低投入，高回報的解決方案，這就需要構建包括GIS技術和巖土動量監測技術的自動化地質災害預警系統。工作人員通過收集和分析預警系統的數據情況來準備預防方案，應對可能會引發地質災害的各種各樣的因素。對地球空間信息進行分析和處理的地理信息系統（GIS）在自動化防治系統中也發揮了重要作用，所以要對礦產工程中發生過的各種地質災害要對其進行收集整理和分析。這樣才可以全面構建一個全方位和多層次的地質災害應急處理系統。在以后可能發生地質災害的時候，其就會迅速發出有效信息，比便于相關部門處理地質災害[7]。

5.3 加強礦山工程的邊坡穩定性

礦山開采區域地質的不穩定性是造成礦山工程地質災害的主要原因。尤其是礦山邊坡的穩定性是影響地質災害發生次數的主要因素。所以在對礦山工程進行地質災害治理的時候，采用排截水和護坡以及支護的方式，或者還可以設置相應的排水出口將地表水排出，除此之外還可以設置抗滑樁，通過這些方式來加強礦山工程邊坡的穩定性。

5.4 對采空區進行勘查

礦山的采空區是由天然地質運動或者人為挖掘在地表下面產生的“空洞”，具有隱伏性強和空間分布特征規律性差的特點，其形態有4種，第一種是上覆巖層的破壞具有明顯的垮落帶﹑斷裂帶﹑彎曲帶。長壁工作面全部垮落形成的采空區。第二種是工作面頂板只有部分下沉的回采工作面全部充填或者局部充填的采空區。第三種是頂板不垮落，過一段時間頂板形成不充分垮落的斷壁半垮落條帶回采工作面形成的采空區。第四種是頂板相當完整，煤層堅硬﹑采寬小﹑采留比小﹑煤柱可以形成長久性支撐的短壁非垮落條帶回采工作面所形成的采空區[8]。

如果在開采時，開采到礦山深部形成采空區，這樣就會失去原有地應力的平衡，會導致地質不穩定，還容易造成采空區的塌陷（見圖1）。就會發生礦山地質災害。也是大都是地質災害發生的原因。所以對礦山內部采空區的分析是十分必要的，要采用合理科學的方法才能達到準確的分析，例如通常采用的高密度電阻率法，首先通過對其礦石的種類進行分析，其次根據其導電性能的好與壞來對采空區進行地質勘查，如果空氣中的導電率很低，那它就是一個絕緣電阻，但是在采空區殘留礦石的導電性能和空氣有明顯電阻率差異，所以要對這些進行分析，就可以了解采空區的實際情況。

圖1 采空區塌陷實圖

5.5 地面塌陷及裂縫防治

很多企業在礦山工程施工過程中太過重視經濟利益，就不會進行合理的開采。例如為了采到很高的礦產資源量，對礦山進行不節制的過度開采。有的企業為了提高對新的區域開采的速率，為了節省時間經常不會回填已經開采過的區域。這樣就會導致在礦區會出現空洞現象。從而就可能導致裂縫的出現。針對這種情況，就需要采礦企業采取科學合理的規劃開采方式和開采進度，特別是礦山挖掘的深度也需要符合設計規定，防止由于過度開采導致地面塌陷事故。在開采之后企業也要對采空區及時進行處理和防治，采用常用的防治措施進行回填[9]。

5.6 重點區域針對性防治

山區發生泥石流現象是常見的，特別在礦山進行開采時，為了避免這一現象的發生，就需要相關采礦企業在礦山開采時，對開采出來的石頭和泥土進行合理的堆放和有效的清理，不要隨意堆放。這樣就可以從根源上解決泥石流產生的源頭，此外還要對礦山的排水功能進行應對。因為如果遇到雨季，甚至一夜的大雨，平原地區覺得沒什么，但是對于山區來說可能就會產生很嚴重的后果。特別是有礦山的地區。因為很多企業在開采礦產資源時，不會及時清理廢棄的石頭和土壤，這樣如果下雨，雨水可能就會對此進行沖刷，雨水的沖擊力再加上對廢石廢土的作用力，可能就會對整個山體產生影響。所以為了防止這個隱患的出現，就需要在礦山上建立排水渠道，可以是在表面淺挖一個排水溝的形式或者用設備構建一個附加的排水渠。通過這些方法來確保礦山上的水（可能是雨水，或者礦山上其他的水資源）能夠得到及時的排放，不會產生蓄積情況。其實在礦山地質災害中，有一種災害可能會經常發生，那就是巖爆。什么是巖爆呢，巖爆就是指采礦時對地下進行開采的過程中，開采到地下很深的地方，或者應力很高的區域，在臨空中巖體就會突然發生像爆炸一樣的脆性斷裂的現象。這時候需要采礦企業對將要開采的區域和周邊做好地質勘測工作，再結合當地的相關地質災害的資料和自己的勘測結果，來分析確定哪些區域經常發生巖爆或者能會發生巖爆。得出這樣一個結果后，在開采前結合將要開采礦產資源的需求量，來制定科學合理的礦山挖掘方案。這樣就可以避開巖爆頻發區域，避免開采區域會發生巖爆的可能，可以確保工程的安全性，對采礦人員的人身安全也提供了保障。礦坑突水也會對采礦人員帶來傷害，甚至會讓整個開礦工程都無法進行下去，企業對此可以采取的對策就是在挖掘前先對當地的水文環境進行詳細的勘查，收集相關資料整理并且分析礦坑可能涌水的原因或者哪里的礦坑比較容易涌水，由此合理規劃開采的路線。在開采時也要對礦坑內部進行排水設計。來提高礦坑內部的排水能力，這樣即使發生突水情況也可以及時排出[10]。

5.7 完善法律法規

一方面可以從當地政府出發，當地具體情況要具體對待，基于各地的礦山情況和開采情況要制定符合當地環境以及當地礦山環境來制定科學合理的環境保護法規，并且在制定相關環境法規的基礎上要嚴格執行國家2015年1月1日頒布施行的《中華人民共和國環境保護法》以及《中華人民共和國礦產資源法》相關法律法規。這里特別需要注意在企業進行礦山采礦時，當地政府更應該嚴格按照環境保護法與資源開發相結合的科學理念，研制制定法律法規進行開采，并且可以使用科學合理的獎懲機制，來鼓勵規范企業合理開采行為。與此同時再切實把具體的責任落實到具體個人，以防渾水摸魚的人，要落實到人人有責，做到有序且合理的開采礦產，這樣也可以預防開礦時的地質災害頻頻繁發生[11]。

6 結點

礦產是人類賴以生存和各國經濟發展的重要資源，而礦山是人類開采礦產的重要地區，所以對礦山工程的地質勘測和地質災害治理都是至關重要的。對礦山地質勘測可以通過3S技術和通過淺層地震法和高密度電阻率法來對其進行物理勘查以及環境化學勘查。而在采礦過程中常見的地質災害例如巖土變形﹑地下水位變化﹑瓦斯爆炸等，我們可以通過提高企業對礦產地質勘查的重視﹑發揮災害防治自動化系統優勢﹑加強礦山工程的邊坡穩定性﹑對采空區進行勘查﹑地面塌陷及裂縫防治﹑重點區域針對性防治﹑完善相關法律法規等方面來對礦山地質災害進行防控治理。盡力保證采礦工作能順利展開﹑保證采礦人員與礦山周圍的居民的人身安全[12]。