矿山地质灾害隐患形成原因及防治规划

潘进兵，华 勇，陈建民

（云南地矿地质工程有限公司，云南 昆明 650041）

近些年，矿区地质灾害问题频发，在资源枯竭矿区更加严重。矿区地质灾害既影响到了矿区正常的开采工作，又会制约工业和经济的发展。严重的情况下，还会产生一些次生地质环境问题，导致社会出现重大经济损失。所以，探究矿山地质灾害隐患的防治措施是非常有必要的。

1 矿山地质灾害隐患

矿山地质灾害隐患与普通地质灾害有一定区别，主要诱因是人类频繁采矿，这个过程可能会破坏当地的地质环境，影响到周围生态，可能会出现一系列的矿山地质灾害。当前已知的地质灾害共有12个类型，46个种类，矿山地质灾害就包含在其中。近些年，矿产资源需求量越来越大，开采量越来越大，矿山开采活动越发频繁。开采范围也越来越广，出现矿山地质灾害的几率也越来越高，这直接影响到了矿业的长远发展，所以必须及早采取防护措施，将这些地质灾害隐患扼杀在萌芽中。

2 矿山地质灾害隐患类型及形成原因

防治矿山地质灾害隐患的第一步就是了解这些地质灾害的种类构成，把握具体的形成原因。之后，结合实际经验，做出科学分析，才能提出具体的防治措施，才能真正的解决这些隐患问题。据此，本文将针对矿山地质灾害常见的隐患类型进行分析，探讨这些灾害的形成原因。

2.1 矿坑涌水

在各种常见的矿山地质灾害中，矿坑涌水比较常见。这种灾害突发性强，难以及时预防，一旦发生就会造成严重后果。之所以会出现这种灾害，与矿工作业操作失误、操作错误有很大的关联。在生产阶段，工作人员没有准确估计出最终的矿坑涌水量。在开采时，工作人员没有考虑打穿作业可能会穿透断水层的问题。如果在开采时遇到了蓄水溶洞、地下暗河，就会有大量的地下水涌入，引发严重水灾。矿道在短时间内会被完全淹没，内部的工作人员也会直接受到生命威胁。溶洞内部的泥沙和岩屑也会随着地下水快速涌入，这些泥沙可能会覆盖机器，导致机器无法正常使用，给后续的开采工作带来较大影响[1]。

2.2 地面塌陷

就现实情况来看，大部分矿山的地质条件都比较薄弱，山体大，地形起伏大。在矿采工作不断深入的同时，会破坏矿区原有的地质稳定性，让原本就比较脆弱的矿山变得岌岌可危。地表岩层、土体就会在人为作用下陷落，在地面形成各种怪异塌陷坑。在埋藏区较浅、比较平缓的区域，常常会出现表层地面塌陷的情况（图1）[2]。

图1 地面塌陷

2.3 边坡崩塌

边坡崩塌并不难理解，就是常见的矿山塌方。在高陡边坡区域，常常会出现塌方事故。斜坡上堆积的泥土、坐落的岩石会顺着山体向下滑落，此时就会有滚石下跌的情况。这些滚石会全部堆积到山脚的位置，出现滚石堆积的情况。根据堆积规模可以把这种灾害分为不同的类型，最严重的就是巨型边坡崩塌，会对矿山地质环境造成严重破坏。外界条件发生变化时就会出现塌方的情况，如出现了暴雨、暴雪等天气，地表水和地下水持续性涌入、冲击，就会引发塌方。同时，与人类开采作业也有一定的关联，在开采作业过程中，矿山地质会越发疏松，这就会提高地质灾害的发生几率（图2）[3]。

图2 不稳定边坡

2.4 滑坡、泥石流

部分非金属矿产资源埋藏较浅，甚至直接裸露在地表。开采单位要想获取资源，只需要采取露天开采的方式即可。但露天开采过程中，地表植被会遭到严重破坏。部分开采单位认识到了保护地表植被的重要性会采取一定的管理措施。但部分开采单位认为没必要管理，所以会把废渣、夹石直接堆积在开采区的周边。这些都是松散的堆积体，在遭遇极端天气后，很可能会出现泥石流和滑坡灾害。此外，一些非金属矿山边坡比较多，这些边坡较为陡峭。在日积月累的过程中，边坡风化严重，斜坡岩体出现裂缝，最终支离破碎，边坡的稳定性越来越差，到了某一个临界点，就会出现局部崩塌、山体滑坡的情况[4]。

