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1矿山开采主要地质环境问题
矿山的开采过程也是对原有生态环境[1]的改造过程,不可避免的会对原生环境造成一定程度的破坏,实际中最常见的是采石平台和陡崖,它们的出现会造成较为严重的水土流失和崩塌灾害,还会污染地下水,另外,开采过程中会产生大量的废石,这些废石的无序堆放也在一定程度上破坏了原有的植被环境,对周边环境也造成影响。
2矿山地质灾害类型
2.1岩土体变形
(1)矿山开采是在山体内部开挖洞穴,从内部改变山体结构,影响地面与山体稳定性,且一段时间后可能出现地面或采空区塌陷,引发岩土体变形。比如矿山采空区,如放置矿柱数量较少,或因矿柱出现破损,都会降低其支撑力,引发塌陷,尤其是矿体在地表埋藏较浅,开采平缓区域,是地面塌陷多发区域。而对矿体开采位置的深入,开采后若没有及时回填,或是崩落采空区,其达一定规模后,会因支撑力不足塌陷。同时如在岩溶分布较多区域开采,也可能因矿山排水,造成溶洞以上地面塌陷。地面塌陷不仅直接影响耕地资源,其也会破坏道路、建筑物等,进而停止开采。(2)边坡失稳、滑坡与岩崩。矿山一旦遭遇过度开采,那么极有可能发生边坡失稳、滑坡与岩崩的灾害。另外开采方式的不合理,也会导致边坡因坡度过陡而结构失稳,从而引发一系列的开采事故。(3)坑内岩爆。它的另一个名称是矿产冲击。出现这一灾害原因是,矿坑周围及顶部与底部岩石,在地壳挤压下有一定压缩,如某个区域被挖空形成自由面,这个区域挤压力会受影响,地应力从自由面释放,使周围岩体破裂成数个小块,向空间内喷射,给矿山稳定与开采人员生命安全带来威胁。(4)采矿引发地震。如果矿山开采采用的开采方式不合理,或者施工人员操作不当,便会埋下地震的隐患。这种情况下引发的地震震源一般较浅,地震力会从四面八方对地表和井下进行严重的破坏。
2.2地下水位变化
2.2.1矿坑内水位上升在矿山开采时,常常会早遇到矿坑内水位上升的灾害。这种灾害的发生突发性强,影响范围大,并且会造成很严重的后果。矿坑内水位之所以会上升,与对坑内用水量的错误预估分不开,另外在开采中也常常会打穿水断层,导致地下暗河的水大量涌入矿坑内,严重的会危及作业人员的生命安全。2.2.2矿坑内泥沙涌出一般来说,矿坑内水位上升的同时也会伴随着大量泥沙的涌入,地裂缝中的泥沙也会乘机涌入矿坑,矿坑被积聚的泥沙过多就会堵塞矿道,导致人员和设备被埋。2.2.3环境污染矿山的开采不可避免会对环境产生一定程度的污染,开采中的废土、废渣和废水如果不经处理直接排放,那么便会引发严重的环境污染问题。
2.3矿体内因引发的灾害
瓦斯爆炸和地热是主要的矿体内因。发生瓦斯爆炸主要是因为巷道内通风条件不佳,瓦斯气体大量凝聚不能散开,一旦遇到某类化学物质,便会发生严重的爆炸。另外随着开采的深入,矿山内的硫会释放出越来越高的温度,地热危害一旦发生,便会给井下开采带来这多的困难,甚至会危及开采人员的生命安全。
3矿山地质灾害防治与地质环境保护
3.1坚持矿山地质环境保护[2]原则
3.1.1坚持“在保护中开发,在开发中保护”的原则矿山开采必须要有发展的眼光,要从长远准备,就是要将矿山的开采和环境保护进行结合,要坚持保护为先的原则,要有保护的进行矿山开采,这是保证矿山开采可持续发展的根本路径。3.1.2要坚持“预防为主,防治结合”原则预防为主是矿山开采时必须要坚持的原则,这也是为矿业发展的长远利益考虑。另外在进行开采时,也要坚持防治结合的原则,确保矿山开采与环境保护同步发展。3.1.3要坚持“矿山生态环境监测、治理和科学研究、科学管理相结合”原则为强化矿山开采中的环境保护工作的顺利开展,要做好全面的监督检查工作,确保科学管理。
3.2重点区域的防治
首先,在进行矿山开采之前,要进行详细的地质勘查,对矿山的边坡参数进行合理设置,并且要在开采的过程中加强对边坡的监测,一旦出现失稳隐患,则要立即采取措施予以加固;其次,针对已经存在的灾害点,最主要的工作便是做好开采之前的加固,将地质灾害的发生概率降到最低;再次,针对渣场和废渣,要做好合理处理,可以采取优化边坡坡度选择及挡墙设计的方式,预先设置拦渣坝,尽最大可能做到科学的利用;第四,在对坑道进行开采时,关键是要保证坑道内有足够的支撑能力,并且随时做好监测工作,防止支撑力不够而产生塌方。
3.3次重点区域的防治
矿山开采之前需要修筑数条入场公路,并且要建设生活区域,这个过程必然会涉及到边坡的开挖,其结果是会形成很多边坡和废土废渣,一旦处理不当,就会为滑坡和塌方等地质灾害的出现埋下隐患,另外,一些废渣随意堆放在路上,也会有下雨后出现坡面泥石流的危险,并且大量的滚石依然是威胁边坡安全的重要因素。基于此,在对矿山开采之前,要做好详细的参数设计工作,并积极采取加固措施对边坡进行加固,常见的是设置排水沟,将水与边坡隔离开,能够起到很好的防止泥石流发生的作用。除此之外,也要加强施工管理,合理处理废渣,可将废渣用于后期的山体植被恢复中。
3.4实施爆破措施
开采矿山不可避免的会采用火药爆破措施来实施岩土体的破碎,然而火药爆破技术的技术性很强,实际实施中一定要掌握好技术要点。火药爆破技术一般应用在开采现场或者是井巷挖掘区内,合理的使用爆破技术[3]不仅能够为开采工作提供便利条件,而且还能够有效防止地质灾害的发生。需要注意的是,如果使用光面爆破技术进行爆破,那么需要在在降低药包量直径和使用装药量上进行研究,目的是有效降低爆炸的程度,对周边环境的破坏也能降到最低。合理的使用光面爆破技术,能够达到很好的减少矿体裂缝、降低塌陷的效果,对周围环境的影响也能降到最低。
4结语
综上,伴随我国社会经济迅猛发展,作为关键物质前提的矿产资源,在进行发展过程中须给予高度重视,必需坚持环境保护为前提,从而在有效完成矿产资源利用时最大限度降低对生态环境破坏[4],保证矿业长远和可持续发展。
参考文献
[1]周建海.矿山地质环境恢复治理模式分析[J].中国高新技术企业,2016,(18):159-160.
