发布时间:2023-06-26 16:15:18
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矿山是人类工程经济活动对地质环境影响最为强烈的一种场所。 人类在开发利用矿产次源的同时,也改变或破坏了矿山地区自然地质环境,从而产生众多的地质灾害,降低环境质量,影响人类自身的生存和生产环境。
1 矿山生产活动与地质灾害
矿山,是矿业活动的中心,其生产活动一般包括矿石采掘、矿坑排水和选矿冶炼三大部分。由于上述活动, 而造成地下采空、地下水位降低等八种对地质环境的作用形式(见图1),成为巨大的人为地质营力。矿山地质环境,根据矿业活动的影响范围,可分为大气(近地面) 环境、地面环境、水(地表水与地下水)环境和采场(露天采场与地下井巷、采场)环境四大部分。
矿山地质灾害,是指由于矿山生产活动而造成的对地质环境的作用,使矿山地区地质环境发生异变,而产生的影响人类正常生活和生产的灾害性地质事件。我国矿山地质灾害十分严重,常见的有酸雨、采空区地面沉降、崩塌、滑坡、岩溶塌陷、水土流失、水土污染、突水、溃泥等26种(见表1 )。每年由于矿山地质灾害造成的人员伤亡数以千计,经济损失则以亿元计,严重影响矿业的经济效益和社会效益,并不同程度地破坏了矿山地区的生态环境。矿山地质灾害的种类多,其分布空间又涉及矿山的大气、地面、水和采场环境,在每一个矿山构成一独立的地质灾害系统。这个系统的基本特征,即灾害的种类及多寡、灾害的强度和时间、空间分布等,除取决于矿区特定的地质环境(即地形地貌、气候、矿床水文地质工程地质条件等因素)外,亦与矿床开采方式、方法及选冶工艺密切相关。这个系统内的各灾种, 由于其主控作用往往相同或相似,而显示出灾害发生的伴生性和链生性。每一种对矿山地质环境的作用形式,常产生一群相互伴生的地质灾害。一种主导性地质灾害的发生,往往会链生一系列诱发地质灾害。
矿山生产活动类型 对矿山地质环境的作用形式
图1 矿山生产活动对矿山环境的作用形式图
2 矿山地质灾害发展趋势分析
随着我国经济建设的发展,矿业作为一个重要产业,随着矿山采掘规模和强度的增大,矿山地质灾害也必将趋于增多。地质灾害防治工作量和防治难度将超过以往历史上任何时期的水平。
(1)地质环境中矿山侵占土地和废弃物排放数量越来越大。增加了防治范围和治理工作量。我国采掘工业已侵占了大部分的土地面积并且速度在递增。造成矿山侵占土地的原因主要是露天采场、各类渣场及工业垃圾堆置场,这种侵占,对土地来说,即是破坏性的。矿山废弃物包括废气、废水、废渣和尾矿等。以废渣为例,每生产一吨金属或煤,往往需要消耗和排放数十吨,成百吨的矿石和废石。
(2)需要防治的地质灾害将越来越多,防治难度也越来越大。煤炭矿山地质灾害防治问题仍然比较突出。开发时,必须重视研究与水环境变化有关的地质灾害的防治。非金属,建材矿山,由于点多、分散, 其开采的影响范围几乎涉及城乡各地,在非金属、建材工业大发展的同时,必须重视日益增多的水土流失、土地沙化、水土污染等地质灾害的防治。黑色,有色金属矿山及化工矿山,随着一批矿山生产能力的消失,不论是新开发的矿山,还是挖掘现有矿山的潜力,多将扩大对地质环境影响的地域,而增加地质灾害防治工作量及难度。
应该引起高度重视的是发展中的乡镇矿山,由于其自身一些不完善因素难以在短时期内得以改善和克服,矿产资源利用率低,乱采滥挖严重,选治工艺落后,矿山地质灾害会更加严重。
表l 矿山地质灾害种类综合表
3 矿山地质灾害与地质环境保护对策
我国矿山地质环境保护,通过大量生产实践的经验与教训,已从初期只关心采矿效益和自身作业安全阶段,发展到目前的矿产资源开发与地质环境保护并重阶段,将来势必会发展到在保护地质环境的前提下,考虑矿产资源合理开发利用的阶段。做好地质灾害防治,是现阶段实施矿山地质环境保护的关键。
3.1 制定矿山地质环境保护法规
环境保护是一项基本国策。矿山地质环境作为整个环境的一部分, 其特点是:生产活动强烈、地质灾害发育、环境破坏严重,成为整个生态环境遭受污染或破坏的泥头之一。地环境是自然环境和生态环境的基础,更应成为保护的重点。
3.2 建立和健全矿山地质环境管理体制
地质矿产部作为国务院地质矿产行政主管部门,负有矿产资源开发管理、地质环境保护管理及地质灾害防治管理的政府职能。矿山地质环境管理与矿产资源开发管理两者密切相关。各级地方地质矿产行政主管部门应该有责任加强和履行矿山地质环境保护管理及地质灾害防治管理的职能,建立起矿产资源开发全过程的地质环境监督管理体制。
3.3 做好矿产资源开发全过程的综合防治
(1)矿产资源勘查阶段,即矿床勘探阶段。主要是查明矿区环境地质条件,在现状评价的基础上,预测矿床开采后对地质环境产生的影响和主要地质灾害,提出防治建议,为矿山整个环境影响评价、建设可行性研究和设计提供依据。预测评价的重点: 一是矿床疏排地下水后水环境的变化和可能产生的地质灾害,其评价范围应包括一个完整的水文地质单元; 二是矿床原生地质体(矿石及其围岩) 采挖、位移、堆放后岩土环境的变化, 可能在矿山地面环境和采场环境产生的地质灾害。以及因矿石、废石引起某些元素扩散而造成的环境污染等灾害。
(2)矿山设计阶段
1)设计准备阶段。主要是做好地质环境影响评价,作为建设项目审批的依据。以往不少矿山建设前也编制有环境影响评价报告书, 但大都局限于以“ 三废” 为对象的环境影响评价,缺少以矿山地质环境合理利用和保护为基础,防止或减少地质灾害发生发展为目的的全面评价,使矿山地质环境保护与矿产资源合理开发难以同步进行。
2)设计阶段。矿山建设项目中的地质环境保护设施和地质灾害预防工程,必须与主体工程同时设计。初步设计中必须有地质环境保护和地质灾害防治篇章,利用高科技技术,针对性地提出保护地质环境的开采方式、方法和选冶工艺等。
(3)矿山基建和生产阶段。矿山基建时,地质环境保护设施和地质灾害预防工程必须与主体工程同时施工,一并验收并移交生产使用。
关键词:矿山 地质灾害 滑坡 崩塌 泥石流 矿山地质灾害的防治措施
0 引言
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,重大地质灾害明显上升。
1 矿业开发与地质灾害
