地下采矿对矿山地质环境的影响

2019-01-03蔡建，韦铁

中国金属通报 2019年8期

蔡建，韦铁

（1.四川南江矿业集团有限公司竹坝铁矿，四川南江 636600；2.四川南江矿业集团有限公司，四川南江 636600）

地下采矿通常指的是从地表深入采掘矿块的整体过程。矿床一般深藏在地表下面，因此挖掘矿石的难度一般较大。地下采矿一般情况下分为4个过程，分别是对矿床的开拓，矿块的采准、矿块的切割和矿块的回采。地下采矿是一项浩大的工程，常用的方法有三大类分别为：自然支护采矿法、人工支护采矿法与崩落采矿法。尽管现如今的采矿技术越来越发达，但仍不可避免的对矿山的地质环境产生影响。矿山的地质环境对于人类的生活和生产活动具有不可估量的作用。因此，保护好矿山地质环境尤为重要。

1 地下采矿对矿山地质环境的影响

1.1 破坏地下岩体应力

地下采矿过程中，会在地下挖掘出较大的空间。在地下作业时，就会使地下岩石内部的结构发生改变，岩石内原来的自然应力场因此而发生了变化。岩体应力在重新的变化过程中，会不断分布，只有再次达到一种均衡状态时才能停止。这时，由于岩体应力的变动，地下挖掘空间的内部就会形成一种减压的环境区域，区域内的应力会不断消失。此时，周围的岩层就会释放被压制的弹性，最终导致岩层的内部碎裂。在这种情况下，岩层会同时挤向挖掘空间的内部，那么在挖掘的空间顶端和低端也会出现减压区域，顶底两段岩层发生破裂。在连锁反应下。挖掘的空间附近的岩层整体上就会发生移动或变形。空间顶部的岩石层会受到本身重力以及地表土层双重的作用力影响，不断向下垂落。当双重作用力大于岩石本身的强度时，就会造成顶部岩体的断裂和破碎。同时，空间底部的岩层由于应力的改变就会发生隆起现象，会使岩石层出现裂隙、滑移以及离层等多种状况。如果地下采矿的强度过高，这种状况就会延伸到地表。当地表出现此类状况时，矿区的地面就出现了比之前挖掘空间更大的一个坑地，地表因此而下沉或者倾斜。如若矿山的地质环境较为复杂，还有可能发生非连续性的变形，例如出现矿山局部性的滑移，裂隙以及漏斗状的塌陷坑。

1.2 破坏岩体构造

当岩体应力被破坏时，岩体构造就会发生变化。地下采矿通常会使地下挖掘区域的岩体出现多种形式的破坏。首先，会出现岩石的冒落。冒落是地下空间环境变化较大的一种情况。当挖掘空间的顶端岩体由于应力被破坏，岩体在作用力下不断发生扭曲和拉伸现象。当扭曲或拉伸的程度超过一定限度时。岩体的内部构造崩塌，就会破碎为小的岩石体而不断下落，最终掉落在挖掘区域内，给地下作业带来危险。当这种情况较为严重时，就会影响地表区域，破坏整体的地质环境。其次，会出现岩体的下滑。地下采矿的作业环境不同，可能会导致岩体的下滑。当挖掘空间的角度达到一定条件时，顶端的岩体受重力和应力影响会不断下滑到挖掘空间的底部，采空区域就会变得上宽下窄，上部空间足，下部空间小。造成地下整体环境的改变，最终会影响到地表出现较大的变化。最后，会出现岩体的弯曲。岩体的弯曲是岩层移动的一种方式。在地下进行采矿时，岩体会沿着位面的法线方向出现弯曲情况，当岩体的弯曲扩大到地面时，地面就会出现下沉或者倾斜的现象，破坏了地质环境。

1.3 破坏地表，土壤流失

岩体应力遭到破坏，岩体发生变动，最终造成了地表的不断变化。当岩层的变动停止以后，往往造成了地表的塌陷，形成一个较大的坑地。形成的盆形坑地面积往往会大于所要开采的面积。如果挖掘时候的空间为相对规则的四边形，那么地表的塌陷形状一般呈现为椭圆形。上层的土壤会不断移动到地底盆地的中心处。地表形状的改变，土壤的流失，改变了矿山整体的生态环境，甚至完全破坏了当地的生态系统。地质地貌的改变，让矿山的地面标高也出现了改变。地面的建筑和设施都受到了影响，给人们的生活和生产安全带来了巨大威胁。