[2]郑晓棣.浅谈我国矿山地质环境存在的问题[J].科技风,2015,(14):145.
[3]张红杰,李振安,邱守强.矿山地质环境影响治理分析[J].山东煤炭科技,2012,(04):133-135.
1、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。
1.1 岩土体变形灾害
(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。
(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。
(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。
(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。
(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。
1.2 地下水位改变引起的灾害
(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)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。
(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。
1.3 矿体内因引起的灾害
(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。
(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。
2、矿山地质灾害的防治策略
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。
2.1 重点防治区防治策略
(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。(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)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)。(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。(5)作好坑道的排水设计,以防因矿坑涌水造成危害。(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。(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。
2.2 次重点防治区防治策略
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。
2.3 一般防治区防治策略
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。
2.4 地质环境恢复方案及策略
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。
3、结语
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
【关键词】矿山,地质灾害,防治
1.常见的矿山地质灾害
1.1矿坑突水。也称坑道突水,是在工程开挖和矿床采掘等过程中,大量水流突然涌入地下洞室和矿山井巷的现象。坑道突水是一种与工程和采矿活动有关的诱发性地质灾害,是工程地质问题。发生坑道突水的直接原因是掘进和采矿过程揭穿或沟通了富水和导水结构,以及暴雨、山洪等暴发水源,使地下水或地表水大量而突然地涌入坑道。影响坑道突水的因素很多,涉及补给水源、富水、含水和导水结构、突水途径和通道,以及影响突水性质和特征等地质和水文地质条件,并与现代地应力作用和工程作用密切相关。某一坑道是否会发生突水,由该坑道在地下(地表)水补给、径流和排泄的统一流场中所处部位,以及工程和采矿对围岩的影响来决定。特别是处于岩溶水处于积极交替状态,富水性极强时,更导致矿区突水次数和强度增大。究其原因,绝大部分是由于矿层底板隔水层太薄或断层破碎带削弱了底板隔水层强度,因而承受不了底板水头压力及矿山压力的结果,有时由于中奥陶统发育岩溶隐落柱,使上覆岩层陷溶,塌陷裂隙把岩溶水引入矿坑造成突水。此地质灾害在我国矿山地质灾害中最常见之一。
1.2瓦斯爆炸。是由瓦斯和空气混合后,在一定条件下,遇高温热源发生的热链式氧化反应,并伴有高温及压力(压强)上升的现象。是在一定条件下是一定浓度的甲烷和空气中的氧气在一定温度作用下产生的激烈氧化反应。瓦斯爆炸产生的高温高压,促使爆源附近的气体以极大的速度向外冲击,造成人员伤亡,破坏巷道和器材设施,扬起大量煤尘并使之参与爆炸,产生更大的破坏力。另外,爆炸后生成大量的有害气体,造成人员中毒死亡。在我国煤矿中,其发生的几率较大,必须严格控制瓦斯浓度和火源才能降低其发生的几率。
1.3采空区的地面变形。采空区是由人为挖掘或者天然地质运动在地表下面产生的“空洞”,采空区的存在使得矿山的安全生产面临很大的安全问题,人员与机械设备都可能掉入采空区内部受到伤害。由于地下采空区具有隐伏性强、空间分布特征规律性差、采空区顶板冒落塌陷情况难以预测等特点。如若出现采空区的地面变形,在矿山中容易出现将井下作业人员因矿区塌陷导致的在井底被困。