经济的快速发展加快了对矿物的需求与消耗,这也为矿产开采企业带来更大的发展机会。然而由于迅猛发展的中小型矿山疏于管理,加之小型矿山的开采方法和选矿工艺落后,大多无环保措施,加剧破坏矿区环境。开采环境明显恶化,矿山地质灾害问题日趋严重,潜在的致灾隐患不断增多,且随时可能发展成灾,造成人员伤亡、设备报废、设施损毁甚至矿井关闭、资源浪费等严重后果。严重制约了社会经济的可持续发展。
2 矿山地质灾害的主要类型
矿山地质灾害种类繁多,按成灾与时间的关系,可分为突发性矿山地质灾害(如矿坑突水、瓦斯爆炸、岩爆等)和缓发性矿山地质灾害(如采空区的地面变形、环境污染等)。但最常见的是以灾害的空间分布和成因关系分类。
2.1 岩土体变形灾害
2.1.1 矿山地面和采空区塌陷 地面塌陷主要发生在地下以井巷开采的矿山。在矿山采空区,若保留矿柱不足,或因矿柱受损而失去支撑能力,就会造成地面塌陷。特别是那些矿体埋藏较浅,产状较平缓的矿区(如煤矿),地面塌陷的现象更为常见。矿体埋藏相对较深的地下开采矿山,如果不能及时回填和崩落采空区,当其达到一定规模就会产生大面积塌陷。此外,在岩溶分布区,还会因矿山排水疏干而导致溶洞上方地面塌陷。地面塌陷不仅破坏可耕地资源、建筑物,毁坏道路、水库,还可直接导致矿山某些地下巷道的塌毁,或使大气降水和地表水沿塌陷裂缝灌入坑内,造成淹井事故,直至停工停产。
2.1.2 采矿场边坡失稳、滑坡与岩崩 主要原因是不合理开采如采剥失调、边坡角度过陡等造成,这种灾害多发生在露天开采的非金属矿山和建材矿山。
2.1.3 坑内岩爆 坑内岩爆又称矿山冲击,这是因矿坑周边和顶底板围岩,在受到强大的地壳应力作用而被强烈压缩,一旦因采掘挖空出现自由面,即有可能产生岩石地应力的骤然释放,导致岩石大量破裂成碎块,并向坑内大量喷射、爆散,给矿山带来危害和灾难。
2.1.4 采矿诱发地震 因采矿活动而诱发的地震,震源浅、危害大,小震级的地震即可导致井下和地表的严重破环。
2.1.5 场库失稳 场库失稳主要是由于尾矿坝溃决崩塌继而形成泥石流造成的危害。尾矿坝崩坝事故常给矿区居民生命财产带来巨大危害,同时也给环境造成巨大破坏和污染。
2.2 地下水位改变引起的灾害
2.2.1 矿坑突水涌水 这是最常见的矿山灾害,突发性强、规模大,后果严重。生产过程中常因对矿坑涌水量估计不足,采掘过程中打穿老窿,贯穿透水断层,骤遇蓄水溶洞或暗河,导致地下水或地面水大量涌入,造成井巷被淹、人员伤亡灾难。
2.2.2 坑内溃沙涌泥 这是常与矿坑突水相伴而生的灾害。当采掘过程中骤遇蓄水溶洞,常见溶洞中充填的泥沙和岩屑伴随地下水一起涌入,另外一些透水断层和地裂缝也常会使浅部第四纪沉积物随下漏的地表径流涌入坑内。其结果是使坑道被泥沙阻塞,机器、人员被泥沙所埋,严重时甚至会使矿山遭受毁灭性的打击。
2.2.3 环境污染 环境污染是矿山灾害的另一种重要形式。因采矿、选矿产生的“三废”物质,由于未经有效处理就被排放到江河湖海中,造成环境污染公害事件。采矿还会造成水土流失、土地砂化、盐渍化、地下水断流等。
2.3 矿体内因引起的灾害
2.3.1 瓦斯爆炸和矿坑火灾 这种灾害最常见于煤矿。由于通风不良,使瓦斯积聚发生爆炸,造成井下作业人员伤亡,矿井被毁;矿坑火灾除见于煤矿外,也见于一些硫化矿床。因硫化物氧化生热,在热量聚积到一定程度时则发生自燃,引发矿山火灾。矿山火灾的危害极大,而且还严重损耗地下矿产资源,如有的煤矿在地下已燃烧上百年,其资源损耗量十分巨大,使当地气候发生改变,农作物和树木大量死亡,田地荒芜,环境严重恶化。
2.3.2 地热 随着开采深度加大,地热危害不断加剧。我国已有许多矿山开采深度达到800m以下,矿山因含硫量高,开采深度又大,地温非常高。矿山地热灾害导致矿工劳动环境恶劣,严重影响了有关矿山的正常生产。
3 矿山地质灾害的防治措施
根据不同矿山的地质条件和地形特点及矿山的开发利用方案,以及灾点的分布特点划分不同层次的防治区,以便采取相应的防治措施。一般分为重点防治区、次重点防治区和一般防治区。
3.1 重点防治区防治措施
3.1.1 合理设计边坡参数,加强边坡监测,建议作挡墙稳固边坡,开挖后如果出现开裂变形,建议做专门的工程地质勘察。
3.1.2 对于原有的灾害点,做好边坡加固和预防工作,尽量消除因矿山开采而诱发灾害复发的隐患。
3.1.3 渣场弃渣严格作好方量及边坡坡度的设计,作好挡墙设计,设置拦渣坝,防止泥石流的产生。并充分、合理利用渣场,严禁随意弃渣(特别在公路沿线) 。
3.1.4 对于坑道开采,在坑道内一定要作好支护,做到边开采边支护,防止因矿顶坍塌、冒顶等而产生的危害,尤其上方有住户处要预防引起上部地面开裂。
3.1.5 作好坑道的排水设计,以防因矿坑涌水造成危害。
3.1.6 设置监测点,作好监测记录与分析工作,确保在易于发生灾害地段防患于未然。
3.1.7 开采结束后,对矿区进行统一规划,计划进行矿山复垦工作,恢复矿山生态功能。
3.2 次重点防治区防治措施 在进场公路、矿山生活区建设中,会形成大量的边坡和一定数量的弃渣,可能形成边坡失稳,造成滑坡和塌方;沿途不合理的弃渣可能造成水土流失,可能形成坡面泥石流, 可能有滚石和飞石危害。
3.2.1 科学合理设计边坡参数,并进行合理支护和加固,边坡上方应设置排水沟,做好地表挡排水措施。
3.2.2 加强工地管理,合理堆放弃渣,严禁随意弃渣;在险要地段建设拦挡滚石和飞石的设施:
3.2.3 开采结束后,将弃渣场扒平覆土,植树还林,恢复植被。
3.3 一般防治区防治措施 区内无主要建筑物和工程项目建设,主要可能因地表岩体的破碎而造成水土流失。应严禁越界开采,减少人为扰动,做好植被保护和水土保持。
3.4 地质环境恢复方案及措施 为防止水土流失和恢复植被和景观,矿山须规划进行矿山复垦工作,以恢复矿山生态功能。开采弃渣切勿胡乱堆放,必须统一堆放到开采境界线以外的矿山弃渣场内,在开采过程中,有计划地将弃渣回填到采空区。弃渣场经处理后再敷表土、植草种树。
通过上述地质环境恢复工作,减少水土流失,恢复矿山的生态功能,达到生态恢复与维护人类与环境和谐的目的。
4 结束语
合理有效地利用资源、保护矿山环境、加强监测与信息化管理、防止矿山地质灾害、实现矿业的可持续发展,是一个长期而重要的工作。
参考文献
[1]虎维岳.废弃矿山引起的环境地质灾害.
[2]何继善.防灾减灾的理论与实践.
[3]潘懋,李铁锋.灾害地质学.
