矿山地质灾害的预防措施及其发展趋势
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摘要：随着经济的快速发展，资源开采规模日益增大，我国现阶段矿山地质灾害呈上升态势，种类多，损失惨重，严重制约着矿业的可持续发展。文章简要分析了矿山地质灾害的特点、诱发因素及研究中存在的问题，并针对性地提出防治对策。
关键词：地下金属矿山、 地质灾害、境岩土工程
一、矿山地质灾害类型：
矿山地质灾害是指由于自然地质作用和人为地质作用使矿山生态地质环境恶化，并造成人类生命财产损失或人类赖以生存的资源、环境严重破坏的灾害事件。有人认为矿山地质灾害是由于人类开采矿山而直接诱发的人为地质灾害。国土资源部按致灾地质作用的性质和发生处所进行划分，将地质灾害分为12类、48种，矿山地质灾害为地质灾害的一个分支。目前我国矿山存在种类多，分布广，影响大，潜在灾害隐患突出等特点，并且存在上升的趋势，给人民生命财产安全带来很大的威胁。矿山开采引起的主要地质灾害类型包括：崩塌滑坡、深部岩爆等其他地质灾害。
⑴、崩塌、滑坡
崩塌、滑坡是露天矿山最常见的工程地质灾害。它也是发生频度最高、对露天矿山安全影响最大的灾害。崩塌、滑坡主要分为几个方面：①为采空区山体滑坡，主要是由于超量开采而引起；②为露天采矿场边坡失稳；③为排土场、堆渣场边坡失稳，或者尾矿坝垮塌。2009年5月在重庆地质灾害大排查活动中，重庆永川煤矿矸石山被列为地质灾害隐患点，必须限期予以排除，该矸石山高约430 m，通过降低矸石山高度，削坡减荷，同时在矸石山周围建立3个大型砖厂，对矸石山予以消耗，最终隐患得以排除。湖南柿竹园多金属矿的尾矿库倒塌，形成矿渣碎石流，使沿途3乡2镇的94个村民小组受灾，冲毁房屋39栋，计17810m2；淹没房屋27栋，计8100m2；冲垮3座桥梁。矿区内49人死亡，矿区直接经济损失达1300万元。
⑵、深部岩爆
岩爆是一种与地应力有关的地质灾害，据悉，矿山进入1000m以下进行深部开采时，由于高地应力，硬岩层往往发生岩爆。岩爆就其破裂机制而言，是一种开挖卸荷条件下岩石自身弹性应变能突然释放所造成的脆性破裂或爆裂；红透山铜矿开采达1337m，在采深1100m左右，大片采区花岗岩柱及上下盘发生多次大的岩爆，地表响声如雷，井巷工程遭到严重破坏，给生产带来危害归。
⑶、其他地质灾害
其他地质灾害主要有矿震、地热、地质环境污染、瓦斯突出、矿山泥石流、水土流失等，同样对矿山地质环境带来比较大的威胁。地热一般出现深度在800 m以下。地质环境污染是目前矿山普遍的灾害，主要通过物理法、化学法、生物法进行治理。
二、矿山地质灾害特点及诱因分析：
总体而言，我国目前矿山地质灾害具有以下特点：
（1）种类多，分布广，影响大。据初步统计，全国因采矿引起的塌陷有180多处，塌陷坑1600个，塌陷面积1150km2。全国发生采矿塌陷灾害的城市近40个，造成严重破坏的25个。因露天采矿、开挖和各类废渣、废石、尾矿堆置等直接破坏与侵占的土地已达1.4～2.0万km2，并以每年200km2 的速度增加。
（2）灾害类型与矿山规模、开采方式、矿产类型及所处地域相关。一般来说，露天矿山灾害类型多为水土流失、排土场（山体）滑坡、泥石流、边坡坍塌等。地下开采受采空区影响，灾害类型多为地面塌陷、地裂缝、冒顶、岩爆、突水、瓦斯、地表水土污染、尾矿泥石流以及矿井抽排水导致的近地表水源枯竭等。