1.4岩爆。也称冲击地压,它是一种岩体中聚积的弹性变形势能在一定条件下的突然猛烈释放,导致岩石爆裂并弹射出来的现象。发生条件:在硬脆岩体高地应力地区,硐室开挖过程中发生岩爆。其发生的主要原因是因为围岩强度适应不了集中的过高应力而突发的失稳破坏。
1.5滑坡。边坡滑坡是露天矿山最常见的矿山地质灾害,它也是发生频度较高、对露天矿山安全影响特别重大的灾害,凡是露天开采的矿山都存在不同程度的滑坡地质灾害。
1.6泥石流。露天矿山由于开采范围大,开采高度深,无植破覆盖,排土场渣上堆积高,在雨季因边坡滑坡、崩塌都极易形成泥石流灾害,造成对采区内设备冲毁和破坏采区生产系统,也是露天矿山一种常见的地质灾害。受雨水冲刷,水土流失现象较为严重,下雨时地表积水就裹带大量泥沙经排水系统流向下大天池池塘,淤堵排水沟渠;同时排土场在持续降雨和大暴雨时,山水汇集对排土场渣仁冲刷形成泥浆混合体,侵蚀排土场附近土地。
2.矿山地质灾害的防治
防治瓦斯的措施主要有:加强通风。使瓦斯浓度降低到《煤矿安全规程》规定的浓度以下,即采掘工作面的进风风流中不超过其百分之 0.5,回风风流不超过百分之一,矿井总回风流中不超过百分之0.75。加强检查工作。及时检查各用风地点的通风状况和瓦斯浓度,查明隐患进行处理,是日常进行瓦斯管理的重要内容。对瓦斯含量大的煤层,进行瓦斯抽放,降低煤层及采空区的瓦斯涌出量。
坑道突水防治措施很多,常用的基本上分为地面和地下两类针对性设施和手段,包括排水疏干、工程与水源之间保留防水矿柱、修建水闸墙、门、灌注水泥浆、堵塞可能的渗透途径和通道等。
对于采空区主要是:①建立可行化的系统,对不符合安全或设施不健全的不允许其私自采矿。有许多并不具有开采煤矿的资质,没有政府的允许就私自采矿,并对矿区的安全设施较低,内有建立健全的安全系统,并私自采井,对地质灾害影响较大。②对开采人员的培训较低,没有合理的进行开采。只有合理设计边坡参数,加强边坡监测,做好挡墙稳固边坡,开挖后如果出现开裂变形,应有专门的工程地质勘察。来进行合理的开采。③建立系统化的防护措施,有计划的进行开采。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。
滑坡治理主要是指排土场的滑坡治理。通过改变排土场边坡形状,降低排土场分层高度和增加分层个数,清挖和形成安全平台,放缓排土场最终边坡角,使其小于渣土自然堆积角,永久性地改变排土场受力的应力状态。排土场排土工作面形成2%的反坡,防治雨水汇集冲刷排土场边坡;排土场顶部适当设置截洪沟和排水沟,及时将地表积水通过排水沟排出排土场外;加强对截洪沟、排水沟检查疏导,确保排水畅通。降低排土场边坡滑坡区域分层高度和增加分层个数,放缓排土场最终边坡角,使其小于渣土自然堆积角,降低排土场的重心高度,根本性的改变排土场受力状态。
[关键词]矿山;地质灾害;防治;环境保护
中图分类号:TE224 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)04-0311-01
引言
近年来,我国的社会和经济发展速度不断加快,其直接导致对于矿石资源的额需求量也在不断增加。在工业技术的推动下,矿山的开采效率得到提高,为我国的经济社会发展奠定了坚实的基础,为国家的经济增长做出了有力贡献。
但同时,矿山地质灾害的情况日益严重,极大的引起了社会各界的重视。矿山的大规模开采还直接造成了地质环境的破坏,有悖于经济可持续发展的核心理念。再加上生态环境的进一步恶化,使得矿山开采导致的地质灾害和环境破坏成为人们议论的焦点。
在这种背景下,如何应对因为过度开采而造成的地质灾害和环境破坏问题成为当前煤矿开采企业亟需解决的问题。基于此,本文在此试论矿山地质灾害的防治与地质环境保护,以期能为煤矿企业的可持续发展和生态环境保护提供有益参考。
一、矿山地质灾害的概念及相关概述
(一) 矿山地质灾害的概念
矿山地质灾害是指在矿床开采活动中,因大量采掘井巷破坏和岩土体变形以及矿区地质、水文地质条件与自然环境发生严重变化,危害人类生命财产安全,破坏采矿工程设备和矿区资源环境,影响采矿生产的灾害。矿山地质灾害种类很多,发生在地面的主要有地面塌陷、地面沉降、地裂缝、滑坡、崩塌、泥石流、煤自燃等,发生在井下的主要有冒顶、片帮、突水、突泥、井下热害、矿震、岩爆、井下煤自燃、油气井管套损坏、矿坑水污染等。
(二) 矿山地质灾害造成的巨大损失
1. 矿山地质灾害直接造成巨大的经济损失
矿山地质灾害的发生,将会直接造成巨大的经济损失。一旦发生矿山地质灾害,极有可能发生地面探险、地面沉降以及山体滑坡等严重的灾害。
受到这些严重的地质灾害的影响,将直接对矿床造成巨大影响,可能直接掩埋矿山开采设备以及覆盖已经挖掘的矿质层,使得前期巨大的投入付之东流,对煤矿企业造成巨大的经济损失。
调查数据显示,我国每年因为矿山地质灾害所造成的直接经济损失达到惊人的额150亿元,由此可见矿山地质灾害对经济造成的巨大影响,极大的降低了煤矿企业的经济效益。
2. 矿山地质灾害对生命有极大的危害
另一方面,矿山地质灾害还直接对矿工和管理者的生命带来极大的风险和危害。
矿工是一种危险性较高的职业,其需要在矿场中工作,本就需要面对较高的危险性,再加上时刻会发生的矿山地质灾害,更进一步对其的生命造成的威胁。一旦发生大规模的矿山地质灾害,矿场中的工作人员难以逃脱。
同时,矿山地质灾害一旦发生,还容易对周围的山体造成极大的影响。例如矿山地质灾害造成的山体滑坡,极容易造成周围的山体公路阻塞,对行驶的车辆造成生命威胁。