关键词 矿山;地质灾害;防治措施
中图分类号TD98 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2012)69-0077-02
人类的生存以及国家的发展需要依靠地质环境和地质条件,因此如果一旦发生地质灾害将会严重影响人们的生活和国家发展。因此,本文通过对矿山地质灾害进行了详细的论述,主要分析了在开采矿产资源时容易造成矿山地质灾害的各类因素以及主要的治理办法和措施。
1 矿山采空区塌陷
1.1导致矿山采空区塌陷的主要原因
在对矿山进行开采作业时,通常会采用留矿法开采、空场法开采或者崩落法开采等,这些方法在开采的同时会在矿井中形成大小不一的采空区,如果采空区面积达到一定的程度就容易发生坍塌,并引发地质灾害。塌陷区的特点是面积通常会比采空面积大,形状通常接近圆形,中间深,周围浅。
导致采空区塌陷的主要原因是,当开采矿井的底层矿后,采空区附近的建筑物、覆盖岩层会导致采空区顶板变形或位移,当积累的压力足够大时,会导致覆盖岩层和采空区顶板断裂,并因此产生离层,进而导致塌陷情况的发生。
1.2 防治采空区塌陷的主要方法
目前矿山开采工作中主要应用充填复垦发防止采空区发生塌陷,即在对矿山进行开采时,使用附近粉煤灰、煤矸石或者其它剥离物等填充矿山塌陷区,这种方法的优势在于,在矿山应该非常多的材料用来填充塌陷区,而且成本低、不会产生环境污染,应用灵活,反应速度快。
2 导致滑坡的原因以及治理方法
2.1造成滑坡的原因
滑坡形成的主要是由于矿山的岩土构造、自重、岩土的渗透性程度以及外力因素等各方面因素综合导致的。如果矿山的某一部分岩体比较松散,当在外力对这部分山体产生作用是,就会造成山体滑坡的现象。因此在进行矿山开采时需要保证掩体内部的平衡,在实际进行矿山开采工作时,经常会发生临空的情况,这样就会造成该部分的岩体支撑力降低,当支撑力降低到一定程度时,应力会不断集中在该方向的坡顶区域以及坡脚区域,当应力增加到一定程度时就会破坏这些区域的岩体,造成滑坡现象。
2.2 治理滑坡的方法
目前矿山开采工作中主要方法是消减外力因素对矿山的影响,其中主要是防水工作。可以在实际工作中,为了避免或减轻雨水造成的冲刷和雨水汇集,工作面可以修建排水设施,并修建2%的反坡,并保证排水设施的正常运行。还可以通过对容易产生滑坡的区域进行分层的方法,并建立安全平台,减缓滑坡区域的坡脚以及滑坡区域的堆积高度等。
3 导致泥石流的原因以及治理方法
3.1造成泥石流的原因
泥石流会带来很多的资源,但是也会造成灾害,在对矿山进行实际开采的工作中,由于矿山的岩体结构较松散,或者在开采时堆积了大量的碎屑,这样,在雨水的作用下,或者在矿山有积水的情况下,会破坏矿山岩体或碎屑堆积区域的静力平衡,就容易引发泥石流灾害。
3.2 治理泥石流的方法
目前实际生产中,主要使用拦截、阻挡的方法治理泥石流,并且需要在治理时对泥石流进行疏导。首先对矿山的地质结构进行分析,判断出岩体松散等容易发生泥石流的区域,并且通过科学的方法封固矿山的松散的物质,并根据具体情况建立拦挡设施,然后建设疏导通道,这样可以在拦挡泥石流后将泥石流排出,减少泥石流对拦挡设施造成的压力。然后采用合适方法对泥石流进行处理。
4 导致水土流失的原因以及治理方法
4.1 导致水土流失的原因
造成水土流失的主要原因包括水力侵蚀和重力侵蚀等。
水力侵蚀主要是指,由于在实际开采矿物资源时,会导致开采区域地质松散或者增加岩层空隙度。这样就会增加当雨水对矿区的侵蚀效果,从而造成水土流失。
4.2 治理水土流失的方法
在治理水土流失方面,保持水土流失地区的植被是最有效的方法,不但可以对水土流失进行有效的治理,还可以对沙土或岩体起到固定作用。防止因此在对矿山进行水土流失防治时,需要保护矿山以及周边地区的绿化和植被。另外,需要在矿山开采地区建立有效防护措施,以降低矿山的风蚀作用和水蚀作用。
5 导致崩塌的原因和治理方法
5.1 发生崩塌的主要原因
导致矿区崩塌的原因非常多,比如地质原因、岩体断裂、外力影响等,还有可能是多种因素共同作用所导致的。矿区崩塌主要发生在开采后期的高陡边坡或台阶处,发生时通常表现为大量的泥夹石形式、或孤石失衡掉落或者岩体风蚀断裂形式等。崩塌灾害通常在某个时间、某个区域突然发生,并且在崩塌前毫无预兆,所以难以提前做出判断。所以需要对地质松软区域、矿区突出部分、断裂带附近区域以及受到侵蚀比较严重区域进行有效的加固防护措施,以防止崩塌情况的发生。
5.2 防止崩塌的方法
降低矿区台阶的陡峭程度和高度或降低边坡的陡峭程度,这样可以有效降低自重,在建设台阶时,高度应该设置在8m左右。对自然掉落物进行拦截,经常发生岩体脱落的区域需要进行重点防护,采用先进的爆破技术和科学的排渣方法。这样就可以在最大程度上降低矿区发生崩塌的可能性。
6 影响环境地质的原因和治理方法
6.1 影响环境地质的主要原因
在对矿山进行矿产资源采集时,一定会对矿山以及周围的环境造成影响,比如矿山以及周围的植被会受到一定程度的破坏,因此,保护矿山周围的地质环境非常重要。
6.2 防治环境灾害主要方法
最重要的是要保证矿山以及周围地区的植被,这样不但可以防止水土流失,还可以有效降低地质灾害的发生几率,以及降低地质灾害所造成的危害;其次使用先进的技术方法和先进设备开采矿山的资源,建立完善的地质灾害防护措施,防止对周围环境造成破坏和污染,避免破坏性开采。
7 结论
由于我国对于各类矿产资源的需求量非常大,但是开发矿产资源的技术力量和装备设施都比发达国家落后,因此在进行矿产资源开采工作时容易造成地质灾害。为矿山工作人员以及人民造成严重的财产损失或安全威胁。本文通过对矿山地质灾害的成因和特点进行分析,阐述了一些地质灾害的防治方法,希望对进行矿山采集的单位提供帮助。
参考文献
[1]武军.矿山环境问题与对策[EJ].云南环境科学,2000,20:36-38.
