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[摘要]我国的采矿量虽然在世界上名列前茅,但是我国的采矿方式大多都是粗放式的。就目前情况而言,我国的矿产业总形势还是很严峻的,更有部分地区矿区环境恶化速度不断加快。本文在空间和成因上对矿山地质灾害进行了分类探讨,并在物理和工程两个方面对矿山地质灾害的防治进行了论述。
[关键词]矿山地质灾害 勘察 防治
[中图分类号] P694 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2015)-4-136-2
矿山地质灾害产生的原因主要是因为人类采矿活动而引起的,主要表现就是矿区自然地质环境的变化,它会影响人类的正常生活和生产。它是从属于地质灾害,也是自然灾害的重要组成部分。我国在世界上是最大的发展中国家,同时又是一个矿业大国,每年都有大量的矿产资源消耗量。随着我国的地质灾害情况日益恶化,了解地质灾害的类型和勘察以及防治措施是地质工作者工作的重中之重。矿山地质灾害的类型有很多种,针对不同的灾害类型相对应的就会有不同的勘察方案和防治措施。
1矿山地质灾害类型
矿山地质灾害种类繁多,从成灾与时间的关系角度出发,可以分为突发性矿山地质灾害和缓发性矿山地质灾害两类。不过,最常见的还是以灾害的空间分布与成因关系进行分类。
1.2岩土体变形灾害
(1)矿山地面和采空区坍塌
地面坍塌比较容易发生在地下以井卷开采的矿山。这些矿山采矿区由于保留矿柱不足或者矿柱受损而没有支撑能力,往往容易造成地面塌陷。相比较那些矿体埋藏较浅的矿区,由于地基不稳定,则更容易发生地面坍塌。另外有些地下开采矿山矿体埋藏比较深,由于没有采取措施及时回填,也有可能发生大规模塌陷。
(2)采矿场边坡失稳、滑坡与岩崩
造成采矿场边坡失稳、滑坡与岩崩这些问题的主要原因是不合理开采,比如采剥失调、边坡角度过陡等。这些问题主要在露天开采的非金属矿和建材矿山等场所会比较容易发生。例如,1980年在湖北盐池河磷发生的山崩事件。
(3)坑内岩爆
坑内岩爆的主要原因是矿坑周边和顶底板围岩在受到外力被压缩,外加采掘挖空产生自由面,产生岩石地应力的突然释放,使岩石大量破碎并大量向坑内喷射。这一灾害一旦发生,会给矿山造成重大危害。因此坑内岩爆又被称为岩内冲击。
(4)采矿诱发地震
因采矿诱发的地震的特点就是震源浅、危害大,只需要小震级的地震就可以严重破坏井下和地表。不可否认,随着我国各矿山向深部发掘,此类地震发生的频率也会增加,对矿山及其周围地区的危害也将加剧。
1.3地下水位改变引起的灾害
(1)矿坑突水涌水
这一矿山灾害经常发生,属于常见矿山地质灾害的一种,具有突发性强、规模大的特点。这一灾害产生的原因是由于对矿坑涌水量估计不准确,在采掘过程中贯穿透水断层,使地下水大量涌入。这种灾害一旦发生,对工作人员的人身安全将是一个非常大的威胁。
(2)矿坑溃沙涌泥
矿坑溃沙涌泥的发生与矿坑突水有一定的联系,常常是结伴发生。这种灾害一旦发生,溶洞中的泥沙和岩屑以及一些沉积物就会流入坑内,造成的坑道阻塞,给矿山带来毁灭性的破坏。
(3)环境污染
矿山灾害的另一种重要形式就是环境污染。在采矿或者选矿过程中往往会产生“三废”物质,这些没有经过处理的有害物质排放到江河湖海中,会对环境产生严重的污染。除此之外,水土流失、土地砂化、盐渍化、地下水断流等现象的发生都和采矿有必然的联系。环境污染不但会影响矿区的发展,而且还会对人体健康造成很大危害。
1.4矿体内引起的灾害
(1)瓦斯爆炸和矿坑火灾
当矿井内通风不好时,瓦斯积聚就会发生爆炸,造成人员伤亡,矿坑被毁。在煤矿中这种灾害非常常见。在一些硫化矿床中,硫化物氧化生热发生自燃会引发矿山火灾。矿山火灾不仅使地下资源遭到破坏,还会给周围环境带来严重的影响。
