论地下金属矿山地质工程灾害与安全防治

马壮 龚宇同 杜振斐

摘 要：分析了国内矿山工程地质灾害的现状与类型，并在此基础上提出了其控制与治理措施。实践表明，实行以预防为主的控制方针，可有效地预防工程地质灾害的发生。

关键词：金属矿山;地质工程;灾害;安全;防治

伴随着国家经济发展对矿产品需求量的增大，市场经济条件下形成了对国有矿山企业的冲击，个别矿山片面追求经济效益，对安全管理和环境保护意识淡化，导致大多数矿山存在各种地质灾害隐患问题，使矿山生产环境不断恶化，矿山安全事故的潜在隐患不断增多，给国家、企业以及个人造成极大的财产损失，严重制约了国民经济和矿山企业的可持续发展。

一、国内金属矿山主要工程灾害分析

尤其是有色金属和黄金矿山，矿山工程地质灾害是导致矿山安全事故的主要内因。其灾害主要是指因开采引起矿山地应力重新分布，导致岩移和岩体破坏等灾变状况。这些灾害隐患可通过矿山岩石力学工程设计和矿山安全监控与防治技术消除。但金属矿山的地质条件恶劣、地压灾害隐患大、影响因素复杂。矿床地质构造、地应力环境条件、岩层软弱带、岩体裂隙、地下水、地热以及开挖影响等诸多方面均相互制约着采矿工程和围岩的稳定性。金属矿山由地压引起的地质灾害类型主要有：

（1）采场冒顶。冒顶灾害事故最为普遍，也是事故率最高的灾害之一，包括岩层脱落、块体冒落、不良地层塌落，未及时支护处理以及由于采矿和地质结构引起的各种垮塌。特别是矿岩稳定性差的难采矿体及软弱夹层，易发生较大规模垮落，引起采场和巷道冒顶事故。

（2）地表沉降、塌陷。由于浅部空区或较大范围的采动影响，在近地表的岩移活动中有可能对地表建筑和道路等构成一定危害，有些甚至引起山体滑移。地表塌陷在金属矿较为普遍，大面积顶板冒落和岩体移动，引起地表塌陷，由于采空区的突发性崩塌，采空区突然垮塌的高速气浪和冲击波不仅会造成人员伤亡和设备破坏，还会产生巨大的地震波、空气冲击波等灾害。

（3）深部岩爆。矿山进入1 000 m以下深部开采后，高应力条件下的硬岩层通常会发生岩爆。随着我国采矿工业的发展，部分20世纪六七十年代建设的矿山相继进入深部开采，一些新建矿山采矿深度较大。深部开采常伴有岩爆声和岩石弹射现象，井巷工程严重破坏，给生产造成危害，同时出现高温、地热等工作环境。

（4）地下水穿透和突发涌水。我国矿山地下水灾害非常严重，其主要表现形式为突水淹井、海水入侵、地下水水位下降、产生井下泥石流、引起地面塌陷等。我国有许多矿山和水文地质条件很复杂，采矿过程中必须对地下水进行疏干排水，甚至要深降强排，由此引发了一系列的地质环境问题，给矿山生产带来许多灾害。

二、矿山工程地质灾害控制与治理

1.设计采用合理、科学的采矿方法

设计前应了解采场地压的显现特点及采场地压的活动规律，结合矿体的开采条件，进行类比分析找出安全可靠的开采方法。矿体的开采大体分壁式和房柱式开采，设计前应了解采场地压的显现特点及活动规律，结合矿体的开采条件，进行类比分析找出安全可靠的开采方法。

2.采用适当的支护方式

采场地压灾害的防治措施包括工程界广泛使用的支护手段，在“围岩-支护”共同耦合作用的指导下，先后产生了喷射混凝土、喷锚、锚索、挡墙、注浆加固、锚喷网加注浆支护等支护手段。实践表明，各种复杂的工程地质以及不正确的井巷支护方式是导致井巷失稳的主要原因，从而间接引发了矿山事故中发生率最高的冒顶片帮事故。因此，为了保证井下安全施工，就需要采取正确的支护方式去改善井巷的稳定条件。实际工程中，各矿山规模要从地质条件出发，在考虑支护工程类型、围岩特性及影响井巷稳定性因素的基础上，选择合适及安全的支护方式。

3.矿山充填新技术

矿山充填新技术可以充分利用矿山尾矿和废石，使回采空间随矿石的采出而被充填，能保护围岩不发生塌陷、消除或减少尾矿库，实现采矿工业安全生产与环境协调发展。包括高浓度全尾矿、赤泥、废石水泥浆和废石砂浆胶结充填技术等矿山充填新技术。该技术实现了充填作业全盘机械化和管道化，大幅降低了工人的劳动强度，而且为矿山机械化和自动化奠定了基础，具有充填效率高、充填体水泥用量少、充填成本低和充填料浓度高等特点，解决各种开采条件、开采规模和不同地域的金属矿山胶结充填技术难题。

4.微震监测系统

矿山微震监测技术的应用已有数十年的历史，国外目前已进入了广泛应用阶段，国内也已在少数矿山投入应用。微震监测设备正朝高集成性、小体积、多通道、提高探头灵敏性等方向发展。目前已有16、32、48和64通道的设备投入使用。在数据采集与存储、波形识别、排除噪声等方面取得了较大进展，特别是在波形识别上可区别不同类型的波（如P波、S波、噪声等），为提高有用信号的可靠性提供了保障。

5.建立以人为本的安全管理体制

在安全管理工作中，除有正确的管理方法、先进的技术水平、可靠的安全措施、稳定的工作环境外，更重要的是人的工作。首先对职工队伍进行素质教育，举办安全生产培训班，提高职工的安全意识，并把安全教育活动引入生产中。在学习国内外先进经验之后探讨本单位的经验教训，使安全与生产技术同步发展，明确责任制，以制为纲搞好安全生产，开展多方面的安全活动。在矿山采掘安全管理中，搞好系统安全管理，在长期的生产过程中不断探讨、摸索规律，使管理体制更加完善有效。

三、结语

随着采矿技术的发展，一些难采矿体相继恢复开采，采场采准工程向深部和地质条件差的方向延伸，要求对采场地压的分析、控制更准确，并可对采场地压灾害进行预测、预报。为此，应根据我国矿山自身的特点与实情，广泛利用国内外处理地质灾害的最新成果，通过现代先进的交叉学科理论研究，如工程地质学、岩石力学、矿山环境與安全的有关学科系统的有机结合，提出系统的技术方法，利用现代科学技术成果，采取适当的工程地质灾害控制技术、控制措施和控制工程，实行“预防为主”的控制方针，可做到防患于未然。

参考文献：

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[3]郭维君，崔晓艳，肖桂元，吴萌.矿山地质灾害主要类型及防治对策研究[J].金属矿山，2010

[4]何芳，徐友宁，乔冈，陈华清，刘瑞平.中国矿山地质灾害分布特征[J].地质通报，2012

作者简介：

马壮，（1988～ ），男，山东菏泽人，北京科技大学硕士，北京国信安科技术有限公司助理工程师，主要研究方向：矿山安全技术服务。