(1)巷道坍塌
产生巷道坍塌的原因是矿体及围岩见有层间错动破碎带、蚀变带。蚀变带矿物结构疏松,水理性质软塑,力学强度低,工程地质条件不稳定,易坍塌。巷道维护不到位,支护材料腐烂所致。如果顶板管理不良,在蚀变带、破碎带、强风化带部位就可能会产生冒顶、垮帮引起巷道坍塌灾害,危害施工人员的生命。如矿体围岩为石灰岩,遇水会形成岩溶现象,使围岩坚固性降低,形成溶洞。且围岩蚀变较发育,矿体局部地段破碎也较强烈,易于坍塌。
(2)矿坑突水
矿区常见地下水主要赋水层位为第四系松散岩类孔隙水、基岩裂隙水、构造裂隙水和岩溶裂隙水。灰岩易形成溶隙和灰岩溶洞,断层破碎带和软硬岩层接触带是主要导水通道。虽然矿体埋藏在主要含水层以上,但不能直接接受大气降水,在多雨季节,会有地表季节性溪流的侧向补给。可是由于采矿活动的深入,对井下节理裂隙带的各种结构面的破坏程度加剧,且断裂构造较发育,增大了地下水的活动通道,因此在近地表和风化带内施工的井口,及井下开采的巷道,易发生突发性矿坑突水。矿坑突水可能危害的对象为井巷内施工人员和机械设备等。
2防治措施浅析
(1)崩(滑)塌防治措施
要对岩土堆积体及周围的易产生崩(滑)塌的岩土体边坡进行清理、剥离,将边坡坡度放缓,遇到岩体较破碎处应进行必要的衬砌、护坡。同时应做好坡体上下的排导水工作,在融雪和暴雨时做好监测;在雨季,专人定时对坡体进行连续观测,及时了解边坡状态,防止灾害发生。并在废石场坡脚处修筑挡土墙防护工程。
(2)预测塌陷防治措施
在开采过程中要经常进行矿区塌陷、地裂缝及巷道坍塌的调查工作,查清地面塌陷、地裂缝的形成规律、规模、分布特征等。按工作面开采情况,布设观测断面,进行长期地面变形观测,加强地面塌陷、裂缝监测,设置固定观测标志,定期进行专职人员巡视,发现异常、险情及时报告,根据观测和研究结果,总结塌陷变形的规律。加强地表监测,如发现地面突发性塌陷、裂缝,应及时回填处理并设立警示牌,防止人员伤亡和财产损失。对于已发生采空区塌陷和地裂缝的区域,应立即封堵,防止井下施工人员误入。加强防护工程,在预测塌陷区边缘设计铁丝防护网,并设立警示牌,防止人员入内造成伤亡和财产损失。在采矿过程中及时对区内人员及建筑进行疏散和处理,如发生塌陷进行客土种树。
(3)巷道坍塌防治措施
对地下斜井、平硐及运输巷道等硐室进行必要的支护,特别要注意硐顶崩落对采矿安全的威胁,要严格遵照开采设计进行开采,不许随意破坏井壁围岩。
(4)矿坑突水的防治措施
在巷道向前掘进前,打超前钻、探水钻进行探水,掘进断面不宜过大,缩小受压面积,掘进巷道坡度不宜起伏不平,以免造成积水,发现坑道内涌水量明显增大时应及时加强排水,做好支护工作,井下工作人员及时升到地面。加强监测,消除隐患。要在日常采掘工作中强化探水、防水、水泵排水等防治措施。
3结论
关键词:矿山地质灾害;危险性评估;防治措施
中图分类号:F407.1 文献标识码:A 文章编号:
一、广西区域内的采矿条件及矿山地质灾害情况
广西是我国较为重要的有色金属矿产资源基地,但是由于广西地质情况复杂,各种矿山开采开发条件不一,各个有色金属矿产生产基地不断发生各种地质灾害,也严重制约了地区经济的进一步发展。
广西地质条件复杂、雨量充沛,因为形成了较为特殊的岩溶地貌,地质灾害主要有活动频繁、分布广泛、群发性强、危害严重等特点。广西主要的地质灾害类型主要有边坡崩塌和滑坡、危岩、岩溶地面塌陷、地基不均匀沉降、泥石流、矿坑突水、膨胀岩土地基胀缩、区域地下水位下降等等。近年来影响较为严重的是崩塌、滑坡和岩溶地面塌陷、危岩等,这几种地质灾害情况普遍存在广西的矿山地质环境中。
三、矿山环境地质灾害类型分析
矿山环境地质灾害分析主要分为现状评估、预测评估以及综合评估三个部分,根据不同的地质灾害情况,可以进行分类描述,描述的要点主要有以下几点:
1、滑坡:要查明滑坡构成要素及变形的空间组合特征,确定其规模、类型、主要诱发因素,预测发展趋势,评价其对矿山工程项目的危害,要描述清楚:①滑坡发育位置、地形地貌及规模;②滑坡的构成要素,准确写明滑坡周界、滑坡后壁、滑坡前缘、鼓丘、裂缝等要素,还要包括变形的空间组合特征和变形迹象;③分析滑坡区的地层、岩性、地质构造及其组合关系等;④滑坡类型、诱发因素分析,注意结合地质条件和降雨特征分析滑坡形成机制及发展趋势;⑤滑坡灾害历史记录,包括历次危害范围、对象及危害损失及处置情况;⑥当地整治滑坡经验;⑦附滑坡特征表等。
2、泥石流:要查明泥石流形成的地质条件、地形地貌条件、汇水面积、植被发育状况、人类工程活动的影响,确定泥石流的形成条件、规模、活动特征、侵蚀方式、破坏方式及程度,预测泥石流的发展趋势及对矿山工程项目的危害。
3、边坡崩塌:要查明与斜坡崩塌相关的岩性组合、坡体结构、高陡临空面发育状况、降雨情况、地震、植被发育情况、人类工程活动等因素,确定崩塌的类型、规模、运行机制、危害等,预测崩塌的发展趋势、危害等。
4、岩溶地面塌陷:要查明形成地面塌陷的地质环境条件,确定地面塌陷的成因类型、分布、危害、形态特征,分析重力和荷载作用、震动作用、地下水及地表水作用、人类工程活动等对塌陷形成的影响,预测地面塌陷的发展趋势。
5、危岩:要查明危岩成因类型及动态变化。对多因素产生的危岩应判明控制性因素及诱发因素,评价危岩对矿山建设及矿山生产的危害及影响。
6、地面沉降:查明评估区所处区域地面沉降区的位置、沉降量、沉降速率及沉降发展趋势,形成原因,评价地面沉降对矿山生产及周围环境的影响。
7、矿坑突水:要查明矿坑突水的位置、水量、原因、危害等,分析发展趋势。
8、不稳定边坡应重点关注不稳定斜坡,尤其是与重要工程相关的不稳定斜坡,应做到不遗漏。
9、其它不良地质作用:①包括岩溶、冲沟、地下水质污染、洪水、特殊土等,须描述其位置、规模、发育特征、分布规律等,分析其稳定性和发展趋势,评估其危害范围、对象及危害程度。②位于河边缘和沟谷出口地段之场地,应阐述洪水位和河流动力作用特征,分析河流可能对场地之危害。 ③特殊土须描述其分布规律、土体物理力学特征,分析评价其潜在影响和危害;④矿山火灾,煤岩、瓦斯突出,冲击矿压等应根据矿山的实际,针对具体指出原因,或预测发生的可能性和危险性。
在完成现状评估之后,可以根据矿山建设项目的特点以及对地质环境条件的改变和影响程度,结合评估区现有地质灾害、不良地质作用的发育特征,分预测性分析矿山建设加剧已有地质灾害和诱发新的地质灾害的可能性,并评估可能造成威胁的范围和目标,评述其危害程度、危害对象。
四、广西矿山环境地质灾害防治措施建议
根据地质灾害类型、危害对象和程度、危险性大小的实际情况、不同地质灾害的成因等,应当采取不同的防治措施,其主要方式主要有以下几种:①避让:对于危险性大的区段和工程部位,必须根据实地情况提出避让或专项防治措施;②工程措施:支挡、抗滑、护(固)坡、排(截)水、保持水土、生物治理、拦碴坝等,针对矿山地下开采应注意选择合理的采矿方法、露天开采边坡开挖的和台阶的几何尺寸满足设计要求;③针对评估区中可能对拟建工程、自然和社会环境构成危害或影响的地质灾害及地质环境问题,提出方向性、原则性防灾减灾要求和建议;根据地质灾害处置与否对工程正常建设及使用的影响程度,指出“必须”、“应该”或“建议”进行治理的灾点。
1、边坡崩塌的防治措施。由于露天开采而导致的边坡崩塌在广西矿山地质灾害中较为常见。比如在露天开采深度大于5米后,由于采坑周界留下高临空面的边坡,在卸荷节理裂隙发育处或边坡角较陡时,雨季中极易发生边坡崩塌灾害并伴生地裂缝。对应这种情况首先要规范露天开采作业,严格按矿山开采设计要求放坡外,还要根据边坡不同地段节理裂隙发育、破碎程度和采坑深浅予以放坡。采用少孔、浅孔、少装药量爆破开挖,以减少爆破对露天采坑边坡稳固性的影响,采坑较深时或最终边坡前要预留保护带。
2、边坡滑坡的防治措施。露天矿山开采容易使矿山造成高陡边坡,坡面倾角过大。由于剥离面的破坏、岩层、在地下水渗透、坡面的失衡、岩石的风化等内在作用,以及例如受突然大暴雨和机械振动影响等影响外界作用,很容易造成滑坡现象。应对边坡滑坡主要采取以下防治措施:①消除和减轻地表水、地下水对滑坡的诱发作用;②改善斜坡状况,增加滑坡平衡稳定条件;修建抗滑桩、抗滑挡墙、抗滑片石堆等支挡工程,以增加斜坡的稳定性;采用锚固工程,加固滑坡;③加强监测预报,有效进行灾害预报。