数据显示,我国每年因为矿山地质灾害直接死亡的人数达到几千人,如果算上间接的死亡人数,这个数字还会进一步增加。
二、矿山地质灾害对地质环境的巨大损害
矿山地质灾害不仅会对生命和财产造成巨大的损失,更总要的是其对于地质环境的重大影响。
(一)破坏植被
矿山地质灾害对地质环境所造成的最直接最明显的破坏就在于植被。在矿山的开采过程中,已经直接的破坏了植被,其会对山体表面的植被造成巨大破坏。
另一方面,矿床的开采,会极大的破坏地质和土壤。这就会使土层中的养料减少或者受到污染,对植被的生长造成严重的破坏。同时,因为矿山地质灾害造成地底塌陷、地下水泄漏等情况也会使得植被需要的水资源受到影响。
(二)影响水资源
其次,矿山地质灾害会极大的影响地区的水资源。一方面,矿床的开采会造成地面塌陷和沉降等地质现象,这就将极大地影响地下水的储存和流通,影响到区域内的水资源。
另一方面,矿床开采的过程中会产生大量的废渣以及较多的污染物质。这些被胡乱堆积的有害物质极有可能侵蚀地表的土壤进而渗透进入地下水资源中,对地下水造成污染。
(三) 破坏区域生态环境
最后,矿山地质灾害还会对区域内的生态坏境造成严重影响。良性的生态环境是一个完整的生态链,只有在完整的生态链之下,生态环境才具有良好的自我恢复性。
而矿山地质灾害容易对区域中的土壤、植被、水资源等多种资源造成破坏。这就破坏了区域内的生态链,使得区域内生态环境的自我恢复力降低,进而影响到生物多样性,真正的破坏区域内的生态环境。
三、矿山地质灾害的防治及地质环境保护措施
经过上述,已经可以明显看到矿山地质灾害造成的巨大生命财产损失以及其对于地质环境的重要损坏。因此,矿山地质灾害的防治以及地质环境的保护工作变得非常重要。
(一)提高防治和保护意识
经过调查和发现,矿山地质灾害的防治工作不到位的主要原因首先在于部分矿山企业的防治保护意识不高,没有真正的意识到矿山地质灾害对生命财产和地质环境所造成的巨大危害。
因此,首先要做的是提高相关人士的矿山地质灾害防治和地质环境保护意识。要让有关人士深刻的理解到相关工作的重要性和必要性。只有提高了意识,才能够为下一步工作奠定基础。
(二)重视矿山废弃物的处理
其次,应该重视矿山废弃物的处理,这是矿山地质灾害防治和地质环境保护工作的基础。
从一定程度而言,矿山废弃物是造成矿山地质灾害和地质环境保护的主要因素。这些废弃物不仅会积压地表而造成地面塌陷和沉降,还间接到影响土壤、植被和生态环境,并且胡乱的堆积下更加强了山体滑坡的风险。
因此,有关企业应该提高矿山废弃物的处理技术。一方面,加强管理的效率和质量,要实现矿山废弃物的正确管理和堆积。另一方面,应该提高矿山的开采技术和效率尽可能的减少废弃物的出现。同时,还应该尽可能的提高矿山废弃物的回收和再利用技术,不但降低矿山地质灾害发生的几率还可以提高经济效益。
(三)完善相关管理制度和体系
另一方面,造成矿山地质灾害和地质环境破坏的另一重要原因是人为原因。因为相关管理人员的疏忽或者管理工作不到位,才会造成矿山地质灾害的发生。
因此,相关企业应该完善相关的管理制度和体系,对相关管理者的行为进行严格的约束。相关企业可以对管理者采取问责制度,对其的工作责任进行问责,以此约束其工作态度和行为。
相关企业应该针对矿山废弃物的收集、处理,以及矿山地质灾害的预防和勘测等各个方面建立完善的管理制度。将各项工作真正落实到管理者头上,使管理者明确自己的工作内容和责任,使其真正的尽心的参与到管理工作中。
另一方面,企业就必须提高相关工作人员的素质、能力以及意识。要做好矿山地质灾害和地质环境保护工作,就要求相关的工作人员要有对应的能力来完成工作。
(四)建立相应的保护和防治工作
针对矿山地质灾害防治和地质环境保护的工作,企业应该建立相应的保护和防治工作。例如针对山体滑坡就应该巩固山体,针对地面塌陷和沉降就应该巩固土壤等等。
另外,这种保护和防治工作还应该包括矿山开采工程的选址和定位工作。在确定工程之前,应该利用先进的技术进行勘测,要最大化的避免矿山地质灾害的发生以及最大程度的降低其对于地质环境的损坏。
四、结束语
总的来说,矿山的开采在带来巨大经济效益的同时,也加大了地质灾害的风险并且对地质环境有巨大破坏。矿山地质灾害的防治以及地质环境的保护工作必须展开,必须结合管理者的意识、管理技术和体系等多个方面进行,从全方位降低矿山地质灾害的发生。
参考文献
关键词:矿山地质灾害;研究;防治对策
中图分类号:F407.1 文献标识码:A 文章编号:1001-828X(2013)09-0-02
矿产资源开发在三门峡市国民经济和社会发展中发挥了重要作用。过去三门峡市走的是一条消耗资源和忽视环境的粗放式开采模式,矿山环境恶化,矿区灾害频繁发生,危害较为严重。随着社会的发展,环境保护成为人类共识,是社会进步,文明的标志。人类社会的发展,很大程度上依赖矿产资源的强有力支撑,矿产资源的开发主体是矿山企业。目前, 全市已发现矿产资源66种,已探明储量的50种。已开发利用的27种。已上储量表的矿种有33种,矿区数为759处,发现矿产地311处,其中大型18个,中型47个,小型93个,矿点153个。长久以来,矿业开采一直被认为是创造财富的过程,很少注意到其造成的负面影响。然而,日益严峻的矿山环境与凸显的一系列灾害问题迫使人们不得不给予关注和重视。因此,合理有效地利用资源、保护矿山环境、防止矿山地质灾害、实现矿业的可持续发展,逐渐为业内人士所共识。
一、三门峡市矿山地质灾害概述
