矿山环境地质灾害问题及其勘查措施分析

2022-11-21顾婧媛张学红

中国金属通报 2022年6期

顾婧媛，王强，张学红

随着矿山开采活动的不断发展，出现了越来越多的矿山地质环境问题。如何尽量减少矿山开采活动对矿山地质环境问题的影响，是至关重要的，本文着重探讨了矿山地质灾害诱因以及如何对各类矿山地质灾害进行防治，以保障矿区工作人员及矿区周边居民的人身财产安全。

1 矿山环境地质灾害概述

矿山开采所诱发的山体滑坡、崩塌，是矿区常见的突发性地质灾害之一。由于采矿开挖而形成的高陡边坡，长期受风化、雨水等侵蚀易形成破碎危岩带及山体开裂等，尤其是在运用崩落法采矿、暴雨不当时，极易诱发山体滑坡、崩塌等现象。泥石流是沟谷中，由暴雨、冰雪融水等含有大量泥沙石块的特殊洪流，在矿山的资源开采中，由于山上的植被和岩石遭到破坏，特别是在暴雨天气经过水的搬运作用，会形成降雨性的泥石流，这种泥石流的发生也有其自身的特点，一般由石块、沙砾和粘土组成，目前我国矿山泥石流的发生主要与矿山开采中的废石堆较多、拦护措施差、结构松散等有关。矿山开采所引发地面塌陷也被称之为采空塌陷。采空区塌陷的现象主要发生在以空场法、崩落法进行开采的地下矿山区域，在形成一定规模后自然发生垮落，一旦无法及时有效地进行预防处理，将会诱发严重的事故隐患，甚至在近地表的岩移中，威胁到地表建筑和道路的使用质量安全，严重的还可进一步引发大规模山体滑移。根据目前对矿山地质灾害的研究，滑坡灾害发生时，因其平面范围、滑体体积、前后缘高差、岩土体结构等不同，滑坡失稳之后的严重程度也会明显不同。因此，对任何地区，都需要加强对滑坡灾害的重视，要坚持“以防为主，防治结合”的原则，科学做好预防和治理工作，改善矿山地质环境和生态环境。

2 导致矿山环境地质灾害发生的原因和类型

2.1 地下水位改变导致的地质灾害

对矿山资源进行建设和开发期间，由局部地下水位比较充足的地方对其进行建设开发，需要对充足地下水位开展抽取排除操作，以便达到矿山开采的要求。然而很多地下水位的抽取排除就会导致这个地区的地下水位下降，很大程度上会使地下水系统受到损坏，甚至严重情况会由于缺少地下水支撑，导致地质环境受到不均衡影响而造成地表塌陷情况，同时也会出现地面缺水干枯等现象。另外，矿山建设和开发过程中，也存在矿山矿井和地下暗河等相互连通的问题，导致地下水资源流入到巷道内，对于矿山开采的工作造成不利影响。其次，地下水并不是纯净水，在这些地下水当中掺杂着非常多的泥、沙等杂质，其会随着地下水资源流入到井内或者巷道内的缝隙和设备当中，导致巷道出现堵塞，影响设备正常使用的情况。

2.2 岩土层变形诱发的地质灾害

2.2.1 地面塌陷灾害

所谓的地面塌陷指的就是矿山中相应矿井、矿山地表和岩石等塌陷问题，这样问题是矿山建设中经常遇到的地质灾害，灾害问题的发生除了会对地面住宅楼和人们的生命财产安全造成威胁以外，也会给矿山附近居民日常生产生活产生不利影响。所以在实际开展矿山建设和研发过程中，一定要对矿山矿脉附近岩石层进行更深层次的探究和勘察，对开采的安全性等开展评价，并且选择必要的防护对策和起爆对策。在此期间，一定要确保考察过程的全面性和准确性，以免发生勘查错误问题，确保人们生命安全。