(2)地热
矿产开采深度和地热危害是成正比的,采矿的深度越大,温度也就越高。近年来,随着开采深度的加大,而且矿山本身含硫量高,地热开始逐渐加剧,导致了矿工的工作环境急剧恶劣,同时也对我国矿山的正常生产产生了一定的影响。
2矿山地质灾害的勘查
2.1地理信息技术
近年来,地理信息技术的应用越来越广泛,这其中包括遥感技术(RS)、全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)三种技术。
(1)遥感技术(RS)主要是针对大规模大面积进行宏观的解释,通过航空、卫星照片进行解释,直观真实,时效性强,提高了工作效率。
(2)全球定位系统(GPS)由于其价格低廉、携带方便、全天持续工作、全球覆盖和高精度等优点,在矿山环境野外调查中的应用越来越广泛。
(3)地理信息系统技术(GIS)由于具有强大的空间分析操作功能和多源多因素信息复合叠加技术,因此可以实现对矿山环境和灾害问题进行动态模拟与评价。
所以,“3S”技术的应用让人们在掌握地质灾害的分布、发生和发展规律上有了宏观的认识。如,当矿山地质灾害发生时,GPS可以有效的对灾害进行定位,GIS可以对灾害成因与治理方法等等结合进行有效而快速的分析,对前往进行灾害治理的工作人员提供有效的实时性的情报。
2.2水文地质与岩土力学试验方法
矿山地质灾害调查的重要手段之一是进行水文地质与岩土力学试验。
水文地质试验主要包括水质测试、淋滤试验、浸泡试验、含水层吸附试验、含水层顶板渗透性试验、采矿引起周围地层渗透性变化试验、矿石及废弃物中有毒有害元素测试试验、土壤污染试验、溶质迁移与富集规律试验等。
岩土力学试验主要包括室外原位力学试验和室内岩土物理力学性质试验等。 2.3矿山地质灾害的勘查多采用物理方法
由于采空区、积水塌陷区的地质灾害多发生在深部,所以勘查时多使用物理勘察方法。主要包括高密度电阻率法、视电阻率法、瞬变电磁法和浅层地震法等。
3矿山地质灾害的防治
3.1技术性措施
矿山地质灾害的监测,定期对矿山进行调查和监测工作,可以有效的避免或减少矿山地质灾害发生造成的损失与伤亡;矿山地质灾害调查,对矿山地质灾害的发生原因进行调查,从而有针对性的进行治理与防护;依靠科技手段,提高矿山开采技术水平,更高效率的完成矿山的开采,最大程度上提高矿产利用率和减少环境污染;进行矿山地质灾害的治理,针对那些有可能发生矿山地质灾害的矿区进行有效的防护和治理。
3.2工程防治措施
工程措施主要有五种,第一种是充填复垦法,主要就是为了防治采空区塌;第二种就是建造抗滑工程,这主要是为了防治滑坡;第三种是清理和拦截工程,这一防治措施可以防治崩塌;第四种是通过工程预防断裂出水,防治井下突水;第五种是拦截、排导和支护措施,这一举措能有效防治泥石流。
4结语
矿山地质灾害的种类很多,形成的原因也都多样,所以要利用现代物理技术勘察与现代“3S”技术防治,最大程度上使矿产资源得到合理利用,同时争取上最大程度上减少矿产地质灾害。这是一项长期任务,虽不能在短时间内的到解决,但通过合理的开发与综合应用已初见成效。
参考文献
[1],刘成,徐刚,黄彦;基于"3s"技术的重庆市北碚区地质灾害评估预测系统[J];地质灾害与环境保护,2006,17(1):108-112.
[2],赵永久;矿山环境地质灾害问题及其勘查方法[J];地质灾害与环境保护,2008,19(2):104-107.
[3],周先军,李淑琴;矿山地质勘查与勘查灾害防治[J];中国高新技术企业,2010(18):94-95.
[4],杨勤海,王璇;滑坡地质灾害调查中的综合物探技术应用[J];勘察科学技术,2011(6):47-48.