3、岩溶地面塌陷的防治措施。采取地下水控水措施,通过对漏水的矿洞、河道、水库等地表水进行铺底防漏,严重漏水的洞穴用水泥灌注填实来控制地表水,还要对岩溶通道进行局部灌浆或者帷幕灌浆处理以减少地下水位升降导致的岩溶塌陷。此外,应采用一些工程加固措施避免岩溶地面塌陷的进一步发展。另外,还要对场地进行详细的岩土工程勘察,要查明岩溶发育情况,严禁场地及周边大量抽取地下水等,进一步从根本上避免或者减少由于人为因素所造成的岩溶塌陷情况。
4、危岩的防治措施。一般遵循预防为主,防治结合的方针。对一些岩体不大的危岩,在工程条件允许下可进行危岩的清除,或者进行锚索、锚杆等工程加固支护措施;对于一些危险性较大且难以治理的危岩,可采取搬迁、设立警戒范围等方法。另外,对于危岩的防治,应该早发现、早处理,未能及时处理的,应加强危岩变形监测,群测群防、做好监测预报工作,以便更好的保护生命和财产的安全。
四、结束语
矿山地质灾害是源于人类工程经济活动及地质开采而引发的环境地质问题,主要发生于采矿区周边。在进行矿山区域的建设性项目可行性研究时,需要做专项的矿山地质灾害危险性评估,将矿山地质灾害控制在可承受范围内,才能避免不必要的经济损失及人身伤亡。
参考文献:
[1]骆美相.浅谈广西矿山地质灾害[J].技术与市场.2012年第04期
[2]陈宏华.广西环境地质灾害现状与防治措施[J].科学技术与工程.2006年第06期
[关键字]矿山 水文 地质灾害 防治
[中图分类号] P694 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-2-191-2
我国目前的能源结构依然以化石燃料为主,矿产的开采是获得化石能源的主要手段,矿山建设中的安全问题,不仅危及到矿工的生命,也危及到国有资产的安全,必须引起相关部门的足够重视。矿山的安全事故,大多数都来源于水文地质灾害,在矿山的建设过程中,对矿区的水文地质全面认识和了解十分必要,本文主要介绍矿山建设过程中容易出现的地质灾害类型,以及相关的防治策略,仅供参考。
1 矿山的建设过程中容易出现地质灾害的原因
我国经济发展迅速,对资源的需求量一直比较大,我国的矿产储量丰富,矿区的开采量也比较大,因为开采技术和开采方法的制约,矿山的建设过程中存在有较多问题,极易引发地质灾害。
在传统的矿山开采中,一般采取如图所示的开采方法,以一条斜井靠近矿体,然后在巷道内对矿产进行开采。在许多中小煤矿的矿区内,因缺乏专业的管理手段,或采用了不适宜的开采方法,一旦岩土变形,或者地下水位发生突然的变化,都会对作为唯一出口的斜井造成破坏,从而引起严重的地质灾害,危及到矿区的生产安全。在进行矿山开采之前,必须进行详细的地质勘测,做好相关的地质灾害防治措施,为矿区建设的顺利进行提供保障。
2 矿山建设过程中容易出现的水文地质灾害类型
我国是地质灾害多发的国家,因地壳运动活跃本身就给矿山的建设和开采带来较多难题,在矿山的开采过程中,一旦不注意勘测水文地质环境,或者不进行有效的防护措施,发生地质灾害之后,矿井关闭和设备损毁会造成直接经济损失,也危及到井内进行开采作业的矿工的安全,矿山的建设过程中,容易出现的水文地质灾害,主要有以下几种:
(1)由地下水位的突然变化引起的地质灾害。在矿山的开采过程中,挖开的矿井接触到地下的蓄水溶洞或者暗河的可能性比较大,会导致地下水直接涌入巷道,也有可能是泥沙涌入巷道,遇到透水断层或者浅表的裂缝时,地表径流会带着一些沉积物进入巷道,这些水、泥沙和沉积物堵塞巷道会造成造成人员伤亡,掩埋作业机器,甚至会使矿山的发掘系统直接崩溃。这种自然灾害具有极强的突发性,一旦发生往往波及面较广,造成的后果也极为严重。
(2)由矿体内的易燃物质造成的地质灾害。 矿体内可能含有易燃易爆的甲烷气体,随着矿井的深度的增加,矿井内部的温度也会在地热的影响下不断升高,含硫量也比较大,在这种恶劣条件下进行作业的矿工,本身就存在较大的健康隐患,一旦因为通风不良,易燃气体大量积聚之后发生爆炸,必然导致惨痛的后果。这种情况多见于煤矿,后果最为严重,但是具有较强的可预防性,在矿井的建设过程中做好日常的维护和管理工作,可以很大程度上避免灾害的发生。
(3)由岩土层变形引起的地质灾害。 矿区进行一段时间开挖后,已采空的矿体需进行支撑,在一些埋藏较浅的矿区,会因为矿山采空而导致地面塌陷,如果不能对采完的矿体进行及时的回填和崩落,最终会引起大面积的塌方,造成严重的后果。矿井开挖造成的地面塌陷在浅表煤矿中普遍存在,会影响到地面的建筑物,会破坏耕地,给矿区周围居民的生产和生活带来较大的负面影响。因矿区的开发,需要对矿脉附近的岩石进行引爆,一旦事先的勘测数据不够准确,起爆点的选择出现偏差,致使岩石块发生破裂呈喷射状,会对矿井内执行作业任务的矿工造成人身伤害。
3 对矿山中可能发生的水文地质灾害采取有效的防治措施
不同地区的矿山因形成条件不同,有不同的水文地质特点,在防治地质灾害的措施上,也各不相同,但是针对地质灾害的主要类型,也可以采取相应的有效防治手段。
(1)施工之前进行全面的勘测。在矿山开挖之前,必须对斜井或竖井的位置进行全面的工程勘察,预测好斜井内的涌水量,以及周边的含水部分的水文地质构造,详细绘制地质平面的剖面图,并根据施工情况随时修订预测结果,按照严格的施工步骤进行施工,由上级主管单位进行规范验收。对勘测过程中已知的含水部分,要综合考虑其位置以及距离井巷的深度,提前进行导水工程的建造,在建造的过程中,根据涌水量以及工程要求采取合理的预防措施。对矿山的生产过程中可能出现的滑坡以及塌方,要及时对矿山周边的不稳定因素进行勘察,结合当地的气象水文情况,对恶劣天气条件下的滑坡和泥石流做好预防。
(2)做好防治工程的设计。 在进行矿山的设计时,要考虑到可能发生的崩塌和滑坡现象,以及矿山附近的水文地质因素,结合危险事故的成因和发生特点,进行有针对性的设计方案,保证防治工程的工程质量。对易发生危险事故的重点区域,做好加固工作,避免因矿山开采导致的灾害复发现象;对矿上的边坡,要由专业的勘测人员进行及时的监控,注意相关参数的控制,一旦在开挖后出现变形,要有相应的应急预案。矿山在进行成产之前,必须由相关的专家进行安全评价,对防治工程进行规范化的验收,保证矿山的生产安全。
(3)施工中应该采取的工程防治措施。在矿山的开挖过程中,要实时地采取相应的工程防范措施。在矿区周围要做好雨季的排水,在周边设置合理的截洪沟,及时将矿区外部的积水排出,以免外部积水倒流入巷道造成事故;针对开采面的设计,要禁止从下部开挖形成伞檐,悬空的伞檐有可能崩塌形成事故,需要从上而下对矿体进行台阶状开采;在矿区内的巷道,一定要注意通风,随时监测巷道内的甲烷浓度,在超标状态下进行暂时性停工作业排除险情;在巷道内进行矿体爆破时,要注意爆破点的选择;在结束开采之后,及时清理巷道周围的危岩,同时在破碎面周围和高危地区设置警戒线,以避免人员损伤。
(4)施工中应该采取的生物防治措施。因爆破残留的粉尘较多,导致矿区周围也存在一定程度的空气污染,矿山的开采过程中,也难免会对矿区周围的生态环境造成一定程度的破坏,被破坏的生态环境又会直接危害到矿区的生产安全,以及周边居民的生产和生活,所以在矿山建设中应该注意对水文地质灾害采取生物防治措施。矿区开采的平台和弃土的堆放,为了避免矿井涌水所采用的防治措施,这些都会对当地原有的生态地貌,以及当地的大气降水和自然环境造成影响,在矿山周围要种植植被,主要引进乡土树种,经济实惠的速生植物可以有效发挥绿色植物的固土作用,达到防灾减灾的目的。
4 结语
在矿山的建设过程中,因行业的特殊性,容易出现严重的水文地质灾害,为了保证矿工的生命安全以及矿区的资源安全,矿区的负责人必须端正态度,提高认识,成立由专业地质勘测人员组成的勘测部门,对矿区周围易于导致地质灾害的危险因素进行全面筛查,及时掌握矿山的安全运行状况,采取有效的防治措施,保证矿山的安全运行以及可持续发展。
参考文献
[1] 任万英,叶积龙,许存胜.矿山建设中水文地质灾害防治技术[J].煤炭技术,2011,(11).