矿山地质灾害是指由于人类采矿生产活动而引发的一种破坏地质环境、危及生命财产安全,并带来重大经济损失的矿区灾害。它是地质灾害的一个分支,也是自然灾害的重要组成部分。矿山开采开山弃石,加速水土流失,引发地表塌陷、山体滑坡;矿山抽排水造成地下水位下降、矿区周围地下水资源枯竭;地下开采诱发地震、岩爆、冒顶片帮突水、瓦斯爆炸、地面开裂及沉陷等;矿山剥离堆土、尾矿废渣堆积引起地表环境污染,露天尾矿库漏塌、排土扬失稳滑移造成严重的泥石流灾害等,凡此种种,均是矿山地质灾害的具体表现。我市是个矿业大市,矿产资源的年消耗量很大。多年的粗放式的矿业开发,导致大部分矿山地质环境形势严峻,部分矿区呈现加速恶化势态。改革开放以来,社会经济的快速增长对资源的需求更是与日俱增。市场经济对国有矿山企业带来很大冲击,部分矿山注重追求经济效益,安全和环保意识淡化,加之开采技术及生产设备的相对落后及矿区周边大量无序的民采等多重因素的干扰,导致矿山多年开采积聚的灾害隐患爆发,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。近几年,非煤矿山的灾害事故不断,严重威胁着人民群众的生命财产安全,频发的冒顶、突水、地表塌陷、滑坡、泥石流及地裂缝等矿山地质灾害不仅给矿山企业造成巨大的经济损失,而且制约着矿山企业的可持续发展。
二、矿山地质灾害特点及诱因分析
总体而言,我市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,全全市已查明地面塌陷及其隐患34处,其中渑池县17处、陕县8处、义马市6处、灵宝市2处、卢氏县1处;因矿山开采产生有影响的崩塌、滑坡灾害22处,造成直接经济损失1016.4万元;全市矿山开采形成有影响的泥石流及其隐患9处;
(2)潜在灾害隐患突出
单以废水、废渣的排放为例:根据对现有179个重点矿山统计结果,全市矿山废水产出量1470.93万m3/a。排水量为763.94万m3/a,占产出量的51.93%。年排水量较大的矿山为煤矿、铝土矿、金矿、钼矿等,分别为319.7万m3/a、224万m3/a、217万m3/a、17.8万m3/a。矿山废水、废渣的排放,常造成水资源浪费、水土和空气污染,并引发泥石流、滑坡等地质灾害。
(3)按矿山类别分,煤炭矿山重于非煤矿山,金属矿山重于非金属矿山
一般煤矿规模较大,开采深度和采空区相应也大,致使地层应力失去平衡,产生地面塌陷、地裂缝或岩爆等灾害,另外,煤矿的涌水和瓦斯的危害更是触目惊心。拿义马市千秋、常村和渑池果园、天池、英豪一带煤炭开采区来说,面积127.62平方公里,区内有大小矿山企业23个,其中大、中型矿山4个。由于该区采煤单位密集,采空区规模空前,地面塌陷、地裂缝发生频繁,并形成多个塌陷、地裂缝集中分布区,影响总面积大于50平方公里,经济损失逾亿元。另外,北露天煤矿采坑内北部边坡曾先后多次发生滑坡。矿山废水年排放量约151.9万立方米,煤矸石年排放量约36.6万吨,累计堆放量约677.7万吨。由于该区煤燃点较低,煤矸石较易自燃,煤矸石自燃产生的各种有害气体,常造成严重的大气污染。而金属矿山虽然多数地处偏僻,灾害影响和后果不如煤矿那么严重,但以地下开采居多,仅矿井涌水和尾矿库对地表水体及植被土壤的污染,就比非金属矿山严重得多。
(4)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;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,如采富弃贫、求近避远,结果为后期发展埋下灾害隐患;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,如在矿产集中地区(义马、渑池、灵宝、卢氏等地),国有矿山及大型矿区矿产浅赋存区和露天矿区周边,乡镇或个体矿山密集,个别地区存在挣抢矿源、采富弃贫、越界开采、无证开采、一证多采、乱采滥挖等现象。虽经多次清理、整顿、取缔,但效果不佳,严重干扰国有矿山、重点矿区的规范开采和安全生产,加剧了矿山环境的恶化,并极易诱发矿山地质灾害和安全生产事故。
三、矿山地质灾害研究中存在的问题
开展矿山地质灾害的研究工作,掌握其现状和发展趋势,对灾害进行分类,研究其防治措施,建立政府和主管部门的科学防灾决策系统,对促进我市矿山的可持续发展以及我市经济的持续、稳定发展具有重要意义。我市国土资源主管部门把矿山环境保护作为一项重要任务,在全市范围内初步建立了地质灾害(包括矿山地质灾害)监测制度、汛期应急调查制度,汛期防灾预案制度、灾害速报制度、险情巡查制度和汛期值班制度等,提高了防灾应急能力和反应速度,为三门峡市矿山环境保护和减少灾害损失起到了重要作用。为确保矿山的安全生产起到了重要作用。但相对而言,研究仍处于起步阶段,且存在以下问题:
(1)法规政策体系、监管、约束机制和经济政策有待完善
部分与矿山环境保护有关的法律、法规,都提出了一些原则性的要求,可操作性差,缺少与之相配套的矿山环境保护法规体系。部门之间职能交叉,执法主体不明,责任不清,是影响矿山环境保护工作的重要因素之一。在矿山环境保护与治理税收和财政政策等方面,缺乏激励和约束机制,社会对矿山环境保护治理投入的积极性不高,资金没有保障,保护与治理投入明显不足,制约了矿山环境恢复治理工作的进程。监督、监测网络及信息管理体系不完善,监管部门普遍存在人力、经费、技术装备不足、执法手段无法保障等问题。
(2)“谁开发、谁保护、谁破坏、谁治理”的政策得不到有效落实