图3 矿山开采导致的生态环境恶化

2.5 矿体构造崩塌

人类在开采挖掘矿产资源的过程中，势必会破坏矿体。矿体原有的平衡遭到破坏，矿体中心点也会转移，地下水极容易受到影响。部分矿区开采工作不合理，给地下水流向带来极大的影响，区域水文地质条件发生巨大变化。增大了矿体内部坍塌的几率，但这只是其中一个因素，如果只有这一种因素，矿体构造崩塌的几率比较小。但还有另一个致命因素：矿体内部的碳酸物质十分丰富、矿层下半部分有丰富的地下水，流动频繁。上半部分的土层比较疏松。在地下水的冲击下，矿层遭到破坏，强度与韧度越来越低，最终会走向崩塌[5]。

3 防治规划

3.1 利用先进技术，完成勘探工作

地质勘察工作虽然只是矿山开采过程中的一小部分工作任务，但产生的影响力是巨大的。基于勘察结果能够避开因水文地质、地质结构造成的各种安全风险，减少地质灾害。所以，单位要重视地质勘察工作的开展，引进更多的设备和更先进的技术。在地质勘察的同时，还要做好矿山测量，把握矿石走向、矿产储量等情况，以此为依据完成开采设计。

3.1.1 3S技术

在地质勘查的过程中，3S技术应用较为广泛。由于在矿产开采过程中，无论是挖掘矿洞还是使用地下水，都会影响到周围环境。所以人们需要借助GPS、RS、GIS完成勘察、定位等多项工作。GPS技术可以帮助人们快速定位地质灾害的主要发生区域。RS能帮助人们鉴定或是分析地质灾害的损坏程度。GIS能够收集处理地质灾害相关的信息。

3.1.2 RTK技术

实时动态差分技术就是RTK技术，人们常把这项技术和GPS技术结合在一起，共同使用。这项技术是在载波相位实时动态差分原理的基础上产生的，在得到测量数据后，基准站会将其转换为电磁信号。流动基站会在第一时间收到电磁信号。并把所有的数据整合在一起，传送给最终的测量系统。测量系统收到这些电磁信号后，会将其转化为数据，以此为依据开展后续测量工作。这种方式能够让测量数据更加精准。当前，这项技术常常应用在勘察、地图绘测等环节，定位准确度是传统测绘方式无法比拟的，定位准确度已经达到厘米级别，能够有效提升当前的地质测量工作效率[6]。

3.1.3 钻孔透视技术

在开采矿区的过程中，水文地质勘探工作也非常重要。因为地下水会给地质构造带来较大冲击，如果地下水流向不合理，很容易引发矿区的地质灾害。当前，人们研究出了钻孔透视技术。如果把这项技术应用在矿山水文地质勘探中，就可以发挥事半功倍的作用。人们基于钻孔透视，能够了解含水层、溶洞的情况。如果在传播无线电波时遇到积水，频率会发生变化，产生较大波动。勘探人员就可以以此为依据，做出相应的判断。在实践过程中，还需要考虑无线电接收、发生装置的设置，确保设置合理，这样才能获得更加完整的电磁波数据，方便工作人员快速判断通道、溶洞位置、了解地层情况，为后续的开采工作提供安全保障。

3.2 生物防治措施

在防治地质灾害过程中，有一种防治技术比较环保，也就是生物防治。虽然这种方法不能立竿见影，有较强的防治周期，但消耗的资金成本比较少，能够逐步减少地质灾害的危害程度并起到有效的预防作用。这个过程不会对自然环境产生负面影响，理想状态下还能保持当地的生态平衡。如：退耕还林、植树造林等，能够弥补在采矿过程中对环境造成的破坏。政府在这过程中要大力宣传，设置多样化的招商引资策略，用承包租赁等多种方式吸引社会资金，用这些资金治理矿山地质环境、完成地质生态环境修复工作。在这过程中，还要积极引入新技术，根据矿区地质地质环境的现实情况制定可行性较高的防治方案。如：防治氧化类露天矿场时，可以先平整土地，将矿坑全部填埋，确保表面没有积水漏水的情况。之后用大型挖掘机翻整土地，这是为了提高土地的含氧量。之后在表面栽种一些草本类植被，但不能种植大型植物。这是因为矿内土质比较疏松，如果种植大型植被在遭遇大风天气时，树木可能会有断根倾斜的情况；防治原生矿类露天矿场时，矿区的土壤岩性比较高，很难在表面种植草本类植被。在这种情况下，需要使用挖掘机对土壤净化处理。把浅层岩层直接捣碎，根除。组织工作人员以穴换土的方式更换表层土壤，改善土壤土质，这样种植草本类植物会更加方便；尾矿，部分矿山在多种因素的限制下并未完全开采。针对这些矿山尾矿，也要采取防治措施。可以直接采取覆土造地的方式，将它们转化为绿化用地，农业用地。但如果这些尾矿的碳氧化物较高，就不能作为农业用地。可以先利用污泥、石灰对这些尾矿加工处理，避免尾矿出现自燃情况。在土壤改良后，这些尾矿可以作为建筑用地使用；塌陷区的土壤结构十分复杂，不适合种植草本植物。如果采取上述的以穴换土的方式，工作量比较大并不是最合适的方式。可以直接填土平整，将其作为建筑用地[7]。