2.2.2 塌方灾害

矿山塌方指的是矿山在建设期间由于操作原因或岩石自身原因而导致的矿山结构出现改变之后，矿山表面上的岩石和沙石等会发生快速下落情况。在这些砂石和岩石等下落过程中会导致矿山大规模的出现崩塌问题而出现严重事故，塌方也是一种经常遇到的矿山地质灾害。踏方过程中，土体和岩石直接降落通常都是因为重力原因所导致。其次，导致这种问题发生到外在原因是地表冲刷以及暴雨天气冲刷等，当然有时也会由于开采建设设备和方法使用不恰当而导致的塌方问题。经常遇到的人为原因是矿山地表挖空而导致的矿山坡体出现失衡性。

2.2.3 滑坡与泥石流灾害

所谓的滑坡灾害主要出现在矿山斜坡的地方，其主要是指堆积在一些岩石或者土体上的矿山斜坡，在遭受到暴雨冲刷以及地下水活动的影响等情况下，岩石或土体会因为重力原因而随着斜坡向下滑落，甚至严重的滑坡灾害会导致生命和设备受到严重损害。另外，导致泥石流灾害的原因非常多，其中经常遇到的是因为环境受到损害，植被减少，导致矿山的表面砂石等裸露在外，无法被有效的固定而出现松动情况，在遭遇到暴雨冲刷之后，泥土和矿体会被雨水冲刷引发泥石流灾害。

2.3 易燃物质造成环境地质灾害

矿山资源在开采建设过程中，通常都会伴随甲烷等可燃气体，而这些气体的可燃性会受到地热影响。由于矿山内部的矿井深度越来越大，温度也会随之增加，其中对应的气体含硫量也会加大，所以就需要矿井内设置充足的通风设备，确保井内的含氧量，确保含硫量降低到适合的浓度。不然通风情况不加工作人员在矿井内操作，会发生缺氧中毒等问题，甚至会对其身体健康造成影响，严重的时候会发生中毒身亡或爆炸等事件，导致事故发生。经常遇到的矿山易燃物地质灾害就是矿井开采过程中的瓦斯爆炸。虽然这种物质危害性非常强，但是一种可以预见和预防的灾害，所以一定要加强进行管理，定期对有害物质以及可燃物的含量等开展测量，设置必要的通风对策，预防事故发生。

2.4 人类工程活动

矿山地质灾害大多是由于人类工程活动对山体的过度开发，导致边坡的稳定性下降，最终引发滑坡问题。例如矿区道路、生产生活等基础工程建设开挖山体，在缺少对现场充分勘查研究，以及科学开发计划的情况下，基础设施的建设将改变边坡结构和受力特点，从而对边坡的稳定性产生严重影响，最终引发矿山地质灾害问题。结合工程施工实践情况，很多项目会使用爆破技术，爆破过程中产生的震动将会影响边坡结构稳定性，为追求施工进度，有些工程中会频繁使用爆破技术，将导致边坡内部岩体出现错位，埋下发生泥石流的隐患；在对现场情况缺少充分了解的情况下，如果对坡脚盲目开挖，也会导致严重的地质灾害。

2.5 降雨

降雨的作用下，边坡位置的地下水位会开始上升，岩体强度会因为雨水侵蚀降低，边坡内部的空隙水压力也会明显增大，导致边坡受到的外部压力增加，自身强度降低。一般情况下，雨水并不会改变边坡的硬质结构，但是会进入岩体的结构面中，如果岩体周围湿度较高，雨水长期浸润，就会导致其填充物的强度降低，岩体将会失去抗剪强度，最终造成边坡出现失稳的问题。如果有强降雨出现，将会导致地下水位大幅度增高，一些水位上升受到限制的局部地区就会出现失稳的情况。由于地下水压力的转变，会加速岩体裂隙的发育，导致岩体破碎之后渗透系数增大。边坡的孔隙率也受到雨水影响增大，最终对边坡的稳定性将产生破坏性影响。

3 矿山地质灾害勘查技术应用要点

3.1 物化探技术

对矿产资源的勘查工作中，物化探是比较常用的技术手段，而且随着技术的发展，正在发挥越来越重要的作用。使用该方法相比普通找矿法具有明显的优势，尤其可以发现一些隐伏矿。在矿产的预查和普查工作中，可以使用物化摇技术，能够完成直接找矿和间接找矿工作。该技术一般对大型、特大型矿床或者矿产比较有效，能够了解矿床内部的结构和构造，满足资源开发和利用的要求。