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[3] 秦定明.矿山地质灾害分析与防治[J].中国矿山工程,2009,(02).
关键词:矿山地质环境;灾害;防治措施
1 滑坡的成因及其防治
1.1滑坡的定义及成因
斜坡上岩、土体以各种方式顺坡向下的运动,统称为滑坡。它是地表起伏不平的地形形成过程中经常发生的一种地质作用。
滑坡是发生在斜坡上的以重力为主导的外动力地质作用。由于人类工程活动对地表地形的改造已经超过了自然能力,人为活动引起的滑坡数量已大大超过了自然产生的滑坡,所以以上的滑坡是人为因素如开挖坡脚、灌溉等引起的。矿区山体滑坡可划分为为采矿诱发型滑坡和降雨采动复合型滑坡。
1.2 影响滑坡的因素及防治技术要点
影响滑坡的因素:
(1)不连续面在边坡破坏中的作用;
(2)岩土体力学性质的改变,使坡体强度发生变化;
(3)边坡直接受各种力的作用。
防治技术及要点:
(1)矿区滑坡治理要根据成因确定。应采取合理的工程措施,确保治理后能使滑坡体稳定。具体防治工程措施亦应因地制宜。
①优化采矿方案
②降低坡高、坡角
③采用抗滑桩、锚索杆等加固
④在滑坡后缘削方减载
⑤在有效部位建设支挡工程
⑥设计相应的排水、防水工程。
(2)根据滑坡的危险程度和防治目标安全标准、滑坡规模,进一步确定工程规模和工程量,根据需要设计锚固工程、抗滑桩、排水系统、抗滑挡墙、截水沟等。
(3)在滑坡防治工程方案中,应注意避免施工中的扰动作用,例如抗滑挡墙施工中的通槽开挖。
(4)抗滑挡墙一般采用混凝土结构治理中、小型滑坡。
(5)抗滑桩一定要保证桩身有足够的强度和锚固深度,桩高和桩间距要根据滑坡体的规模、滑动层的厚度设计。抗滑桩施工方法主要有打人法、钻孔法、挖孔法3种。
(6)基岩完整、具有软弱结构面的滑坡,宜采用锚固方式进行治理。
(7)设计锚固方法应根据滑坡体的规模、岩性、危险程度、发展阶段据实测算选择。
2 开采沉陷的成因及其防治
2.1 开采沉陷的定义及成因
地下采掘活动形成的采空区,其上方岩、土体失去支撑,导致地面塌陷。
这种由于矿山采动引起地面塌陷的主要原因是人为活动。此类地面塌陷在许多矿区都有发生,并造成相当程度的危害,即损坏交通设施、水利设施、建筑物、道路、农田等,甚至引起山体滑坡和崩塌。
2.2 开采沉陷的影响因素及防治技术要点
开采沉陷的影响因素采空区塌陷范围、幅度和塌陷的时间进程等是多种因素综合作用的结果,其制约条件很多,主要包括两个方面一是自然因素,即矿区地质地形条件,是自然形成的、客观所具备的条件二是人为因素,即开采技术条件,是人为的,并随人的主观意志为转移。如果开采技术条件选择适当,则可以大大减轻采矿塌陷的危害程度。
防治技术及要点:
(1)开采沉陷灾害的治理,要统筹考虑开采沉陷与地裂缝的内在关系。要防治结合,综合整治。
(2)地下坑铜已废弃的采空区出现地面沉陷、地裂缝时,应采取地下回填废渣,减缓地面沉陷速度为制止地面塌陷形成,可通过地面裂缝灌注尾矿砂浆或水泥砂浆,加快充填废渣的固化。
(3)地下坑道尚在使用阶段,地面出现地裂缝或沉陷迹象时,应果断对地裂缝发育地段采取灌浆、密闭、回填、夯实、监测等措施应在地下坑道采取防塌措施。
(4)地下坑铜已废弃,地表形成塌陷但规模不大时,则应采取由地面自外向内将废渣填人下部,中上部用细粒尾矿充填,为覆绿打好基础。
(5)地下坑铜已废弃,地面塌陷规模巨大,难以治理的特殊地段,可圈定为矿山地质灾害监测研究特区。方案中要在确保安全的前提下,划定出禁人区、监测区,修建防灾栅栏、设立警示说明牌和修建观测道路。
(6)充填开采是保护生态环境的根本方法,是防止地物地貌变化、消除或减缓地面沉陷的有效措施,凡井下开采的矿山,无论是在建还是生产的矿井均应进行充填开采设计并具备规划实施意见。
(7)井下开采煤炭、油页岩等矿山,在生产过程中要进行离层注浆的可行性研究,提出相应的技术设计。
3 固体废弃物堆放场的防治
固体废弃物堆放场的防治技术及要点:
(1)采矿剥离废石、废矿渣无序堆放形成的各类松散物质构成的不稳定边坡治理措施。
①降低坡高、坡角;(坡角要小于30°)
②边坡加固、衬砌护坡
③在有效部位建设拦挡工程
④设计相应的排水、防水工程。
(2)废石、废矿渣堆积台面整治,可根据废渣的类型及块粒度,将粗粒或大块的铺垫在下部,碾压密实,逐层向上回填。
(3)将含不良成分的岩土堆放在深部,品质适宜的土层包括易风化性岩层安排在上部,富含养分的土层宜安排在排土场顶部或表层。
(4)整治好的平台和边坡,应覆盖土层,充分利用工程前收集的表土覆盖于表层。在无适宜表土覆盖时,用不致造成污染的其他物料覆盖。覆盖土层厚度应根据场地用途确定。
(5)煤研石堆治理应分层压实,粘土覆盖,快速建立植被等措施,防止研石山氧化自燃。
(6)在采矿剥离物含有毒有害或放射性成分时,必须用碎石深度覆盖,不得出露于边坡处,并应有防渗措施,然后再覆盖土壤。
(7)含硫化物的煤研石,有条件的矿区可借助于山坡、山沟平推,分层加粘土压实。必须堆放时,要就近安装注石灰浆系统,保证随时注浆。
(8)固体废弃物堆放场的植被重建参照第六部分的内容。
4 露天矿不稳定边坡的防治技术
不稳定边坡治理包括矿山范围内天然不稳定原生边坡治理,残山不稳定基岩边坡治理。
露天矿不稳定边坡的防治技术要点:
(1)原生的岩土性状松散,边坡陡直,大于安全稳定坡角时,采取削坡措施,使边坡达到稳定状态。具体坡角选取,一般应采用当地同一岩性边坡稳定坡角的经验值或现场实测值。
(2)构造破碎造成的岩层边坡失稳,首先采取避让措施,撤离危险区的一切设施、人员,划定标示出危险范围,严禁进人其次,采取人为爆破措施,清除危岩,消除隐患。
(3)边坡加固
①用非爆破法清除表面松动浮石,对软弱岩体或高度破碎的裂隙岩体进行表面支护。
