废弃露天矿山常见地质灾害类型与监测方法分析

张 天

甘肃工程地质研究院 甘肃 兰州 730000

在众多由于矿产开采所造成的不利影响中，矿区地质灾害是关注程度最高的问题。由于不当开采和无效的维护，导致在矿区出现泥石流，滑坡，地面塌陷的地质灾害。对于周边区域人类的生产生活以及自然环境都会造成严重的影响[1]。每年我国由于矿区地质灾害所造成的经济损失可以达到300亿元，对于人民生命财产安全所造成的威胁更是无法计数。对于已经废弃的露天矿山，仍需在后续设置监测机制，派遣专业人员定期对矿山当前稳定状态进行监测，掌握矿山结构当前的实际变化情况，以便及时作出干预和控制，防止灾害进一步发展。

1 矿区地质灾害调查

1.1 崩塌

造成矿区出现崩塌的原因是由于前期的不合理开采，主要是由于过度开采导致另外在不合理结构进行开采，也会导致崩塌情况的出现，崩塌情况主要出现在山坡和悬崖区域，在自身重力的影响下，山体的岩石和岩层会发生滚动在开采过程中开采的，岩体往往厚度较大，质地脆硬，在开采完成后剩余区域会出现陡峭的岩坡[2]。在重力的持续作用下，沿坡表面结构会不断滚落在其前缘部位会出现扎拉型缝隙与岩体的原生结构结合，逐渐形成联通的分离面。在开采过程中大型机械设备的扰动会造成这种稳定性降低的分里面出现崩塌。在极少数情况下，极端天气和自然气候也会造成这种崩塌情况的出现。崩塌的形成与所处地形具有很大关系，一般地面坡度大于60°。在高差明显的区域，地形切割较为剧烈的环境内，容易出现崩塌情况[3]。矿区在开采过程中受风化作用影响较大，风化作用会持续使得斜坡前沿的缝隙加宽，加速内部稳定性的破坏，加快崩塌灾害的形成。除此之外还有人工作业原因，当开展过程处于无序混乱状态时，由于不能正确按照当前结构受力点分布规律来进行开采，无序的劳动会导致开采过程持续对内部结构稳定性造成影响，另外一些错误的开采形式和区域选择会使得开采地区形成陡峭的悬崖，这部分岩石经风化之后形成垂直岩壁，在分化渗透的作用下，缝隙逐渐扩大，最终导致崩塌情况的出现。在矿山地区过去进行开采，作业主要是应用大型机械设备，这类设备由于自重较大，在使用环节其荷载会持续对身体结构造成影响，尤其是随着开采过程的深入，地下结构出现巨大的空隙，使得其应对外部荷载的能力进一步降低。

1.2 滑坡

造成滑坡的影响原因较为复杂，一般分为地质条件，地貌条件，又受到外应力和内应力的影响，人类的工业活动也会产生滑坡。

（1）岩性

滑坡产生与所处自然条件下，土壤分布和土质条件有密切关系，当所处区域大部分为抗碱强度低且松散的岩土体时，例如在地表覆盖的粘土、泥岩、板岩，就容易产生滑坡情况。

（2）地质构造

构成斜坡的岩土体，在地质构造作用下形成各种截面，由于不同的作用原理，造成岩体不连续为滑坡形成制造了条件。部分结构面还会为降水提供通道，使大量雨水渗透到岩土体内部破坏内部稳定[4]。

（3）水文地质

在雨水的持续冲刷和地下水渗透的双重作用下，滑坡灾害的形成概率会大幅度提升，当岩土体遇到水后，内部会软化强度降低，随之还会产生动水压力和浮力。

1.3 泥石流

泥石流较常出现在深度较大的沟谷地区，这些地区地势险峻是泥石流发生的天然场所，在夏季暴雨时节，水体浸润堆积物造成稳定性降低，在水和泥沙的包裹下堆积物之间。接触面的磨擦力逐步降低，最终在重力作用下形成滑动和位移，大面积的泥土滑动就会造成泥石流。泥石流具有流量大，破坏力强的特点，一旦发生会对周围的。村庄道路造成巨大的破坏，严重威胁周围居民的生命财产安全。

2 监测手段

为了更好的预防废弃矿区的地质灾害，对矿区不良地质体进行实时监测是预防地质灾害的重要手段，进行科学合理的监测能随时掌握岩土体的变形情况，确保矿区群众的生命财产安全[5]。一般可以进行以下监测。

2.1 地质调查法

主要通过调查岩体结构面产状及发育情况，岩体破碎情况，岩石变质情况等，运用地质作图和构造相关分析等方法对矿山开挖过后裸露的岩石的岩性、结构面、水文情况进行地质调查，以此判断矿山岩体稳定性。