矿山企业作为矿山环境保护治理工作的主体,应当重视矿山环境保护与治理工作,但部分企业受经济利益的驱使,环保意思淡薄,不愿承担采矿环境成本。因采矿权与土地权属的分离,采矿单位多对其土地权属人进行赔偿或补偿,至于赔偿或补偿资金是否用于环境恢复治理,矿山企业则缺少关注,致使多年来恢复治理实际的投入很少。部分地方还存在“先发展起来,再改善和保护环境”的错误观念,对矿山环境保护监管不力、投入偏低,造成矿山环境问题日益突出。个别地方保护主义严重、加之各种利益关系错综复杂,执法难度大、效果差,使矿山环境趋于恶化。
(3)矿业秩序混乱,资源浪费和环境破坏严重
三门峡市矿产资源丰富,矿山企业众多,在矿产集中地区(义马、渑池、灵宝、卢氏等地),国有矿山及大型矿区矿产浅赋存区和露天矿区周边,乡镇或个体矿山密集,个别地区仍然存在挣抢矿源、采富弃贫、越界开采、无证开采、一证多采、乱采滥挖等现象。虽经多次清理、整顿、取缔,但效果不佳,严重干扰国有矿山、重点矿区的规范开采和安全生产,加剧了矿山环境的恶化,并极易诱发矿山地质灾害和安全生产事故。
(4)历史积留问题多,恢复治理程度低、难度大
三门峡市矿山企业众多,矿山开采时间较长,由于相关法规不健全,各地政府重视不足等原因,造成许多矿山环境被破坏后,无人承担治理责任。矿山历史积留环境问题较多,所需恢复治理资金数额巨大,企业难以承受。 “先破坏,后建设,先污染后治理”旧观念根深蒂固,短期内难以得到扭转。部分矿山集中区,小企业众多,责任不明,生产周期短,设备简陋,防范措施不力,在矿山环境保护方面几乎不做任何工作,地方政府又无资金投入,危害损失极大。矿山环境保护治理工作任重道远。
(5)技术落后,缺少必要的技术支持
矿山环境保护与治理是多个专业领域相互渗透、技术性很强的工作。但目前缺少技术支持,矿山环境灾害预测滞后,缺少成熟的恢复治理手段。矿山开采技术落后,矿井突水、瓦斯爆炸、顶板冒落、崩塌、滑坡、泥石流等灾害事故时有发生。资源综合利用和废水、废石(矸石、固废)资源化利用技术水平不高,利用程度低。
四、矿山地质灾害的防治对策
【关键词】矿山;地质灾害;防护
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,造成人类生命财产损失和资源、环境严重破坏的灾害事件。因矿产资源的开采、矿区建设、固体废弃物堆放及人工切坡等综合影响,矿山附近围岩应力分布发生变化,极易产生滑坡、崩塌及泥石流等地质灾害。近年来,我国矿山开采环境不断恶化,重大地质灾害明显上升。
1.我国地质灾害的常见特征
目前,我国各类大中型矿山已达9000余座,资源开采规模居世界第3位。矿山地质灾害是指由于人类采矿生产活动而引发的一种破坏地质环境、危及生命财产安全,并带来重大经济损失的矿区灾害。它是地质灾害的一个分支,也是自然灾害的重要组成部分。地质灾害种类很多,按致灾地质作用的性质和发生处所进行划分,常见地质灾害共有12类、48种[1]。
我国是矿业大国,又是最大的发展中国家,矿产资源的年消耗量大。多年的粗放式的矿业开发,导致大部分矿山地质环境形势严峻,部分矿区呈现加速恶化势态,而社会经济的快速增长对资源的需求更是与日俱增。市场经济使部分矿山注重追求经济效益,安全和环保意识淡化,加之开采技术及生产设备的相对落后及矿区周边大量无序的民采等多重因素的干扰,导致矿山多年开采积聚的灾害隐患爆发,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。
我国位于亚洲大陆东部,濒临太平洋,季风气候显著,具有较明显的纬度和经度分带特征,加上疆域辽阔,地形复杂,具有多种多样的气候类型,暴雨、洪水、干旱、冰雹、霜冻及温差等许多不良气候因素常常成为地质灾害的诱发因素。
2.矿山地质灾害的主要类型
2.1矿山滑坡
矿山滑坡以浅层松散层滑坡为主,岩质滑坡较少。主要诱因为坡脚开挖及坡面加载、露天开采削坡不当、采空区沉降引起的地表陡坡失稳、固体废弃物堆放不合理等。已发生的矿山滑坡灾害造成的经济损失达亿元之多。
2.2矿山崩塌
崩塌灾害是矿山灾害中最常见也是威胁最大的灾种。这类灾害突发性强,危害性大,不易防范。诱因多为采矿引起的斜坡岩土体应力分布特征的变化。主要发生在地形切割强烈的西部产煤区,常见于“上硬下软”这一特殊岩性组合地层。因采矿诱发的崩塌灾害,造成的直接经济损失达亿元[2]。
2.3大面积空区垮塌和地表塌陷
采用空场法、崩落法开采的地下矿山往往会形成巨大的采空区和崩落空区,这些空区达到一定规模后会产生大面积空区垮落,若预防和处理措施不当,则会造成重大事故和灾害大面积采空区的存在,是诱发大面积采空区崩塌的隐患。由于浅部空区或较大范围的影响,在近地表的岩石移动活动中,有可能对地表建筑和道路等构成一定危害,有些甚至引起山体滑移。当爆破诱发或岩层移动到一定程度时,将爆发采空区大范围塌落。由于空区的突发性崩塌,还会产生巨大的地震波、空气冲击波等灾害。地表塌陷在金属矿的较为普遍,造成危害较大,并呈急剧上升,造成塌陷的原因是采区不能充填,尤其在不明采区和明采区表现突出。
2.4泥石流
矿山地形地貌复杂,地形切割大,山高谷深,地质环境脆弱。采矿弃渣堆放不合理及尾矿库坝设计、修筑不合理等,在强降雨条件下易形成泥石流,发生过严重的泥石流灾害,直接经济损失达上亿元。
3.矿山地质灾害的防护措施
在该煤矿山施工阶段,建议建设单位、设计单位和施工部门重视地质灾害的危险性,严格遵守《地质灾害防治条例》,切实总结并吸取以往的经验教训,建立相关制度,采取防治措施,防止矿山开采引发、加剧和遭受地质灾害,减轻或避免地质灾害对工程建设及周边环境的影响。提高地质灾害防范意识,向作业人员宣传地质灾害防治知识,建立健全安全保证体系和专人负责制度,确保安全生产。
