论诱发矿山地质变化原因及勘查方法

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摘要：矿产资源是人类赖以生存和发展的物质基础，是人类生产资料和生活资料的重要来源。随着我国矿产资源开发规模的增大，矿山地质灾害问题日渐突出，而采矿和选矿作为矿产资源开发过程中的主要活动对矿山地质灾害产生了多方面的影响。

关键词：矿山；地质；勘查；方法

中图分类号：TU6 文献标识码：A

我国是地质灾害的多发国家之一，地质灾害种类多、分布广、影响大、造成损失严重。矿山地质灾害是地质灾害的一个小分支，是人类开采矿山而直接诱发的人为地质灾害。我国是采矿大国，开采技术和设备相对落后，导致矿山开采环境不断恶化。近年来，各种矿山地质灾害明显上升，本文作者结合在多年矿山勘查的工作经验，详细介绍了矿山各种地质灾害的类型、产生、危害和防治对策，并提出相应的勘查方法。

1 地质灾害诱发因素

1．1 疏干排水

采矿时对地下水必须进行疏干排水，甚至要深降强排，由此而出现了一系列的地质灾害问题。首先是矿井突水事故不断发生。其次是由于疏干排水，使许多岩溶充水矿区引起地面塌陷，严重影响地面建筑、交通运输以及农田耕作与灌溉。再次是某些矿山由于排水，疏干了附近的地表水，浅层地下水长期得不到补充恢复，影响植物生长；有的矿区甚至形成土地石化和沙化、水土流失、荒漠化严重，生态环境遭到破坏。

1．2 其他因素

矿山地质灾害诱发因素很多，有些是开采过程中难以避免的；有的是开采中忽视预防或开采不规范、管理不科学导致的；有的矿山片面追求经济利益或为摆脱一时的经营危机，摈弃常规；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。

2 主要地质灾害特征和治理措施

2．1 泥石流

泥石流灾害具有很强的破坏性，但人们并不是被动地去接受泥石流灾害，而是通过科学研究，不断认识其成灾机理和成灾规律，提高预测预报水平，加强防御建设，与泥石流灾害进行斗争。泥石流的治理措施包括工程措施和生物措施嘲：(1)工程措施的治理目的是减少灾害的发生频度，降低灾害的危害程度。一般是拦挡、排导和支护措施。(2)生物措施：生物措施的治理目的一是治理水土流失；二是吸收有害物质，净化土壤。(3)生物措施和工程措施相结合：金属矿围岩一般为较硬的岩石，开采过程中开采堆积物除了上覆土层和风化岩石外，均为较大块的难风化的块状堆积物，易形成的地质灾害为崩塌、滑坡以及泥石流，另外有些金属矿床在开采和冶炼过程中对土和地下水造成一定的污染，也需要进行治理；非金属矿多数为沉积形成，其开采要挖掘较多的松散沉积生成物，而且开采出来的物质也较易风化，易形成地面塌陷、泥流、泥石流、滑坡等地质灾害。

2．2 塌陷

当地下矿层被采出之后，采空区的顶板岩层在自身重力和其上覆岩层的压力作用下，产生向下的弯曲和移动。当顶板岩层内部所形成的拉张应力超过该层岩层的抗拉强度极限时，直接顶板首先发生断裂和破碎并相继冒落。接着是上覆岩层相继向下弯曲、移动，进而发生断裂和离层。随着采矿工作面的向前推进，受到采动影响的岩层范围不断扩大。当矿层开采的范围扩大到某一时刻，在地表就会形成一个比采空区大得多的塌陷盆地，从而危及地表的各种建筑物和农田等。岩溶塌陷是岩溶充水矿床疏排地下水所引起的。塌陷不仅出现在煤炭矿山而且也出现在有色金属、黑色金属、化工及核工业矿山。采空区塌陷对土地资源的破坏，在采矿中占有重要地位，主要由地下开采造成的。对矿山采空区塌陷的治理方案很多，但较常用的方法是充填复垦法。