②对造成边坡变形增大的张开型岩石裂隙和软弱层面,可采用注浆加固和锚固法。
③对于地质条件易造成滑坡或小范围岩层滑动的岩体,须采用抗滑桩、挡石坝方法治理。
④对深部(10~100m)开裂、体积较大的危岩,宜采用深孔预应力锚索、长锚杆进行加固。
⑤对于岩质较软,岩石风化严重,易造成小范围塌方的边坡,削坡后低处宜用挡土墙支挡,高处可采用框格式拱墙护坡。
(4)边坡高度超过20m时应设置3m左右的宽平台,形成台阶形,沿台阶应设横向排水沟。
(5)梯级边坡中的台面应微向内倾,以起蓄水防边坡冲刷作用。
(6)边坡工程应结合工程地质、水文地质条件及降雨条件,制定地表排水、地下排水或两者相结合的方案。
(7)为减少地表水渗人边坡坡体内,应在边坡潜在崩滑区边界以外的稳定斜坡面上设置截水排水沟,边坡表面应设地表排水系统。
(8)边坡工程应设泄水孔。
(9)矿区天然边坡应因地制宜进行适当改造,在改造中应珍惜已有植被,采用鱼鳞坑的栽种方式,如石质山坡,应采取补土、换土措施确保植树成活率。
(10)露天采矿坑的植被重建参照第六部分的内容。
5 矿区植被重建技术要点
5.1 植被选择
(1)植被重建应遵循“因地制宜、因矿而异”的原则,在树种、草皮的种属选择、工艺的采选上要与矿区所处的地理位置、气候条件、土石环境相匹配,以确保植被重建的成效。
(2)广泛进行适宜的植被品种资源调查,选择可行性好的品种,在实验室进行抗逆性能筛选选出的植物品种应有较强的固氮能力、根系发达、生长快、产量高、适应性强、抗逆性好、耐贫痔等。
(3)在三北干旱寒冷地区选择乔、灌、草的种属时,应尽量选取耐旱、耐寒、抗病虫害性能强,易于成活的品种南方则应选择喜湿、耐热、生命力强的种属。并兼顾经济效益,具体树种,参照当地林业部门的有关规范优选。
(4)选择草类、灌木、乔木种属时,尽量兼顾经济、环境、社会综合效益。优选已被实践证明的、易养、易管、易活的种属。
(5)如选种经济类树种应严格按林业果树栽种管理的有关规范执行。
5.2 边坡复绿
(1)岩石边坡:可采用挂网客土喷播和草包技术。
(2)土质边坡:可采用直接播种或植生带、植生垫、植生席等技术。
(3)土石混合边坡:可采用草棒技术、普通喷播或穴栽灌木等技术。
5.3平地复绿
(1)直接种植灌草。在保持覆盖土层不小于30cm的地面上,直接种植灌木和草本植物种子,形成与周边生态相适应的草地。
(2)直接植树造林。在保持覆盖土层不小于50cm。的地面上,根据实际状况和规划要求直接种植经济林、生态林或风景林。
5.4 复绿技术
(1)直接种植灌草。在有一定厚度土层的坡面上,直接种植灌木和草本植物种子。
(2)穴植灌木、藤本植物。结合工程措施沿边坡等高线挖种植穴槽,利用常绿灌木的生物学特点和藤本植物的上爬下挂的特点,按照设计的栽培方式在穴槽内栽植。
(3)普通喷播。利用流体力学原理把植物繁殖体如种子等、土壤稳定剂、肥料、碧糠、保水剂、草炭土、草纤维、木纤维、地表土等与水按一定的比例混合成较稠的喷浆,通过喷播机直接喷射附着到需要绿化的矿山边坡作业面上形成一定厚度的客上层即外来基质层,并使植物在客土层上快速生长的一种强制绿化法。
(4)挂网客土喷播。挂网客土喷播是利用客土掺混粘结剂和固网技术,使客土物料紧贴岩质坡面,并通过有机物料的调配,使土壤固相、液相、气相趋于平衡,创造草类与灌木能够生存的生态环境,以恢复石质坡面的生态功能。
5.5 养护管理
(1)后期养护管理包括喷水养护、追施肥料、病虫害防治、铲除有害草种与培土补植。
(2)植被的喷灌,可根据植物需水情况,直接喷灌或在坡顶修筑蓄水池,汇集雨水,并用动力设备从坡脚输送补充水,利用坡顶水池自流,采用喷头方式进行喷灌。
(3)对坡度大、土壤易受冲刷的坡面,暴雨后要认真检查,尽快恢复原来平整的坡面。部分植物死亡,应及时补植。补植的苗木或草皮,要在高度为栽植后高度、粗度或株丛数等方面与周围正常生长的植株一致,以保证绿化的整齐性。
5.6 注意问题
(1)植被重建的最佳时间由雨量的季节分配和适宜温度来决定。
(2)石质山绿化的树坑中应充填好土,特别是干旱缺水地区,应在坑中铺衬可降解的塑料薄膜,在新土中拌人保水剂,以涵养水分提高树木成活率。
(3)山坡或台面植树,具体株距根据树种及树冠形态选择。
(4)自然生态系统的形成和演替是一个漫长的过程。一般地说,在陆地生态系统中,从岩石开始的演替顺序是由地衣植物阶段一苔鲜植物阶段一草本植物阶段矮草、中草、高草一高草灌木阶段一多层次森林群落阶段。矿山复绿是人工生态复绿,特别是坡面复绿,在施工状态下,主要靠人工管护,特别是定期灌溉,维持其生长环境,生态是十分脆弱的。
6 结束语
矿山地质环境治理是一个长期的复杂的系统工程,并非一朝一夕所能够完成的,我们必须在开发矿产资源的同时,坚持“谁开发谁保护,谁闭坑谁复垦,谁破坏谁治理”的原则,加强对矿山环境的管理。积极地保护矿山环境,开发和保护并重,通过治理、恢复和改善矿区环境,建设布局合理、景观别致、环境优美、科技含量高、具有良好经济效益与社会效益的“绿色矿山”走绿色矿业之路,只有解决好矿山开采与环境保护之间的矛盾,才能促进中国采矿业的持续发展。
【关键词】工程地质;地质灾害防治;微震预警监测
矿山工程地质灾害主要是指因开采引起矿山地应力重新分布,导致岩移和岩体破坏等灾变状况。这些灾害隐患可以通过矿山岩石力学工程设计和矿山工程地质灾害控制与预防技术来消除。但由于金属矿山的地质条件恶劣,地质灾害隐患多,其影响因素复杂。从矿床地质构造、地应力环境条件、开采深度、岩层软弱带、岩体裂隙、地下水、地热、开采工艺以及开挖进度等各方面,均影响制约着采矿工程和围岩的稳定性。
1 矿山工程地质灾害类型
矿山废石堆边坡和尾矿坝滑坡是地表较常见的工程地质灾害类型,除此之外,由地压引起的工程地质灾害还包括以下几种类型:
1.1 地面塌陷