对于发生概率大,危害较大的地质灾害,尤其是直接影响采矿安全的地质灾害,应积极采取科学措施进行治理。对于发生概率小,危害不大的地质灾害,给予一定的重视,把隐患消灭在萌芽状态。
在工程建设的各阶段,应长期监测不同类型的地质灾害,重视新的地质灾害的发生,及时处理遇到的地质灾害问题,有效地保护人民生命和财产的安全。
考虑采区开采中可能遇到与地表水相联系的导水构造,为预防突水事故的发生,需强化排水能力。并及时监测地表水的水位和洪水情况,特别是在洪水期,积极与气象水利部门沟通,加强井下水文观测,发现井下导水裂隙水流量明显增大,井下工作人员及时升井到地面,并采取相应措施,防治矿坑突水,在枯水季节对井下几处导水裂隙发育地段同样要进行经常性的水文观测,尤其在井巷坍塌、采空区塌陷强烈时,更应加强水文工作,防止井下突水,对上部可能存在老积水的地段及时排除,消除隐患,并且在井下设立各作业区之间及作业区与地面之间顺畅的通信联系,保证在有突水预警时能够通知所有井下工作人员快速撤离。加强井下放排水,采取防、堵、疏、排等必要措施[3]。
补测采空区具置、大小,委托设计单位进行施工图设计,采取必要的防范治理措施,保证设备和作业人员的安全。
针对露天开采可能遭受的采空塌陷、崩塌等地质灾害,应尽量减缓采矿坡度;建议采用锚喷支护方式,确保采场边坡的稳固;对采空区进行及时回填,最大限度地减小岩石体的变形幅度。
切实贯彻“预防为主、防治结合、综合治理”的方针,即防治工作应与生态环境建设,合理开发利用有效保护矿产资源相结合。正确认识和对待矿山主要地质灾害现状和可能引发的问题是保证矿山合理开发与保护环境有机统一的前提。只有矿山在保护中建设,在开发中保护才能达到生态环境的良性循环和社会经济健康持续发展。
4.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,给社会稳定和人民生命财产安全带来了严重影响。在开发矿产取得正面效益的同时,应更多地关注其带来的负面效应。科学合理的规划、加强对矿山地质灾害的研究、加强其监测及预警预报、有效地防治矿山地质灾害,努力实现贵州省矿业的可持续发展。
【参考文献】
[1]黄海峰,孙涛,曹燕辉,等.论中国企业国际化的发展道路[J].太平洋学报,2010,(3):22-25.
[关键词]滑坡 崩塌 泥石流 矿山地质灾害 防治措施
[中图分类号] P694 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2014)-2-253-1
0引言
我省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。我省是采矿大省,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地下水位改变引起的灾害
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。
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。
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。
2.2矿体内因引起的灾害
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。
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
(1)合理设计边坡参数,加强边坡监测,建议做挡墙稳固边坡,开挖后如果出现开裂变形,建议做专门的工程地质勘察。
(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)渣场弃渣,严格做好方量及边坡坡度的设计,做好挡墙设计,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)。
(4)对于坑道开采,在坑道内一定要做好支护,做到边开采边支护,防止因矿顶坍塌、冒顶等产生的危害,尤其上方有住户处要预防引起上部地面开裂。
(5)做好坑道的排水设计,以防因矿坑涌水造成危害。
(6)设置监测点,做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。
(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。
(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。
(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)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、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,达到生态恢复和维护人类与环境和谐的目的。
4结束语
综上所述,根据灾害的空间分布和成因关系,矿山地质灾害主要有岩土体变形灾害、地下水位改变引起的灾害和矿体内因引起的灾害三大类型,本文对这些类型及其亚类型进行了论述,并阐述了对于矿山地质灾害的防治措施的建议。
参考文献
[1]林芳,郭守权.浅析矿山地质灾害类型与防治措施[J].中小企业管理与科技(上旬刊).2010(05).
[2]王文勇.浅析矿山地质灾害类型与防治措施[J].黑龙江科技信息.2010(25).
