矿山地质灾害的成因及预防对策

李 野，王海舟

（1.四川省煤田地质局一四一队，四川 德阳 618000；2.宝鸡西北有色七一七总队有限公司，陕西 宝鸡 721000）

矿山开采会产生大量的废石弃土，废弃土渣，长时间堆放在矿区内收到水文、气候、岩土力学等因素的影响，在降雨量集中的季节，非常容易诱发地质灾害；矿山地质灾害具有较大的破坏性，速度快，发生突然等特点，对周围人们的生活造成严重的影响，例如：生活场所，道路，基础设施，农田等，严重时还会造成人员伤亡事故，因此相关部门需深入分析矿山地质灾害的成因，进而总结出几点有效的应对策略，尽最大可能减少地质灾害的发生率，降低灾害所造成的危害。

1 矿山地质灾害主要特征

第一、人为性。人为性是矿山地质灾害的最主要特征，也就是矿产资源开发人为活动，若在开采过程中将松散的杂物堆积在沟谷中，就会增大沟床纵坡降比，对于此种问题若未给予有效的疏导，大量堆积的杂物势必为地质灾害的形成提供物质基础，不仅增加了灾害发生率，也增加了地质灾害的危害性[1]。第二、污染性。不同于普通地质灾害，污染性是矿山地质灾害的独有特征，这是由于金属矿山开采排放的废石、贫矿、尾矿渣中，也会含有一定量的重金属元素，而这些废弃矿渣形成的地质灾害必然会污染河流，造成水源地污染，诱发社会问题。第三、发生频率高。通常矿山地质灾害发生一次，沟谷内原有物质被搬运出去，短时间内无法形成物源就很难再次发生地质灾害。但因矿山地质灾害发生的差异性，只要矿山开采活动持续进行，废弃土渣不断产生，就会在短时间内形成二次地质灾害。此外，废弃土渣的凝聚力较小，如果受到外力冲击，就会发生地质灾害。第四、可控性。虽然地质灾害的危害性较大，但矿山地质灾害不同于其他地质灾害，只要控制源头，将废弃土渣堆放在合理的场所，控制山体的稳定性等就可有效控制灾害的发生。

2 矿山地质灾害的成因

2.1 地形地貌

矿山地质灾害的形成主要因素之一，地形地貌，当地形为陡峭地势，高山沟壑，落差较大的沟床纵坡，这种地形地貌更容易汇集大量的水。一般情况下，地质灾害形成的地形地貌包括三个区域：形成区域、流通区域、堆积区域。通常形成区域为上游区域，多为三面环山条件，有一面出口，而周边山高坡陡，具有广阔的区域，进而容易形成大量的物源，利于集水，为地质灾害的形成创造了条件[2]。流通区域主要分布在中游，属沟壑峡谷，具有较大的纵坡，可导致堆积物快速直泻；堆积区域多为平坦的地势，开阔的平原，为堆积物提供了存在场所。

2.2 结构松散的堆积物

矿山开采势必会产生大量土体堆积，当夏季雨量丰沛时，雨水渗入土体之间，其相互约束力不断下降，当雨水渗入饱和时，土体之间的作用力就会消失，进而产生孔隙水，随着孔隙水的不断增加，压力也会增大，土体迅速膨胀。此外，矿山开采还会留下较大的采空区，且围岩松动，容易发生陷落、岩体移位、裂缝等问题，进一步形成大规模的落石和崩塌，为地质灾害的形成提供了丰富的固体物质。相关研究指出，每年每平方公里的岩石山坡上产生超过1200立方米的岩石破碎物，聚集量增加就会进一步引发地质灾害[3]。而一个普通规模的矿山每年的堆积物都可能达到数十万、数百万立方米，因此这也是形成地质灾害的主要因素之一。

2.3 水动力

第一、水渗入岩体和土体中，降低其摩擦系数，促使岩石土体更容易滑坡。第二、促使固体物质饱和液化。水的冲击力是地质灾害爆发的动力。雨季的到来使废弃矿渣充分吸收水分，即使不遇到暴雨，在土体饱和后，也会出现地质灾害。此外，矿区生活排水，促使水与土相结合，为矿山地质灾害的形成创造了动力条件。