地面塌陷是由于浅部空区或较大范围的地下采动影响,在近地表的岩移活动,或者是可能由爆破诱发或岩层移动到一定程度时爆发采空区大范围塌落。在地下开采的矿山中较为普遍,并造成危害较大。较为普便的是有对地表建筑物、道路、村庄及公共设施等构成一定危害,有些甚至能引起山体滑坡。由于采空区的突发性崩塌,还会产生巨大的地震波、空气冲击波等灾害。
1.2 采场冒顶
冒顶灾害事故最为普遍,包括岩层脱落、块体冒落、不良地层塌落,以及由于采矿和地质结构引起的各种垮塌。特别是矿岩稳定性差的难采矿体及软弱夹层,易发生较大规模的垮落,引起采场和巷道冒顶事故。该类灾害主要对采矿设备和矿工生命构成威胁。
1.3 深部岩爆
矿山进入地表1000m以下进行深部开采后,高应力条件下的硬岩层往往会发生岩爆。如我国冬瓜山铜矿开拓达1100m,深部有岩爆声和岩石弹射现象;红透山铜矿开拓达1337m,在采深1100m左右,大片采区花岗岩柱及上下盘发生多次岩爆,井巷工程严重破坏,给生产造成危害。
1.4 地下水穿透和突发涌水
突发性大量涌水不是直接由地压变化引起,但与采矿作业活动有密切相关,当采矿活动一旦接近积水的巷道和积水的采空区,或遇到溶洞和地下暗河等,在隔水岩层突然失稳的情况,易造成灾害。
2 矿山井下工程地质灾害源
2.1 软弱破碎岩层与含水岩层
软弱破碎岩层是导致矿山工程地质灾害的直接工程地质条件,这类岩层又是矿床赋存条件中常见的岩层,因而多数矿山都需要在这些岩层中布置工程;尤其是这些岩层富含地下水时,造成的危害更大。因此,开采这类复杂岩层条件下的矿床时,必须特别重视,采取必要的灾害防治措施。
2.2 山坡角和地应力集中构造区
这些区段往往水平应力异常,采场和巷道容易冒顶、片帮和坍塌。应结合主应力影响等因素实施防治措施,才能达到良好的实效。
2.3 急倾斜薄矿脉群采区
这类采区水平方向及垂直方向的应力集中都比较突出,而相邻采场地应力相匀干扰影响,需要妥善地布置采矿工程和实行合理回采方案,并施行有效的监控和相应的防治措施,才能从根本消除此类灾害隐患。
2.4 缓倾斜中厚以上矿体采区
往往由于矿体的连续性,形成层状的采空区,若是空场法或房柱法,易形成大片采空区连通,一旦隔离矿柱被破坏,可能造成大面积地质灾害。
2.5 特厚特大矿体或重叠矿体采区
由于一次地应力的重新分布、扰动十分复杂,随着空区的不断扩大,地压活动加剧,存在突发性垮塌冲击的隐患。
2.6 露天开采转地下开采的矿山过度带
过渡带为应力集中区,而且露天采场与地下采场互相影响,存在复杂的岩石力学问题,易引发灾变。需要因地制宜地消除灾害隐患,才能最大限度回收资源。
3 矿山工程地质灾害控制与防治技术
3.1 微震监测系统
矿山微震监测技术的应用己有数十年的历史,国外目前己进入了广泛应用阶段,国内也己在少数矿山投入应用。微震监测设备,正朝高集成性、小体积、多通道、提高探头灵敏性等方向发展。在信号处理方面、数据采集与存储、波形识别、排除噪声(音)等方面取得了很大的进展,特别是在波形识别上可以区别不同类型的波(如P波、S波、噪音等),这为提高有用信号的可靠性提供了保障。在矿山地质灾害预报应用方面,主要是通过提高对微震事件的定位精度,实现对地压灾害的预报。目前定位精度随设备性能的改进和信号识别功能的增强而大为提高。在自动监测和信息远程传送方面,微震数据实现了从“地下”到“地表”的远距离传送,甚至通过调制调解电路送至更远的地方。微震监测技术己成为深井矿山地压监测预报的最主要的、先进的高新技术,它突破了传统地压监测的局部性、不连续性、劳动强度大、安全性差的严重弊端,实现了深井矿山地压灾害监测的自动化、信息化和智能化,代表了深井地压监测的发展方向。
3.2金属矿山安全及灾害信息系统
矿山安全及灾害信息系统是针对金属矿山的灾害隐患和安全事故研究的一种矿山安全系统。该系统以生产过程中所能获得的各种信息为输入,能够全面评价我国金属非金属矿山安全状况,使安全部门及时掌握安全信息,科学地预警矿山安全隐患,达到预防、控制、减少甚至避免事故发生的目的。近年来,地理信息系统(GIS)在国内外防灾减灾领域得到广泛的应用。该系统利用具有庞大空间分析功能的地理信息系统,建立金属矿山地质灾害防灾减灾系统,建立地质灾害信息库和信息网络,确保信息畅通,保证信息资源共享,可为分析灾害、防治灾害提供决策依据。
3.3 矿山充填新技术
矿山充填是从采矿工艺的根本上消除矿山工程地质灾害的一条有效途径。矿山充填新技术可以充分利用矿山尾矿和废石,使回采空间随矿石的采出而被充填,能保护围岩不发生塌陷、消除或减少尾矿库,实现采矿工业安全生产与环境调发展。包括高浓度全尾矿胶结充填技术、赤泥胶结充填技术、废石水泥浆胶结充填技术和废石砂浆胶结充填技术等矿山充填新技术。新技术实现了充填作业全盘机械化和管道化,大大降低了工人的劳动强度,而目为矿山机械化和自动化奠了基础;具有充填效率高、充填体水泥用量少、充填成本低和充填料浓度高等特点;充填系统和充填工艺简单可靠对材料要求与应用条件宽松,适用面广,能应用于不同条件的矿山充填,
几乎能够解决我国各种开采条件、各种开采规模和不同地域的金属矿山胶结充填技术难题。
4 结束语
矿山工程地质灾害主要取决于矿山开采技术条件、采矿工艺与技术、矿工素质和安全管理等因素,是矿山技术经济能力综合实力的反映。国外矿山的经验和国内先进矿山的实践表明,针对地表岩移,地下采场冒顶、片帮、岩爆,矿山废石堆边坡和尾矿坝失稳以及矿山突水等工程地质灾害源,利用现代科学技术成果,采取适当的工程地质灾害控制技术、控制措施和控制工程,实行“预防为主”的控制方针,从而做到防患于未然。
参考文献:
[1]李国亮.平远县坪山岗石灰石矿矿山地质环境影响评估及防治对策[J].科技创新与应用,2013(26).
[2]吴和平,陈建宏,习泳.金属矿山工程灾害分析与控制对策[J].资源环境与工程,2007(02).