对地下金属矿山开采及地质灾害的分析

2020-12-07王泽民

魅力中国 2020年3期

王泽民

（中铁十九局集团矿业投资有限公司，北京 100071）

一、引言

人类赖以生存的物质基础就是地质环境，一旦地质环境遭受到破坏，其后果就是使人民生命财产安全遭受损失。近年来，我国对地下金属矿山的开采存在不合理之处，由此而破坏了地质环境，引发一系列地质灾害。目前，我国的采矿技术设备与发达国家相比还比较落后，所以地下开采中有塌陷、水土流失等问题发生，这无疑是给我国的金属矿山地下开采带来更大的挑战。由此可见，矿山企业必须要分析地下金属矿山的开采情况，并且积极采取有效对策应对地质灾害问题。

二、地质灾害在地下金属矿山开采中形成的原因

在开采地下金属矿山的过程中，必然会大面积的占用并破坏土地资源，从而对地貌景观以及地表生态环境造成一定的破坏。在山区所开采的多种地下金属矿藏不仅占用耕地，同时也有大面积的林地被占用。因此，不合理的开发利用矿产资源对土地资源、森林资源所产生的影响都是负面的，也产生了大量的废渣、废石等，对地质环境产生了不利影响。

三、地下金属矿山开采产生的地质灾害

（一）岩爆灾害

岩爆又被称为冲击地压，是地下金属矿山一种常见的灾害，指的是矿体承受强大的地压，在其极限平衡状态下受到一定破坏，此时突然将能量释放到自由空间而产生的动力现象，是采矿活动所诱发的地震。在整个岩爆的过程中，还有地下岩层发生弹性形变的现象伴随发生。一旦形变力比岩层的稳定应力高，那么爆炸就会发生，强烈的冲击开采面以及工作人员，给开采人员带来生命安全的威胁。一般来说，岩爆的发生比较迅猛，而且有着不确定性，对地质的伤害很大。如果矿井较深，则加大了岩爆发生的可能性。一般还会有不断的余震在爆炸发生的一周内产生，进而会有大量粉尘在采场内产生。岩爆的主要特征是：一是岩爆抛掷出呈片状的岩块，岩石弹射后在巷道的壁面上有台阶盆形的凹坑形成；二是岩爆发生要滞后于爆破，大多数位于掌子面附近、不同岩石的接触带较硬的岩层中以及工程的交汇处；三是发生岩爆前有岩体破坏以及工程施工异常的现象存在。

（二）采空区塌陷

出现采空区的主要原因是人类的大量开采，开采中采用空场法就会有巨大的采空区和崩落空区在井下形成，如果开采企业没有对空洞进行支护，也没有利用其它物质对其进行填充，当规模达到一定程度就会有大面积塌陷随之产生，结果造成灾害问题。一般情况下，塌陷坑是以椭圆或近圆形呈现出来的，面积要比采空范围大一些，深度变化趋势是自内向外的逐渐变小。

（三）地下水灾害

一是突水淹井问题。大矿床最容易遇到突水淹井的问题，问题较轻则对采矿作业带来不利影响，导致排水的费用增加；如果问题严重，甚至将造成矿井被淹没，不得不停工，造成生命财产损失；二是井下泥石流问题。当矿床疏干时，会随着涌入泥砂，发生泥石流，使设备被摧毁，也将给人身安全带了一定伤害；三是地面塌陷问题。当岩溶矿床将排水疏干后，会产生表面塌陷问题。一般最大的单个塌陷空间体积可以达到5万m3，并且对数十平方公里都会产生影响，可高达数百个塌陷点，最多还能达到数千个。

四、对地下金属矿山开采引发的地质灾害应采取的防治措施

（一）加强对岩爆的预测及防治

1.岩爆的监测预报：在实验室内对岩块的力学参数进行准确的测量，以弹性变形能量指数为依据，对岩爆的发生几率和危险程度做出明确的判断。此外，还可以采取现场观测的方式，主要是对震动、声响等进行观测。主要的预测预报方法有：钻屑法或岩心饼化法、位移测试法、地球物理法、温度变化法、统计法等。

2.施工阶段的主要对策：喷水或钻孔注水促进围岩软化、超前应力解除法、开挖方式的合理选择、岩体暴露的时间及面积需要减少。还要注意围岩支护加固措施的选择，要保证其科学性、合理性，主要对策为：钢筋网喷混凝土加固、喷混凝土或钢纤维喷混凝土加固、格栅钢架加固等，在必要时需应用超前支护。

（二）解决采空区塌陷的有效对策

一是充填复垦法:这种方法是最常用的一种治理地下金属矿区采空区塌陷的对策。主要是利用充填材料来填充塌陷部位，只有具备充足的无污染充填材料才能解决好塌陷部位的复垦问题以及矿山固体废物处理的问题，该方法能够产生良好的经济效益。二是支撑法：采空区由矿柱或支架等做支撑，目的是防止危险变形的发生。三是崩落法：该方法通过深孔爆破来崩落采空区围岩，同时对采空区进行合适的填充。

（三）完善坑道的排水系统

进行坑道开采的过程中，需要对坑道进行必要的加固及支护，以免因矿顶出现坍塌而造成严重危害。另外，对坑道内的排水系统要加强完善，从根本上避免发生涌水事故。

（四）加大政府对金属矿山开采的监理力度

一是在管理方面要加大力度，建立一套有效的矿山开采地质管理体系。同时还要颁布相关的法律法规来严格的规范矿山企业的各项开采操作，定期对企业管理人员进行相关法律知识的宣传和培训，引导他们积极遵守规范。二是政府必须要重视起监督管理工作，可以成立一个独立的监管部门，管理和监督矿山企业的各项地下金属矿山开采工作，必要时还应该对实地工况进行抽查，及时指出开采过程中存在的具体问题，并督促矿山企业做出及时的改进。