试论磷矿矿山地质灾害特征及形成机制

刘东华 施杰李

摘要：我國磷矿资源丰富，磷矿储量位居世界第二，主要分布在我国南方地区，开采的方式有露天和地下开采两种。在开采磷矿活动中，会改变矿山岩土体原始的受力结构，继而引发多种地质灾害，轻则影响到磷矿的正常开采，重则危及附近人群、矿工的安全。因此，对磷矿矿山地质灾害的特征及形成机制的研究十分的必要，本文针对该地质灾害的类型与特征进行分析，明确了其形成的机制，提出了灾害防控的措施，以降低地质灾害发生的概率，确保磷矿开采的安全、顺利开展。

关键词：磷矿矿山;地质灾害;磷矿地质灾害

磷矿矿山岩土体结构受到开采活动的影响，产生了一系列的变化，像拉裂、位移等，原有的结构遭到人为因素的破坏，导致滑坡、泥石流、地表裂缝、塌陷等灾害的发生。为了保证磷矿开采活动的安全开展，在磷矿开采过程中对工作面进行信息化、实时监测，准确掌控开采对矿山岩土体造成的影响，结合地质灾害形成的机制，制定灾害预防措施，以形成对地质灾害的有效防控。

1.磷矿矿山地质灾害与特征分析

1.1地质灾害类型

从磷矿矿山发生地质灾害的成因来看，主要是受到人为开采因素的影响，破坏了磷矿矿山的稳定性，由此引发多种地质灾害问题，具体如下。

一是矿山崩塌，如果磷矿开采位于陡斜坡位置，开采过程中破坏了此处的岩体结构，岩土体在自身重量和地球重力的作用下，脱离母体，从而发生矿山崩塌灾害，大量的岩土体堆积在矿山脚下，是磷矿矿山发生概率较高的地质灾害之一。

二是矿山滑坡，开采磷矿过程中，对矿山的岩土体造成扰动，原始的受力结构发生改变，导致岩土体从斜坡下滑，产生矿山滑坡灾害。

三是泥石流，磷矿矿山发生该地质灾害，主要集合了两个方面的影响因素，一方面是在磷矿开采活动中，对矿山表面的岩土体造成扰动，结构不够牢固，加上开采产生的废弃矿渣等覆盖在矿山表面;另一方面是在矿山表面松散破碎、岩土体结构不稳的情况下，再加上雨水的作用，形成具有流动性的混合物，这些混合物借助矿山的坡度，速度非常快的流向山下，形成矿山泥石流，具有很大的危害性。

四是地面塌陷，磷矿矿山长期地下开采，如果回填处理工作不到位，将逐渐产生面积较大的采空区，有可能引起矿山表面的岩土层塌陷。

五是地表裂缝，受到磷矿生产的影响，整个矿山的岩体结构受到不同程度的影响，累及矿山附近的地表，形成矿山地表裂缝灾害，并且该灾害常常伴随着其他矿山地质灾害，像塌陷、滑坡、崩塌等。

1.2灾害特征

磷矿矿山的开采活动是引发其地质灾害的诱因，地下开采形成采空区，由其周边的岩石体支撑整个空间，开采直接改变了该处的原始受力结构，整体的稳定性遭到破坏，一旦岩石体的荷载力不够，顶层重量超过其承受的极限后，将引发矿山的地质灾害。比如，矿山塌陷就是采空区顶板岩层承载力不够，形成上层岩土体塌陷问题，而且塌陷的面积要大于采空区，中间位置塌陷明显，塌陷区的周边不规则，边缘位置存在裂缝，整个塌陷区为沉陷盆地。如果矿山处于气候湿润地区，有软弱岩层，矿山本身陡立，那么发生崩塌、滑坡的可能性较大。像云南磷矿露天开采，对采剥技术要求非常高，使用大型的采掘运输设备，有的采矿区位于陡壁位置，且云南地区为亚热带高原季风气候，在气候湿润阶段开采，有可能导致滑坡、崩塌地质灾害。矿山泥石流的发生需要具备一定的条件，一是矿山易积水且坡度较大;二是矿山浅部岩石体松散;三是短时间内有大降雨，或者是有其他水源。在没有水源的情况下发生的泥石流，主要的原因是矿山过于陡峭，并且在外力的作用下，矿山表面的松散岩土体迅速向下流动，但流动的距离较短，通常是石流，破坏力不容小觑。