矿山地质灾害诱发因素各不相同。有些是开采过程中难以避免的，如开采深度的增加，使得地应力相应增大引起冒顶、片帮、脱盘甚至岩爆的严重地压灾害；有的是开采中忽视预防或开采不规范、管理不科学导致的，如采空区不及时充填、废渣废水随意排放、水文地质及构造不了解、巷道偏离、盲目指挥、违章作业、私挖乱采等，非稳定因素积聚到一定限度引发各种灾害；曾一度泛滥的民采风潮掠夺式的开采活动也对部分国有大中型矿山造成严重干扰和资源、环境破坏，如我公司孝义铝矿就因民采破坏，被迫缩小克俄矿区境界，浪费储量达230万T。
三、矿山地质灾害的防治对策：
现阶段，我国矿山地质灾害的发生几率、频度、强度及灾害损失均呈显著上升态势，对灾害的全面预防和彻底治理已是刻不容缓。愈演愈烈的矿山灾害、大量潜伏的灾害隐患、日渐恶化的矿山环境说明矿山地质灾害的防治必须上升到政府监管的高度，纳入国家防灾减灾工作范畴。注重矿山地质灾害的防治研究，将其列入矿业领域的基础性研究，把矿山灾害、环保、安全生产统一起来。灾害研究要充分依靠科技进步，采用高新技术，研究灾害的发生机制，建立灾害的监测、预报和评估信息系统。我国煤炭矿山正着手建立GIS系统的地质灾害信息库，涉及灾害的时空分布、强度与频度、数据分析、灾害预报及灾情评估等，为灾害防治提供有效服务。矿产资源开发对矿区生态环境的破坏，相当一部分是排放“三废”造成的。通过贫矿尾矿的资源化利用、固体废弃物填沟造地覆土绿化、“废水”闭路循环运用和零排放、有害固体废弃物的安全填埋技术等措施，可缓解资源供给与需求压力，防止地质灾害，减轻环境污染，达到改善矿区生态环境的目的，实现矿业的可持续发展。
⑴、治理规划及分区：
1、进行区内环境影响评价和生态环境评价，编制斋堂地区矿山环境治理总体规划方案，制定预期目标和相应的治理措施。
2、将治理规划区分为重点治理区和一般治理区。包括主要道路两侧，风景区、自然保护区范围内，清水河保护范围内，市区镇主要规划区内，矿山环境强烈影响区，对人民生命财产安全有较大影响或潜在不安全因素的地区。一般治理区为目前矿山地质环境破坏较小但环境地质背景较脆弱，可适当延后恢复治理的区域。
⑵、主要预防措施：
1、对煤矿矿区的居民区下不明采空区进行勘查：老空区勘查工作的进行可以减轻当地居民的心理压力，各级政府部门可以据此科学的决策预防方案、治理措施或迁村计划，以避免减灾行动的盲目性和无谓损失，以最少的经济投入获取最大的社会、经济效益。
2、加强塌陷危险区的管理：严格制定遵守有关规定。本区违反塌陷危险区有关管理制度的情况屡有发生，造成严重后果，其教训应予以汲取。建议今后对塌陷危险区的管理，除以国营矿山名义发文警告外，更需政府部门制定法规，特别注意新建、改建问题，不应再人为地增加新的灾害点。严禁滥采乱挖，落实依法采矿不乱采、不越界。对于治理工作应本着“先急后缓、以防为主、防治结合”的原则进行，从本区面临的减灾局势，应采取以下措施，并在具体实施前进行充分的效益论证工作。
3、加强新建、改建建筑工程的选址论证工作：新建、改建的建筑工程，都要事先预防建立在老采空分布区上。特别是本区平地面积很少，改建、迁建建筑工程(包括村庄)的选址余地不大的情况下，此项工作尤显重要。若在建设前先进行地下采空区的地表普查探测工作，搞清采空区的分布现状，采取相应的减灾、防灾措施(如搬迁、充填老空、加固房基等)，就可以避免或减少经济损失。