3.2 电法勘探技术

电法勘探在地球物理学中应用比较多的技术，该技术的实用性很强，能够了解岩石、矿体的构成成分，和分析地壳的地质构造。探测的原理在于利用不同类型的地质结构，在电磁特性、介电性、电化学性质上都有所不同，在探测的过程中，就能够根据这些差异性和获得结果中特征，来对岩石、矿石的各种物理参数进行分析，判断是否有矿体存在，研究矿体的形状和大小，以及确定矿体的位置和埋藏深度，能够满足勘探目标的需要，而且对解决工程地质深部问题也有一定的帮助。

3.3 三维可视化技术

传统的勘探工作中，会使用平面图或者剖面图显示勘探的结构和当地的地质构造，虽然可以比较精确地表示各种信息，但是存在表达不直观、对专业性要求高的问题。随着技术的发展，计算机可以利用勘探的数据、结果、性质信息等等绘制当地的三维图，能够比较明晰地表示矿体的特征，方便勘探人员直观地对矿体的情况展开分析，具有极高的实用性。

3.4 直接探测技术

进行固体找矿地质开采的工作中，也可以对是矿体的情况进行直接观察和分析，获得当地周边地质条件、地质构造的物理性质、化学特性就能够了解当地的地层中是否含有矿产资源。使用该方法，能够初步对矿产的位置进行评估，以及分析矿产的含量，之后结合电磁波和元素分析，就可以确定矿产的种类和储量，是一种比较基本的勘查技术。

4 探究矿山环境地质灾害勘察措施

4.1 灾害研究

为了加大对灾害问题的研究力度，将灾害预防工作当作矿山建设的重要研究项目，将灾害问题发生的概率降低。这就必须要付诸于行动中，比如把目前科技发展中的远程把控以及网络技术引入到灾害防治工作中，建设GIS防止系统等灾害预防方法以及技术探究工作，对矿山建设当中的情况进行监管，并开展有效的管控力度和预报，给预防工作奠定良好基础。从各项矿山地质水文条件勘察检测当中，根据每项地质灾害的发生的数据进行探究解析，构建对应的数据解析图和文件，建立起地质灾害数据库，为其防治提供有效数据支撑。

4.2 构建科学的环境地质灾害防治调查过程

第一，运用培育教育等方法将有关工作人员对地质灾害的了解程度提高，加强这些人员对灾害问题的重视度，使其愿意为地质发展的探究投入资金。转变有关工作人员理念，使其了解到生命的可贵，在开展矿山建设前期需要对其内部有关地质资源开展探究调查，对灾害问题进行预测，并且要积极采取有效预防对策，以免发生灾害。第二，制定科学的地质灾害调查制度。这项制度工作务必要符合我国以及行业的标准规范以及要求，同时还要根据实际矿山各项特征进行制定，务必要确保制度符合矿山实际情况。第三，制定的制度当中需要对实际的调查过程、调查工作人员职责，绩效考核等详细进行规定，确保调研过程有据可依。第四，专门设置监督管理机构和工作人员对调研内容的完整性和科学性等开展监管和检查，及时指出监管期间所出现的问题，同时，监管有关工作人员需要根据规范开展二次调研和勘察工作，确保每项数据的真实性以及科学性。

4.3 科学运用地理信息技术

地质技术类型目前常见的是地理信息技术，简称3S技术。该技术中包含了地理信息系统和全球定位系统以及遥感技术等等。该系统中有若干个子系统组成，通过全球定位系统对于地质空间进行详细的定位，后期再用地理信息系统进行管理和查询工作，对于整体地质条件的数据进行更新，在有效的空间分析应用情况下，对整个地质灾害情况进行评价工作。在此过程中，技术人员可以根据地理信息系统的特点，实现对于整个地质灾害区域内的参数数据分析。从而在推动数据综合模拟的情况下展现其过硬的分析能力。通过空间过程演化模拟给出准确的模拟反馈结果。明确该地域地质灾害环境情况的同时，更好的推出相关针对性的方案，进行灾害预防。全球定位系统的应用特点非常的适宜地质灾害的调查和应用。其具有的高精度和全天候的定位优势，能够更好地帮助人们对于地质灾害区域内的受灾情况和实际地质问题进行有效的分析和研究，根据准确定位的实际功能，在锁定区域位置的同时，为技术人员后续的治理工作提供良好的基础。由于全球定位系统的应用过程中对于天气因素的干扰问题影响性不大，在恶劣天气下，该系统依旧可以为区域内的技术人员工作，保持自身功能的同时所获得的数据也具备高精度的优点。更好的为后期的治理方案提供良好的决策规划。