3 预防矿山地质灾害的有效策略

3.1 对露天矿山地质灾害的防治

露天矿山主要是对埋藏较浅的矿体进行开采，仅将矿体上部岩石剥离，进而从敞露的矿体上直接开采的方式。通常滑坡和崩塌是露天矿山的主要问题，但在特殊情况下也会产生地质灾害。例如：马钢南山铁矿，其是我国最大的露天采矿场，废弃面积超过100万平方米，矿山的地形地貌都发生了极大的变化，因此非常容易形成地质灾害。针对露天矿山地质灾害的防治，可主要依据地质灾害的形成和边坡稳定性制定防治措施：第一、排导措施。排导也就是将排水沟设置在边坡上，提高边坡的排水效果，以便在降雨量较大时能够及时排除降水；在边坡前抛石、修建钢筋混凝土排管、修设石笼等，这些方法都可有效的实现排水目的。排导工程的重点是对矿山地质灾害易发生区域实施有效控制，例如：控制其流向，流速，堆积区域等，保护了敏感区域、构筑物不受灾害的影响。第二、拦挡措施。拦挡工程是用以控制组成山体滑动固体物质和雨洪径流，削弱水流量，下泄总量和能量，减少水流对下流工程的冲刷、撞击和淤积等危害的工程设施，其主要目的是削弱地质灾害。如果是新开发矿山项目，在实施拦挡工程时要以预防为主，先挡后弃为原则，科学布置拦挡措施。如果是已建项目，为了确保废弃土渣的稳定性及塌方和碎落，必须依据渣场地形条件，采取分级削坡，防洪排水，拦挡防护措施。例如：废弃渣场在山坡坡面上，应在周边设置挡渣墙、截水沟；弃渣场如果位于河道滩地旁边，需在靠河道一侧设置拦渣堤。

3.2 地质灾害预警系统设置

地质灾害发生的范围相对而言比较广泛，同时具有突发性和地点不确定性，因此对全部灾害地点采取基础设施建设防治方法是不可行的。这就需要完善基础设施防治的同时，配合相关部门，建立健全的预警撤离系统等非工程措施。非施工防治主要注意以下几点：建立健全泥沙灾害信息系统；确保人们熟知矿山地质灾害发生地点；深入研究并应用预警和疏散体系；制定泥沙灾害防治法。矿山地质灾害的发生也具有一定的季节性，易发生于暴雨、长时间降雨的季节。这就需要在雨季加强对矿山地质灾害的调查、跟踪、预警、应急等工作的处理，主管部门应将责任落实到个人，杜绝不作为行为发生。

3.3 加强矿山管理工作

矿山管理工作主要包含：做好资源开发计划、优化开采方式方法、管理好废弃固体、疏导沟谷等。减少矿山地质灾害最好的办法就是开发前做好规划，在源头上杜绝地质灾害的发生。依据矿区客观条件，制定合理的开发计划。采取先进的开采方式和技术不仅可以降低资源浪费，还能减少固体废弃物的产生；同时因地制宜使用废弃土渣，搞基础建设，不仅可以提高资源利用率和经济效益，还能降低废弃物的累积量，减少矿山地质灾害的物源。矿山地质灾害发生的主要原因是堆积的矿山废弃物，因此相关部门做好固体废弃物管理，减少废土矿渣的堆积，也可以降低地质灾害的发生概率；例如选择开阔的地面或平缓的坡面堆积这些废弃物，做好堆放区的排水设施，以免废弃物遇到水后形成粘性流体，进而导致地质灾害的发生。此外，还可以采取栏护对废弃物进行管理，以免废弃物四处散落而造成滑坡、塌陷等问题。而疏导沟谷则是在矿山地质灾害发生区域，沟谷的阻塞性，河床的宽窄都会影响到地质灾害的发生。因此应定期疏导沟谷，保持沟谷的畅通性，在一定程度上降低矿山地质灾害的危害及规模。

3.4 生物防治

生物防治措施的主要内容是植被覆盖，例如：退牧还草，退耕还林，植被恢复等。植被可以起到良好的水土保持，调节径流的作用；对预防矿山地质灾害有着重大意义。但缺点是生物防治实施缓慢，见效慢，同时对土层及气候有一定的要求，在降雨量不多的地方实施起来成本较高，不过生物防治长期效益还是非常理想的。矿山可依据实际情况开展地质环境恢复措施，为了避免水土流失，恢复景观，矿山开采工作必须有计划的进行，在险要地段建设拦挡滚石和飞石的设施，废弃土渣避免乱堆乱放，统一堆放到开采境界以外的废弃土渣场内；在开采过程中，有计划的将废弃渣土回填到采空区，再对弃渣场表面进行处理，植树种草，以尽快恢复生态。

3.5 其他措施

搬迁避让，沟道疏浚也是预防矿山地质灾害发生的有效措施之一，沟道疏浚指的是对沟道内的垃圾、障碍物进行清除，通过疏浚提高沟道的排洪能力，避免灾害发生。而搬迁避让则是从源头上避免地质灾害的发生，减少矿山地质灾害造成的损失，主要对地质灾害危险程度进行分析，将位于高位区域的基础设施搬迁至安全地带，再采取有效的构筑物防护措施。

4 结语

矿山地质灾害对人们的危害非常大，为了有效防止灾害的发生，减少人员伤亡及财产损失，相关部门及单位必须深入分析矿山地质灾害产生的原因，总结经验，依据矿山的实际情况制定科学有效的防治措施，通过各种方法减轻地质灾害的发生率及造成的危害，确保矿山作业安全。