四、矿山安全防治新技术的应用与发展：
过去矿工仅凭经验来预测事故征兆，其中敲帮问顶就是最常用的方法!随着科学技术的不断进步，预测事故征兆的手段也不断得到改进，预测水平越来越高。事故征兆预测由经验法向科学预测技术发展。近几年，国内外矿山积极采用新的预警技术，有效控制了矿山事故的发生或减少了人员伤亡和财产损失。
以微电子技术和信息技术为先导的世界新技术革命的成果，正迅速渗透到矿山领域。例如：美国、加拿大、澳大利亚等国的采矿生产工艺正向遥控和自动化发展。采矿工业正由劳动密集向资本密集和技术密集转化，矿山生产高度机械化和计算机化。这一切变革也促使一些国家的矿山工人在结构和素质上发生重大变化，技术的巨大变化促使矿工更年轻。技术更熟练、效率更高，同时工作条件变得更安全卫生。实践表明：只有高素质的矿工，才能适应现代化矿井生产的需要。安全生产是一项系统工程，必须依靠完善法律、社会、经济、行政等各方面手段。经过长期的努力来实现，增加安全投资并完善投资的实际效果，无疑是一项尽快控制和扭转事故多发的重要措施，而依靠技术进步，可促进生产效率的提高和安全状况的改善。
1、预测预警仪器：
1)、地震层析X射线摄影机!地震层析X射线摄影机对测定地下矿山深部矿柱的相对应力是一种很有效的工具。如测得高应力区，则可在掘进前去除应力或避开这些高应力区进行掘进，通过连轩地震测量，便知应力是否降低到可安全掘进的状态。用地震层析X射线摄影机识别高应力区具有技术可靠、成本低、效率高等优点。
2)、携带式热应力监测计。澳大利亚芒特艾萨铅锌矿。原岩温度达600C。因此，监测岩石温度对矿工所产生的热应力影响成为等待解决的问题。同时，还可测量湿球/干球温度、空气冷却量、平均辐射热温度、风速和相对湿度，以及接收有关着装、工作负荷和工作强度方面的输入数据。
2、岩土工程治理技术：
环境岩土工程治理技术主要是运用岩土工程的概念进行环境保护的技术，主要侧重于一些具体的地质灾害的防治措施。目前岩爆主要针对岩爆的发生机理方面进行防治，对岩爆可能发生部位的地应力进行判定，分析岩爆发生的可能性及岩爆的发生等级，在治理方面主要防止应力集中，目前很多矿山企业引入有限元方法分析采场的应力分布，从而对应力集中的部位采取释放措施。很多矿山利用尾矿对塌陷区进行充填，从而增加尾矿库的容量，效果很好。若在采空塌陷区或者岩溶塌陷区修筑建筑物则需要对塌陷的稳定程度和建筑地基的稳定性进行分析，尽量不要在塌陷未达到稳定的塌陷区内修筑建筑物，若在复垦过程中需要修建房屋等设施，对于井下突水灾害，除了上述运用物理探测方法外，主要有注浆封堵、帷幕注浆截流等措施，目前预测方法主要有统计学方法、突变论方法和现场试验等。对于崩塌、滑坡，主要有控制超采滥挖现象，对出现的危岩及时清除，做好排水工作，减轻地表水、地下水对滑坡的诱导作用。
结束语：
我国矿山种类繁多、分布广、户数多、规模小、富矿少、基础差，由于技术、管理、效益等原因，资源开发中的安全隐患相当严重，地质灾害频发，尤其是矿山闭矿留下的矿坑、塌陷、尾矿坝等给当地的人民生产生活带来很大的威胁。应运用合理的采矿方法把矿产资源开发利用与环境保护结合起来，运用矿山灾害学安全减灾原理和环境科学相结合的理论为指导，充分利用岩土工程、采矿工程新理论、新技术、新方法，减少地质灾害的发生，实现矿山的可持续发现，为我国经济的发展作出应有的贡献。