1.4 破坏水系，造成空气污染

地下采矿过程中形成的废料，容易被堆积。其中经常会存在一些硫化物等。这类物质容易发生化学反应，与自然环境系统接触后，易导致酸雨的现象发生。酸雨会参与到当地的水循环系统当中，对当地的水系造成较大的破坏。同时，地下采矿可能产生的化学废料被排放到当地的水环境里，直接会污染矿山环境整体的水系，被污染的水源无法被饮用或者灌溉，给当地居民的生产活动带来了严重的损害。地下采矿不仅会破坏水系，同时也会造成空气污染。地下采矿要应用多种大型设备，甚至会采用炸药进行爆破。在采矿作业时，极容易导致粉尘和有毒气体出现。当这类物质进入到大气循环时，通过大气的不断流动，会对矿山附近所有的区域的空气质量带来破坏。周围的农作物在通过呼吸作用会把这些毒素吸收，造成农作物的产量降低，对人们的财产安全造成了破坏。

2 改善矿山地质环境的建议与措施

2.1 改良矿山地质环境的物理措施

地下采矿会破坏地下岩体应力，影响岩层结构，最终造成地表环境的损害。因此，在进行地下采矿的同时，还应不断恢复地表环境，促使矿山地质能够以较短的时间恢复如初。针对矿山地质环境的修复，可以采取物理措施。由于地下岩体构造的破坏，地表往往会出现塌陷，倾斜以及土壤流失现象。

针对这种情况，相关政府以及企业应及时填平地表，恢复土壤条件。可以采取的主要措施有：合理布置开采的工作面，采取充填法、合理充填塌陷地区，减少地表下沉程度，控制塌陷的整体范围，要及时保护好周围的生活用地、建设用地以及农业耕地。还有，如若当地处于雨季，为了及时让雨水流出，应及时用装载机把地面压平，整理出新的排水沟，确保不会发生内涝。对于地表塌陷严重的地方要积极引用新的修复技术，对土地进行整治和利用。此外，对于土壤的破坏，要及时进行表土回填工作。根据我国矿山环境保护的相关要求。地下开采之前，应对表土进行剥离，然后进行有效的保存。当地下开采完成后，要将原来的土层重新填回开采的地面以保护土壤结构不被破坏。土壤的回填可以较快的促使环境系统恢复，效果也较为明显，而且经济成本也相对较低。

2.2 改良矿山地质环境的化学措施

很多的金属矿山被开采之后，地表土壤的酸碱度会改变，水系和空气受到污染。针对矿山环境的治理，还要使用一些化学措施。当土壤的碱性较大时，可以使用硫酸亚铁以及碳酸氢盐等物质，减少土壤中的钠离子，并不断合成钙离子，削弱土壤的碱性。当土壤的酸性较大时，可以利用石灰水降低酸性，减少酸性物质的产生，让土地的酸碱度平衡。治理水和空气污染，也可以向被污染的水源投入化学物质，改善水源酸碱度，把水中的金属污染物进行中和，达到治理水源的目的。水源与土壤的改善，通过大气循环系统，间接改善空气质量。同时，政府应及时通过合理的化学措施中和空气中的化学物质，提高空气质量。

2.3 政府加强对地下采矿的管理力度

企业想要进行地下采矿，必须受到国家政府的管理和监督。为了维护好矿山的地质环境，政府要做好对地下采矿企业的管理工作，增强管理力度。首先，政府严格管制企业的开采权。对于那些没有资质和能力的小型企业要严格监控，杜绝企业违法采矿。定期审核采矿企业的采矿能力，技术标准以及对环境的保护措施是否符合法律要求。其次，政府应要求企业制定好科学合理的开采计划，把对地质环境的影响降到最低，对于那些盲目开采不顾后果的企业坚决予以管制。再次，政府以及企业要准备好相应的应急措施。一旦出现较大的地质环境破坏现象。能够第一时间进行弥补和挽救，防止事态扩大，给人民的利益造成不可挽回的后果。最后，政府要做好监督管理工作。对于企业的开采过程要全面的监督，做好事前、事中以及事后的整体把控。防止采矿企业胡乱作为。政府要及时制定相关的法律法规，制定措施要有法可依，依法执行。对于违反法律法规的企业，应予以严厉的惩罚。