矿山环境地质灾害问题及其勘查方法

2019-01-03梁冲冲申子通

中国金属通报 2019年3期

梁冲冲，申子通

（河南省地质矿产勘查开发局第四地质矿产调查院，河南郑州 450000）

矿产资源的开发与利用是国民经济发展的基础，也是我国社会现代化建设的基础原料保障，促进了我国现代化科学技术、社会基础设施、航天科技等的发展。但是，随着矿山开发利用的推进，致使矿山环境地质问题频发[1]。基于此，加强矿山环境地质问题的研究工作，有助于提高矿山安全生产以及资源利用率。

1 常见矿山环境地质灾害问题

1.1 山体滑坡问题

导致矿山山体滑坡的诱导因素较多，如地下开采、矿山炸药的使用、地下水过度抽取、暴雨等因素。因此，矿山山体滑坡的诱发原因主要包括以下几个方面[2]。

一是矿山资源的开发利用，导致矿山地表残留有大量的岩石碎块、碎石等，并且不同的岩石类型具有不同的物理性质差异，如岩石硬度等，导致存在较为明显的风化差异，当遇到暴雨天气时，就会导致山体上部的岩石下滑，进而引发较大规模的山体滑坡。

二是地下深部矿产资源的开发利用，由于井下开采区空间过大，导致上部岩石力学性质发生变化，周围岩石向临空区减压，致使上部岩层收到一定的侧向挤压力和拉张力，使得地表岩层出现破裂，地表水体沿裂隙下渗，使得破裂加剧，并且沿着水体入渗面形成相对的润滑带，进而引发岩体滑坡。

三是人为因素诱发的山体滑坡，如在开展地表作业过程中，由于工作面开挖不合理，导致坡角的应力场发生改变，进而引起山体内部应力的释放，导致山体滑坡。

1.2 山体塌陷问题

对有色金属而言，以井下开采为主，随着资源开发利用进程的推进，使得矿山深部采挖现象严重，导致地下深处形成大量的开空区。此时，在采空区上部的岩石处于临空状态，临空岩层收到上覆岩层的压力以及侧向的挤压力，致使临空岩层的受力状态发生改变，引起临空岩层发生形变、破裂、破碎，进而导致临空岩层发生塌陷。根据对矿山采空区塌陷调查分析，大多数采空区塌陷是矿山企业掠夺式的开采引发的，即在开采过程中对井下矿坑的支护不到位或者不重视而引起的，并且在开挖过程中，对早期制定的开挖范围、预留支柱等没有引起高度重视，导致支柱的支撑力无法支撑上覆岩层的压力而诱发坍塌。

1.3 泥石流问题

泥石流是矿山环境地质问题的另一重要表现形式，对矿山环境造成较大的破坏。根据统计发现，矿山泥石流的诱发因素主要包括以下几个方面[3]：一是矿山地表采矿活动，导致矿山周围存在较多的剥落物，如碎石、碎渣等，使得矿山地表堆积物过于松散，遇到强降雨天气后，在降雨的冲涮作用下，导致松散堆积物沿着山体斜坡下滑，进而引发泥石流的发生；二是采空区填充物，采空区的回填以松散堆积物为主，并且砂石的粒度相对较小，当遇到降雨天气等时，水体流入回填区域，使得松散堆积物之间润滑，进而引起松散堆积物的位移，诱发形成泥石流；三是开矿过程中形成大量废石，堆积在开矿洞口附近，一旦遇到强降雨天气，就会引发泥石流的形成。

2 常见矿山环境地质问题的勘查方法

2.1 先进的地球信息技术

矿山地表环境地质问题的勘查方法较多，但效率最高的方法以遥感技术为主。遥感技术是利用无人机技术获取研究区域的遥感影像图，在遥感影像图的基础上进行航卫片的解译工作，进而圈定出矿山范围内可能发生地质灾害的隐患点，并予以及时的治理。此外，GPS技术具有操作简便、监测精度高，受监测环境影响小等优势，因此被广泛的应用于矿山地表环境地质问题的监测方面，如监测地表形变规律等，使用GPS获取的动态监测数据，及时掌握矿山地表形变变化规律，分析矿山形变特征，为矿山环境地质问题的治理提供依据，如对矿山地质环境问题进行三维模拟和评价。

2.2 岩土力学性质的实验

不同的岩石类型具有不一致的岩土力学性质，如岩石的弹性模量、硬度、抗抨击次数、孔隙度、摩擦角等。在进行矿山生产设计之前，需要进行不同岩石类型的力学性质实验，主要目的在于为井下资源量的开采设计方案，在设计方案中，某一类型的岩石所能承受的支撑力是多少等都要进行预测，为井下开矿范围的计算奠定基础[4]。矿山环境地质灾害的发生主要是原始的受力状况发生了明显的改变，因此，计算预留支柱的承载力是降低井下塌陷等的主要解决措施。

此外，岩土力学性质的研究也是判别矿山地质结构稳定性的基础，如通过模拟计算发现矿山地质结构不稳定时，就可以通过外力干预支护提高地质结构的稳定性，减少井下塌陷等灾害的发生率。