[5],岳境,姜国虎,张元彩;矿山开采引发的地质灾害及其治理方案初探[J];资源环境与工程,2006,(5):536-538.
[6],陈秀峰;论矿山地质灾害及其防治[J];煤,2009,18(9):51-52.
[关键词]矿山地质灾害 勘察 防治
[中图分类号] P694 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2015)-4-136-2
矿山地质灾害产生的原因主要是因为人类采矿活动而引起的,主要表现就是矿区自然地质环境的变化,它会影响人类的正常生活和生产。它是从属于地质灾害,也是自然灾害的重要组成部分。我国在世界上是最大的发展中国家,同时又是一个矿业大国,每年都有大量的矿产资源消耗量。随着我国的地质灾害情况日益恶化,了解地质灾害的类型和勘察以及防治措施是地质工作者工作的重中之重。矿山地质灾害的类型有很多种,针对不同的灾害类型相对应的就会有不同的勘察方案和防治措施。
1矿山地质灾害类型
矿山地质灾害种类繁多,从成灾与时间的关系角度出发,可以分为突发性矿山地质灾害和缓发性矿山地质灾害两类。不过,最常见的还是以灾害的空间分布与成因关系进行分类。
1.2岩土体变形灾害
(1)矿山地面和采空区坍塌
地面坍塌比较容易发生在地下以井卷开采的矿山。这些矿山采矿区由于保留矿柱不足或者矿柱受损而没有支撑能力,往往容易造成地面塌陷。相比较那些矿体埋藏较浅的矿区,由于地基不稳定,则更容易发生地面坍塌。另外有些地下开采矿山矿体埋藏比较深,由于没有采取措施及时回填,也有可能发生大规模塌陷。
(2)采矿场边坡失稳、滑坡与岩崩
造成采矿场边坡失稳、滑坡与岩崩这些问题的主要原因是不合理开采,比如采剥失调、边坡角度过陡等。这些问题主要在露天开采的非金属矿和建材矿山等场所会比较容易发生。例如,1980年在湖北盐池河磷发生的山崩事件。
(3)坑内岩爆
坑内岩爆的主要原因是矿坑周边和顶底板围岩在受到外力被压缩,外加采掘挖空产生自由面,产生岩石地应力的突然释放,使岩石大量破碎并大量向坑内喷射。这一灾害一旦发生,会给矿山造成重大危害。因此坑内岩爆又被称为岩内冲击。
(4)采矿诱发地震
因采矿诱发的地震的特点就是震源浅、危害大,只需要小震级的地震就可以严重破坏井下和地表。不可否认,随着我国各矿山向深部发掘,此类地震发生的频率也会增加,对矿山及其周围地区的危害也将加剧。
1.3地下水位改变引起的灾害
(1)矿坑突水涌水
这一矿山灾害经常发生,属于常见矿山地质灾害的一种,具有突发性强、规模大的特点。这一灾害产生的原因是由于对矿坑涌水量估计不准确,在采掘过程中贯穿透水断层,使地下水大量涌入。这种灾害一旦发生,对工作人员的人身安全将是一个非常大的威胁。
(2)矿坑溃沙涌泥
矿坑溃沙涌泥的发生与矿坑突水有一定的联系,常常是结伴发生。这种灾害一旦发生,溶洞中的泥沙和岩屑以及一些沉积物就会流入坑内,造成的坑道阻塞,给矿山带来毁灭性的破坏。
(3)环境污染
矿山灾害的另一种重要形式就是环境污染。在采矿或者选矿过程中往往会产生“三废”物质,这些没有经过处理的有害物质排放到江河湖海中,会对环境产生严重的污染。除此之外,水土流失、土地砂化、盐渍化、地下水断流等现象的发生都和采矿有必然的联系。环境污染不但会影响矿区的发展,而且还会对人体健康造成很大危害。
1.4矿体内引起的灾害
(1)瓦斯爆炸和矿坑火灾
当矿井内通风不好时,瓦斯积聚就会发生爆炸,造成人员伤亡,矿坑被毁。在煤矿中这种灾害非常常见。在一些硫化矿床中,硫化物氧化生热发生自燃会引发矿山火灾。矿山火灾不仅使地下资源遭到破坏,还会给周围环境带来严重的影响。
(2)地热
矿产开采深度和地热危害是成正比的,采矿的深度越大,温度也就越高。近年来,随着开采深度的加大,而且矿山本身含硫量高,地热开始逐渐加剧,导致了矿工的工作环境急剧恶劣,同时也对我国矿山的正常生产产生了一定的影响。