2.2 地表变形监测

在废弃矿山易崩塌和滑坡地段的地表埋设监测点，对矿山表层岩土体变形进行监控，进而了解崩塌、滑坡等不良地质体的变形。监测前先在稳定地段埋设基准点。在易产生滑坡和崩塌的坡体上埋设地表监测点。然后利用高精度的全站仪按照规范规定的频次进行测量。

2.3 深层水平位移观测

深部岩体位移观测对于确定矿山边坡滑面至关重要，在监测中将先在不稳定岩体中进行定位、钻孔、埋设测斜管。然后利用探头深入测斜管，利用探头的倾斜情况计算岩土体的水平位移，能够较为准确的滑面位置和变形趋势。监测前需要进行钻孔埋管，钻孔可采用泥浆护壁，从而保证孔壁的稳定性，下管时要保证倾斜度不大于1°，回填时可采用细砂回填，可用长钢筋进行捣动。全部埋设成功后，必须对导管的初始值进行测定。这样当矿山岩土体发生位移时，测斜管也会随着移动产生相应的移动。

2.4 遥感技术

数据收集是至关重要的环节，对于自然环境的地质勘查过程能够帮助修复人员确定，修复工作的覆盖范围，地质条件分布以及潜在的地质灾害特征。数据处理过程中可广泛应用[6]。近些年推广入地质勘查行业的新型设备材料，例如无人机遥感测控和卫星定位技术。无人机这些年在勘察行业得到了广泛的应用和推广，其原因之一在于无人机彻底颠覆了过去人工进行地质勘察时，受地面条件影响，不能摆脱近地表视线障碍物的困扰，通过低空飞行的方式将90%以上困扰人工进行观测的障碍物规避开。而且由于无人机的观察视角是从空中鸟瞰的模式，所以其视角广度要优于传统勘测的习惯。另一方面得益于近些年我国移动互联网数据传输技术的发展以及我国移动传输数据基站建设的成果，利用无人机可以实时将遥感测控，图像传输至控制中心，实现及时的数据获取和更新，并且是以直观的图像形式进行，传输过程中不需再对数据图像进行处理，真实性准确性提高，是过去人工勘查模式所无法实现的效果。采用信息化手段结合远程监控的方式，能够实现大面积监测，可以大幅度降低工作人员在进行监测时所需投入的劳动强度，使其能够将更多的时间和精力应用到其他方面，而且整个数据链的衔接由于是由自动化技术所维持的，所以数据处理效率更高，更加适合对于矿山这种特殊地区实行24小时不间断监控作业。可以帮助监测单位在更短的时间内发现异常情况，并根据应急预案对其进行控制。

卫星遥感勘测技术同样也是一个重要的辅助勘察手段，卫星勘察方式能够以直观全面的视角对勘察区域的地形地貌进行快速准确的定位和分析，为勘察人员认识周围地区的地质情况和自然条件，提供了一个快捷有效的方式，同时卫星勘察技术能够无视丘陵山区地带的地形变化情况，随着信息交互技术的完善和升级获取，卫星勘察结果的速度越来越快，成为了完善补充数据库，确保搭建准确数据控制平台的有效手段[7]。大地音频电子法：以地震折射和高密度电法作为辅助，确定内部结构形态，判断断层所处位置和分布区域，对岩溶异常区进行确认。通过物探测，井地应力测试，瓦斯测试，对测试地区的地质水文地质参数进行充分有效的获取，对矿区的熔岩、熔岩水发育情况以及矿洞延伸区域进行确认。

另外响应自然资源部要求，各地要强化措施，协同配合，突出重点，因地制宜，严把质量关，严防廉政风险，切实保障露天矿山生态修复工作成效。自然资源部强调，要根据矿山当前存在的主要问题，“一矿一策”确定主要修复任务[8]。首先，要解决采矿造成的地质灾害隐患以保证安全。其次，恢复土地、林草植被和解决水土污染，按照山水林田湖草是一个生命共同体的理念，使生态系统达到自我运行的标准，体现生物多样性，严禁以建设矿山公园为名大搞“盆景”建设。

3 结束语

对于废弃露天矿山进行勘测，主要是为了判断当前矿山区域地质发展情况，推断短期内是否有出现地质灾害的明显特征。矿山地区由于地下自然结构破坏程度较大，因此出现地质灾害的可能性比其他区域更大，为保证周围居民生命财产安全区对废弃矿山进行地质灾害分类，并针对性的设置监测。定期了解废弃露天矿山的自然地质条件变化情况。