金属矿山开采中地质环境灾害及防治对策研究

张晓明，张建华

（锡林郭勒盟山金阿尔哈达矿业有限公司，内蒙古 锡林郭勒 026000）

金属矿山开采中常常会有一些地质环境的灾害，一方面是由于地质矿山所在的区域地形比较复杂，本身就是地质灾害的多发地区，另一方面还因为采矿行为本身是一种人工改变自然环境和地质地貌的活动，人工开采很有可能诱发地质灾害，虽然这些不同的地质灾害有不同的类型，但是却都会对周围的环境造成很大的影响。金属矿山开采活动迎合了经济发展的需求，但是却不能影响周围的自然环境，也不能影响周围居民的生活，因此，金属矿产开采同时要考虑环境地质的相关问题，分析矿山开采时环境地质问题的原因、类型，并探讨其治理技术[1]。

1 金属矿山开采中的环境地质问题及原因

1.1 地下采矿引起地面沉陷与山体裂开

金属矿山矿区开采的同时会对矿区地下水进行大量地挖掘，这种地下采矿作业是大体量的，也就是矿区内出现了多个采空区，大量的采空区可能会使矿区地质环境发生变化，使原本比较稳固的矿区地质条件发生了板块运动。此时可能因为大量的采空区围岩岩体发生了形变运动，出现了大面积坍塌和矿洞岩体的崩落现象，这种地质变化是由人工采掘造成的，危害性较大，而且不会恢复。如果在采矿的同时没有做好地下支护就会出现周围大面积的坍塌，将会波及地表，使地表建筑或其他自然景观出现不同程度的坍塌，塌陷，下沉等。这种情况比较常见，有时部分金属矿区的山体还会出现断裂带发育不良的情况，山体周围的地层较为活跃，平时的板块运动更为频繁，在人工挖掘的诱发下，将会出现山体开裂或滑坡等严重影响，对矿区的地形造成威胁。

1.2 采矿活动诱发地震

采矿活动是一种危害性较大的大型地下挖掘活动，这种活动是人工诱发地质灾害的原因之一，采矿时会抽水，将地下水抽取之后形成一系列冲击，这种情况非常容易诱发矿区周围的冲击地震，也有可能因为已经挖空的采空区域出现陷落而导致陷落地震等。一般这种情况的地形活动本身比较活跃，周围可能会引发连锁性反应，比如岩爆、煤爆等自然灾害。开采过程中，有些地方很难挖掘，需要采用爆破方式进行挖掘或开掘，此时会诱发冲击地震，当矿区周围的岩体受到突发性冲击时，土石崩落层滑下大量土石，造成塌陷，有时矿坑也会出现塌陷，有时矿坑周围还存在洞穴，如果矿洞发育较复杂，还可能发生塌陷。这些坍塌所造成的冲击波和动能是一种断裂，地面应力的突然释放，将会造成大范围的地质灾害。

1.3 露天采矿造成边坡失稳

边坡失稳现象也是一种比较常见的地质灾害，在露天开采时需要边坡帮助开采，随着开采深度的加大，边坡的规模也在逐渐扩大。这种情况会破坏地表地应力，在一些特殊的地面环境下，地应力的自然均衡被破坏后，会导致人工边坡变形严重时，还会有边坡的脱落和滑落现象。有的金属矿区边坡失稳非常明显，边坡出现被破坏的情况。另外一些金属矿区，蠕变坍塌变形的情况时有发生，随着开采进程的不断加快，使得边坡最终被破坏。边坡损坏或失稳主要是由于矿区周围岩体结构条件和所处地质环境所造成的，另外，由于人工活动的诱发影响，使得露天矿边坡失稳的问题一直困扰着采矿企业和人员，到目前为止也没有一个特别良好的改变办法[2-4]。