4.4 泥石流治理

地质在地质灾害治理过程中的应用策略较多，最为常见的为泥石流和滑坡处理。在地震灾害的作用一下，很容易发生泥石流和地面崩塌，在特定的区域之内，如果出现大面积的坍塌或者泥石流滑坡问题，不仅会破坏当地的生态环境，周边的人民正常生活也会受到非常大的影响，不仅会危害其财产安全。周边人身安全也会受到极大的威胁。因此，为了更好地预防该类灾害问题的发生，就可以运用地质技术进行预防处理。技术人员在自然系统承受之内，可以采用干预手段来修复当地的自然系统，保证其稳定性的同时可以引入大数据采集系统和预警监测体系。新春全天候的远程监督管理，同时对于当地的地质数据进行采集和分析，实时掌握泥石流和地面崩塌的准确位置，从而更好地进行预警和监测工作。

4.5 加强环保理念的培训

开采单位和有关部门都应该加强内部的环保理念培训，确保工作人员都能够意识到环保工作的重要性。其次，还应该发挥现代媒体的作用，积极通过互联网平台发布环保有关的视频和内容，引导社会大众能够保护环境、节约资源。同时，社会大众也可以利用社会媒体对有关部门和企业进行监督，形成强大的社会压力，减少违规乱纪行为的出现。

4.6 强化技术应用和研究

矿山开采势必会对矿山环境带来一定的影响，对此有关部门和企业应该加强技术研究和投入，通过技术手段减少矿山地质环境问题的严重性，实现针对性防治的工作目的。针对此，部门、企业应该根据当地矿山的实际情况，针对性制定相应的治理手段和技术模式，凸显处理工作的针对性与科学性。其次，还应该加强对矿山环境的研究和实验投入，积极借鉴其他地区、国家的治理经验和模式，不断提升我国的矿山地质环境处理水平。

4.7 采取科学的经济策略

我国在落实矿山地质环境防治工作时，也应该加强资金的投入，确保环境保护和防治工作都能够有相应的资金支持，有利于提高工作的执行能力和水平。其次，政府还应该出台相应的优惠政策，对矿山资源实行多元化管理，引导社会各界人士都能够参与到矿山环境的保护工作之中，引导开采企业实行可持续发展模式，让企业认识到矿山治理对自身经济利益的影响意义，主动将治理工作纳入到企业的经济发展体系之中。

4.8 工程建设前制定完善的地质勘查规划，加大对地下水的勘测

工程项目开始前期一定要提前做好准备工作，身为施工团队，一定要了解地质勘查的重要性，在工程准备前期要制定更健全的地质勘查规划。从根源上避免发生各类水文地质问题，工作人员要探究现场施工的水文地质状况，其中包含地下水的类型以及水位等各方面。同时针对这些方面进行更深层次的调查。最后将解析调查获得的数据当作将来工程项目正式建设依据，与此同时，为工程设计人员提供方案设计的数据支撑，确保工程设计的科学合理性，为后面工程有效开展提供有利条件。此外，有效的数据解析更有助于开展应急预案的制定工作，以免水文地质问题在建设期间不断扩大。为减少水质灾害对工程造成的影响，有必要进一步规范工程地质勘查标准。在严格规范的地质勘查标准指导下，高效规范地开展水文地质勘察工作，为提高工程设计和施工的合理性提供技术支持。在实际勘察过程中，工作人员要严格按照国家规定的勘察标准，以地质勘查规章制度中的勘察目的、任务和评价为指导，选择合理的探测方法，全面探测兴衰、业绩和变化根据水文地质的实际情况对地下水等相关指标进行综合评价，从而为建筑材料和服务方案的选择提供技术支持。同时，结合检测结果分析地下水的变化规律，然后根据变化规律制定科学的防治方案，对潜在的地下水喷发进行有效处理。