2.形成机制

2.1地下开采

地下开采直接改变了矿山岩土体原始的受力状态，覆岩体发生了不同程度的变动，这些岩体相互之间拉裂、陷落，增加了岩体之间的裂隙，再加上开采过程中，使用大型采掘运输设备，进一步增加了岩体拉裂程度，一旦超出岩体的承载极限，覆岩体最为薄弱之处率先变性破坏。当变性累积到一定的程度后，覆岩体向着临空方向崩塌。如果是软弱岩体结构处发生变性，促使其覆岩体拉裂，由上向下逐渐延伸，在重力的作用下，破裂范围逐渐扩大，向下开始滑移，导致滑坡发生。地下采空区围岩的支撑力不足，力学强度差，在覆岩体重量与地球重力的作用下，向着采空区塌陷，从而引发了矿山塌陷地质灾害。

2.2露天开采

露天开采是在磷矿矿山的表面进行层层剥离，使用的是大型采掘机械，机械震动对浅层岩土体造成扰动，损伤其结构，如果损伤的岩体底部为软弱结构，受到外力的作用，引起浅层岩土体的不稳定，一旦突破岩土体的平衡极限，岩土体向下滑动，导致滑坡地质灾害。如果岩土体结构松散，在完成露天开采后，岩土体过于破碎，在发生强降雨时，这些破碎的砂石、土壤由固态变为特殊的混合物，从矿山上以极快的速度流动，进而导致泥石流灾害，该灾害的强弱与水体有着直接的关系。

3.磷矿矿山地质灾害的防控措施

3.1加强监测工作

地下磷矿开采微震监测技术应用较为广泛，主要用于监测岩体破裂产生的震动。使用该技术可观测到开采活动产生的微小地震，在地下开采区域内布置一定数量的检波器，实时采集震动数据，通过对采集数据的分析和处理后，可以准确进行破裂位置的定位。露天开采使用的是全天候、实时在线监测系统，对露天开采活动进行全过程的监测，极大减少了矿山地质灾害发生的概率。比如，在开采矿山发生地质灾害高的区域，设置在线监测系统，如图2所示，实时监测该处的动态，形成对矿山地质灾害的预防作用。

3.2运用信息化系统

根据磷矿矿山地质灾害预防的实际需要，构建矿山地质灾害信息化管理系统，收集处理分析开采活动中的各项数据，进行数据价值的挖掘，评估地质灾害发生的可能性，以便于提前做好防控措施。磷矿矿山地质灾害防控工作，是一个系统性的工作，需对开采活动进行全过程的监测、信息化的管理，通过开采数据信息的采集分析，进行地质灾害的预报与评估，打造出矿山开采地理信息系统，形成对矿山地质灾害的有效把控。

结语：磷矿矿山地质灾害形成的原因与开采活动、岩土体结构、外部力量等有关，通过地质灾害特征的分析，可以确定地质灾害的危害程度，对磷矿开采的影响程度。而对其进行形成机制的研究，明确其形成的根本原因，以为矿山地质灾害的防控提供依据。磷矿矿山地质灾害除了影响正常的开采生产外，滑坡、泥石流、崩塌等，危及磷矿的生产安全。因此，磷矿企业应对矿山地质灾害的特征和形成机制进行深入的调查分析研究，以使用有效的灾害防控措施，最大程度上避免磷矿矿山地质灾害的发生。

参考文献：

[1]王奕辰，商朋强.中国磷矿矿山地质环境研究进展[J].化工矿产地质，2019，41（3）：5.

[2]李磊磊，李天成，李随领.河南省固始县陈集磷矿地质特征及成因浅析[J].低碳世界，2019，9（1）：2.