图1 金属矿区开采中的环境地质灾害示意图

2 金属矿区开采中的环境地质问题治理技术

2.1 利用现代科技优化金属矿山开采行为

当代社会已经全面进入知识化时代，这是尊重科学技术的社会，也是利用科学技术推动社会进步的时代。正是因为要尊重科学技术，因此在勘探工程中地质勘探工作对矿山开采带来很重要的影响。地质结构的空间结构越完善，越容易采用新技术进行开采，结合支护技术，保证结构性的空间布局，不会影响矿区开采区域构造。在金属矿产的开采中，使用水和沙砾进行充填利用，砂石和厂矿的炉渣及尾矿等，将采空区完整充填，借由支护维护可防止开采造成的围岩垮塌和变形，减少地面的沉陷事故，减少开采沉陷时对地表环境的综合影响。为了减少在金属矿开采时沉陷所造成的多方面危害，应消除开采沉陷所造成的多方面危害，在井下进行支护和充填，运用现代科技模拟开采后的地形状况，并进行有效的冲填设计。

2.2 运用科学治理模式完善水砂充填减沉技术

我国目前采用的充填法相对不够完善，因此在矿山开采中应建立科学合理的治理方式，帮助矿山开采时的多样化治理工作，要求专人专责，由专门的人员负责监控矿区周围的环境，地质灾害，并且对矿区开采经济与地质灾害之间的矛盾加以分析。全面控制和掌握矿山生产安全中的各种生产过程尤其从实际出发，建立切实可行的工作流程，在水砂充填时，由于我国目前除部分加急倾斜层采用自溜填充法，剩下的都是水力填充，因此，在把大量的充填材料用水力运输到采空区时，应考虑运输、排泥、排水等一系列工作，使得矿区内的运输及生产系统能够更为完善。用科学的方法治理水沙，完善水沙充填施工技术，需要开采企业重视现代化技术进步，不会对矿区地面结构造成不当威胁。不同的人员负责，不同的工作要突出对金属矿区周围地形和地貌的监控，要求每个人切实履行好自己的职责，并在矿区生产过程中建立起可行性的治理体系，使矿区内的人员各司其职，使治理体系能满足矿区的综合发展需要。

2.3 覆岩裂痕带注浆加固减沉技术

这种技术是一种比较特殊的注浆技术，按照大量的工程实验和理论研究结果表明，注浆减沉技术使大量的细沙砾和灰体进入到需要填充的部位，其中大量的灰体包含粉煤灰颗粒，在注浆的压力之下就会形成气泡状态，注浆水储存于围岩周围的空隙颗粒很重，也有一些渗流到了周围的地球环境。在注浆结束之后，这些饱和水灰体能够起到支撑的作用，对覆岩体起到了很好的支撑作用，能够延缓地表的下沉。覆岩裂痕带注浆加固减沉技术目前被大量地运用，压实的石灰体被证明有很好的填充效果。这种技术是一种比较成熟的技术，目前已经使用在金属矿山的开采过程中，在填充的时候，虽然有部分地形的填充，对于技术本身提出了难题，但是经过工作人员反复改变水石灰的配比，使得该技术更为成熟，取得了良好的充填收效。

2.4 做好矿区环境地质灾害监测体系

矿场地质环境安全监测系统的建设，能稳定地保证金属矿区安全生产的进行，是矿山开采过程中的环境问题，而且地质灾害可以控制在安全范围内。开展矿区地质环境灾害的监测体系建设，在多样化的矿山开采中深入了解和分析影响地质环境安全的各类因素，根据不同的因素和不同的环节进行严格把关。确保金属矿产生产的安全有序开采，矿山管理人员应全面控制和掌握矿山生产过程中的事故易发点和多发点，为保证矿山开采的长远发展，应针对地质灾害频繁的区域进行多次观测，针对各类地质灾害的防治，制定安全有效的防护措施，还可根据多年来的经验，搜集地质灾害的特点，建立行之有效的安全预防措施和应急方案，使应急体系能够为矿区环境地质灾害监测系统提供保障，要求管理人员，使得安全预防措施更加行之有效。

3 结语

综上所述，由于社会经济的快速进步，矿产资源的需求量很大，金属矿产的开采量越大，开采规模逐渐提升，将会对矿山地质环境产生诸多影响。采矿企业的勘探队伍，应对周围地质环境和矿山开采的进程加以监测，避免发生地质环境灾害。尤其是对于地形较为复杂、周边已经频发地质环境灾害的地区，更要加强监测，既要保护矿区生产安全，杜绝地质变化所造成的威胁，有关部门更要引起重视，利用一些填充减沉技术，最大程度地降低矿区地质安全事故的发生率，确保金属矿产矿山开采生产的安全进行。