2矿山地质灾害的勘查
2.1地理信息技术
近年来,地理信息技术的应用越来越广泛,这其中包括遥感技术(RS)、全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)三种技术。
(1)遥感技术(RS)主要是针对大规模大面积进行宏观的解释,通过航空、卫星照片进行解释,直观真实,时效性强,提高了工作效率。
(2)全球定位系统(GPS)由于其价格低廉、携带方便、全天持续工作、全球覆盖和高精度等优点,在矿山环境野外调查中的应用越来越广泛。
(3)地理信息系统技术(GIS)由于具有强大的空间分析操作功能和多源多因素信息复合叠加技术,因此可以实现对矿山环境和灾害问题进行动态模拟与评价。
所以,“3S”技术的应用让人们在掌握地质灾害的分布、发生和发展规律上有了宏观的认识。如,当矿山地质灾害发生时,GPS可以有效的对灾害进行定位,GIS可以对灾害成因与治理方法等等结合进行有效而快速的分析,对前往进行灾害治理的工作人员提供有效的实时性的情报。
2.2水文地质与岩土力学试验方法
矿山地质灾害调查的重要手段之一是进行水文地质与岩土力学试验。
水文地质试验主要包括水质测试、淋滤试验、浸泡试验、含水层吸附试验、含水层顶板渗透性试验、采矿引起周围地层渗透性变化试验、矿石及废弃物中有毒有害元素测试试验、土壤污染试验、溶质迁移与富集规律试验等。
岩土力学试验主要包括室外原位力学试验和室内岩土物理力学性质试验等。 2.3矿山地质灾害的勘查多采用物理方法
由于采空区、积水塌陷区的地质灾害多发生在深部,所以勘查时多使用物理勘察方法。主要包括高密度电阻率法、视电阻率法、瞬变电磁法和浅层地震法等。
3矿山地质灾害的防治
3.1技术性措施
矿山地质灾害的监测,定期对矿山进行调查和监测工作,可以有效的避免或减少矿山地质灾害发生造成的损失与伤亡;矿山地质灾害调查,对矿山地质灾害的发生原因进行调查,从而有针对性的进行治理与防护;依靠科技手段,提高矿山开采技术水平,更高效率的完成矿山的开采,最大程度上提高矿产利用率和减少环境污染;进行矿山地质灾害的治理,针对那些有可能发生矿山地质灾害的矿区进行有效的防护和治理。
3.2工程防治措施
工程措施主要有五种,第一种是充填复垦法,主要就是为了防治采空区塌;第二种就是建造抗滑工程,这主要是为了防治滑坡;第三种是清理和拦截工程,这一防治措施可以防治崩塌;第四种是通过工程预防断裂出水,防治井下突水;第五种是拦截、排导和支护措施,这一举措能有效防治泥石流。
4结语
矿山地质灾害的种类很多,形成的原因也都多样,所以要利用现代物理技术勘察与现代“3S”技术防治,最大程度上使矿产资源得到合理利用,同时争取上最大程度上减少矿产地质灾害。这是一项长期任务,虽不能在短时间内的到解决,但通过合理的开发与综合应用已初见成效。
参考文献
[1],刘成,徐刚,黄彦;基于"3s"技术的重庆市北碚区地质灾害评估预测系统[J];地质灾害与环境保护,2006,17(1):108-112.
[2],赵永久;矿山环境地质灾害问题及其勘查方法[J];地质灾害与环境保护,2008,19(2):104-107.
[3],周先军,李淑琴;矿山地质勘查与勘查灾害防治[J];中国高新技术企业,2010(18):94-95.
[4],杨勤海,王璇;滑坡地质灾害调查中的综合物探技术应用[J];勘察科学技术,2011(6):47-48.
[5],岳境,姜国虎,张元彩;矿山开采引发的地质灾害及其治理方案初探[J];资源环境与工程,2006,(5):536-538.
[6],陈秀峰;论矿山地质灾害及其防治[J];煤,2009,18(9):51-52.