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。
1.露天矿山边坡工程的主要特点
1.1 由于矿体赋存空间的限制,构成露天矿边坡的岩体、结构、地下水条件、以及原应力状态都是明显的不可选择性。因而,露天矿边坡设计—生产—管理的系统化,只能而且必须通过既定条件和改善可控因素来实现。
1.2 露天矿边坡是经历几十年的开采过程逐步形成的,具有工程构筑和使用同步、工程实践和认识同步的特点。由于露天矿边坡工程条件和评价模型的不确定性,使其在整个服务期间都承担不同程度的风险。为了消除或减少风险,需要跟踪监测边坡的工作状态,实施提供准确反馈信息,促使边坡工程性能在动态变化过程中不断达到完善。
1.3 就形成过程而言,露天矿边坡是采矿工程的伴随工程,依附于采矿作业而存在,它的形态在很大程度上受采矿作业的制约;就运行系统而言,露天矿边坡是采矿系统的一个子系统,它的功能要服务于采矿工艺,又在很大程度上制约采矿生产。边坡与采矿工程整体观是我们处理一切边坡工程问题的出发点。
1.4 随着大型采掘设备的发展,露天开采能力日益增加,最大限度地加大露天采矿场的深度成为当今采矿工程一个总趋势。工程规模越来越大,工程环境越来越复杂,工作条件越来越恶劣。边坡工程所面临的新课题迫使工程设计与工程实施要与之相适应,特别需要加强边坡工程管理,包括投产前的决策和生产过程的控制。
1.5 露天矿是矿山重大的安全性的工程,作为工程,无论是总体设计还是局部工程处理,都必然是一个有约束的多方案对比和优化的问题 ,必须且能够在安全的前提下,寻求经济利益最大化。这种优化具有明显的时间效应,它不同于一期落就的其它结构物,必须克服由于时间的推移、工程条件的变化所造成的安全系数和可靠性的降低,进而依靠科学技术进步和认识能力的发展,不断提高优化水平。
2.影响露天矿山边坡稳定的主要因素
露天矿山边坡问题直接影响到矿山的安全生产,边坡管理不好,将会给矿山作业人员和设备带来极大的危害,更严重危及到社会稳定。露天矿山的开采,打破了边坡岩体内的原岩应力平衡,出现了次生应力场。在次生应力场以及其它因素的影响下,就可能发生塌方和滑坡。
2.1岩石物理力学性质
主要有岩石的硬度、凝聚力和内磨擦角等。
2.2 地质构造
主要是破碎带、断层、节理裂隙和层理面形成的弱面。其主要形式如下。
2.2.1单层断面形成的弱面:如果断层走向与边坡走向之间的夹角小于25度,并且倾向相同,则可能引起边坡整体顺大断层面滑落。
2.2.2几条相交断层形成的弱面:如果几条断层相交把岩层切割成三角体或梯形,局部边坡可能成三角体滑落。
2.2.3层理(顺层面)形成的弱面;当露天矿场阶段坡面角等于或大于岩层倾角时,则会产生阶段坡面上岩石顺层理面滑落或坍塌。
2.2.4节理裂隙所形成的弱面,单组节理裂隙可能对上盘、下盘或端帮边坡坡面产生沿裂隙面局部塌方;多组节理裂隙可能使上盘,下盘或端帮边坡的局部呈几何体成块滑落。节理裂隙发育的露天矿场的边坡易产生浮石,险石。
2.2.5极不稳定的软岩夹层形成的弱面:这种夹层如分布范围很大,可能会引起边坡沿弱面大面积滑落。
3.露天矿山边坡管理措施和安全要求
露天矿滑坡、坍塌所带来的危害是相当严重的,因此国内外都很重视防止边坡破坏及治理有隐患的边坡,其目的就在于确保人员及设备安全,提高经济效益。露天矿边坡的治理方法很多,根据各矿的条件不同防治措施也不尽相同。下面介绍几种常用防治措施和安全要求。
3.1开采技术条件的控制
3.1.1 控制合理的开采高度。对于露天矿场和采石场,有条件的均应采用分层开采,使较高的采场分成几个台阶开采,以降低边坡的相对高度。对暂不能分层的矿场 也应采取措施,控制边坡稳定。一般情况下不分台阶边坡面垂直高度超过20米时,观察和维护边 坡的稳定就较为困难。因此规定矿山工作面垂直高度超过20米时,该采矿场必须实行分层开采。
3.1.2选用合理的开采程序和推进方向。在生产过程中要坚持从上到下的开采程序,坚持打下向炮孔和倾斜炮孔,杜绝在边坡底部开挖即掏底开采和打腰炮。一般情况下应选用从上盘向下盘推进,做到有计划,有条理一开采。
3.1.3 贯彻“采剥并举,剥离先行”的方针。虽然剥离废石和表土是一种被动工作,但这项工作是为了保证矿山的持续生产能力和正常生产,更是为了矿山的安全生产。
3.1.4 合理进行爆破作业,以减少爆破震动对边坡的影响。由于爆破产生的地震可以使岩体的节理张开,促使边坡破坏。因此在爆破作业中应注意:(1)尽量不采用大规摸的齐发爆破,有条件的可以采用微差爆破。(2)严格控制一次起爆的炸药量,减少对附近边坡震动的影响。(3)在采场内尽量不用抛掷爆破,应采用松动爆破,这样既可使爆堆比较集中,防止飞石伤人,也可减少对边破的破坏。(4)分层开采的矿山,在接近边坡地段应推广使用裂隙爆破,缓冲爆破,光面爆破等控制爆破技术。
3.2 搞清地质构造,合理确定边坡形式和角度
对于一个矿山来说,有条件的应对开采范围内的断层,破碎程度,节理裂隙和层理地质构造先搞清楚,因在地质勘查中没有发现的构造也应在生产过程中逐步积累资料,总结规律,以确定合理的边坡形式和控制边坡角,避开或减少结构面对边坡的影响破坏。
3.2.1岩石弱面走向、倾向与倾角均与边坡的坡面相同,此时的边坡处于临界状态,它可能发生塌落,也可能稳定,但是在开采中,如果上下采挖一致,而较多地掏采边坡的中部和下部时就会使边坡塌落。
3.2.2岩石弱面的走向、倾向均与坡面一致,但边坡角小于弱面角,这时的边坡处于稳定状态,一般不易发生塌方。
3.2.3岩石弱面的倾角小于边坡角,而且弱面的下方与边坡面相同,则相交以上部分的岩体会出现滑落。
3.2.4岩石弱面的倾向与边坡相反,这时的边坡也是稳定的。
4.结语