2．3 滑坡

滑坡活动受多种因素影响，主要发生在雨季。而软硬相间岩层，由于差异风化，坚硬岩体突出，由结构面切割或重力蠕变，坚硬岩体就会产生崩塌、落石。地质构造发育使完整岩石被分割成割裂体，割裂体在诱发因素下失稳而形成崩场，因此构造越发育，岩体越破碎，越易产生崩塌、落石。抗滑工程是防止山体滑坡的不可缺少的一部分，尤其对于事关生命、财产安全的矿区坡体来说，意义非同寻常。抗滑工程包括抗滑挡墙、加筋挡墙、锚定板挡墙、预应力锚索挡墙、锚杆挡墙。

3 矿山地质灾害的勘查方法

3．1 地球信息技术综合方法

遥感技术(Rs)主要是针对大面积区域宏观解释，可形成不同比例尺所需要的航卫片解译结果。利用航、卫片进行解译，具有直观、真实、准确、实效性强等特点，可大大提高工作效率和质量。GPS具有全天候、全球覆盖和高精度的优良性能，而且其用户设备无源工作，体积小，重量轻，耗电少，使用方便和价格低廉，因此，GPS的应用越来越广泛。在矿山环境野外调查中，可采用GPS定位仪进行矿山环境三维坐标数据的现场采集工作。矿山地质灾害的许多问题都是由多种空间域因子共同作用的结果，而GIS本身又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GIS完全可以实现对矿山环境和灾害问题进行动态模拟与评价的目的。总之，“3S”技术的应用，可以从宏观上掌握地质灾害的分布、发生、发展规律。它的应用弥补了以前常规的技术手段难于胜任的空白，特别是对危险地带的矿山灾害的调查。

3．2 水文地质与岩土力学试验方法

水文地质与岩土力学试验类型很多，是矿山地质灾害调查的重要手段之一，许多调查成果的基础数据和资料，均需水文地质与岩土力学试验而获得。

3．3 地球物理勘查方法

高密度电阻率法是以岩土体导电性差异为基础的一类物探方法，该方法一次即可进行多装置数据采集，既可研究深度方向的电性变化，也可研究水平方向的电性变化，通过参数换算取得更多突出的有效异常的比值参数，利于潜在灾害的埋深、范围等的推断解释 。它对不太深的采空区、地下水系、岩石风化层等的勘查十分有效。视电阻率法可用于圈定采空区。一般金属矿山都是块状硫化物矿体，它是一种良导电体，具有极低的电阻率，而有待探明的采空区为空气充填，空气是绝缘高阻，其电阻率与硫化物矿体的电阻率有显著差别，利用视电阻率法揭示这种差别存在的范围就是圈定的采空区。瞬变电磁法是利用不接地回线或接地线源向地下发送一次脉冲电磁场，在一次脉冲磁场的间歇期间，利用线图或接地电极观测地下半空间二次涡流场的变化，从而达到探测的目的。同时，该方法信噪比高、分辨力强、探测深度大、探测速度快，较容易发现矿区的采空区异常。浅层地震法是由人工手段激发地震波，再通过研究地震波在地层中的传播规律，以查明地下地质小构造及获取地层岩性信息的一种物探方法。其中的浅层反射法，不仅能直观地反映地层界面的起伏变化，而且还能探测地下隐伏断层、空洞、陷落柱以及各种异常物体，是滑坡、断裂面、采空区等潜在地质灾害的有效勘查方法之一。

3．4 其他方法

在矿山地质灾害的勘查中，地球化学勘查方法也可发挥重要作用，特别是对矿区环境污染的勘查，化探方法可以充分发挥其优势，在污染因素查定、探测污染源、污染机制(过程)研究、圈定污染异常区，以及提出污染治理方案等方面将起决定性作用。

4 矿山地质灾害的预防

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。政府主管部门要加大对矿山环境与灾害源的监管与治理力度，防止新的隐患发生。矿山企业要规范开采行为，合理开发矿产资源，处理好短期经济利益和长远发展的关系，将防灾减灾工作始于矿山设计并延续到闭坑之后。

结语

我国矿山种类繁多、分布广、户数多、规模小、基础差，由于技术、管理及效益等原因的影响，资源开发中的安全形势相当严峻，地表塌陷、山体崩塌、矿山边坡滑坡、废石场泥石流、尾矿库垮塌、采场冒顶、巷道坍塌、矿山地震、岩爆、采空区大面积地压、井下突水、深井高温等灾害，给社会稳定和人民生命财产安全带来了严重影响。