3.3 避让防治技术

避让防治技术，包括搬迁避让和雨天避让。如果无法有效防治地质灾害，就需要把地质灾害范围之内的所有居民转移出去，这就是紧急避让措施。对于一些在暴雨暴雪天气极易出现滑坡的区域，政府应当组织相关的群众及早避让。并为群众提供躲避区域，组织群众在这里正常生活。灾害过后，群众依然可以搬迁到原来的住址，回归正常生活，这就是雨天避让；另一种方式需要消耗大量的时间、金钱成本，群众需要完全脱离原有的易出现地质灾害的区域，搬迁到新的地方。考虑成本因素，尽量避免使用这种方式，这就是搬迁避让。

3.4 建立地质灾害防治自动化系统

开采单位需要根据当地的地质情况，建立地质灾害数据库。结合生产情况、以往的事故原因等，确定易出现事故灾害的位置的事故等级。事故统计代表了影响范围和伤亡人数。包括：一、二、三级，一级别的地质灾害影响破坏最大。详细调查各种级别地质灾害的诱因，提出相关的防治措施。工作人员需按照地质灾害数据库给出的各项资料完成防治工作。这个过程还需要引进先进的技术，包括：计算机及信息技术建立自动化地质灾害防治系统。同时，还要利用岩土动量监测以及GIS技术实时检测地质情况，更要严格检测可能会诱发地质灾害的各项因素。如果检测数值已经超出了系统允许范围，会在第一时间做出预警，此时人员应快速撤离。

3.5 针对性防治规划

3.5.1 滑坡

为了减少雨水汇集冲刷量，可以在工作面挖出排水沟，截洪沟，利用水沟快速排出地表水。日常要注意检查，确保排洪沟始终保持畅通；可以在滑坡体边缘部位增加多个分层。这样能够减少分层高度。也可以在滑坡体建立安全平台，这是为了让坡脚更加稳定。

3.5.2 地面塌陷

矿山开采工作开始之前，就需要根据勘察结果设计出合理的开采方案。在开采区内部安装安全矿柱，加强安全支护，开采工作和支护工作是同时进行的。如果矿山停采，则需要根据实际情况填充复垦。可以把开采过程中产生的废土、矿渣收集整理在一起，填充到空塌陷地段。如：在防治煤矿地质灾害过程中，就可以采取填充加复垦的方式。煤矿周围的开采剥离物较多，将它们作为填充材料能够直接填充到采空区，这些剥离物十分充足，也不会产生污染。这样既能避免采空区出现地面塌陷问题，又可以快速解决矿山产生的废弃物，节约处理废弃物花费的金钱成本。

3.5.3 泥石流

开采单位要重点关注矿山泥石流的防治工作，主要的工作重点就是拦挡，次要工作是疏导和排泄。由于每个矿区的地质条件不同，所以还需要实际分析才能找到泥石流可能会出现的区域。针对这些区域采取防治措施，修筑拦截坝，建立沟渠。出现泥石流后，这些沟渠能够排除一部分的泥石流。如果这些区域土质比较松散，也要采取封固处理。此外，在开采过程中会产生不同的岩土体，要把稍微坚硬的岩土体放置在底部，松散的放在表层。

3.5.4 崩塌

工作人员需结合实际情况找到风化面积比较广、存在软结构面的区域，控制这些区域的边坡台阶高度。就现实研究情况来看，把台阶高度控制在8m左右能够产生理想的防治效果；对于易出现滚石的区域，要提前安装警戒标志。坡脚部位可以堆放一些剥离物，这样可以起到拦截作用；还要加强爆破控制，在矿山开采过程中人们需要用大量的火药对矿体进行破碎处理。地下矿山采取的是当场爆破、井巷掘进爆破等方式。为了把控矿体陨落方向、矿体破碎程度等，工作人员可以采取光面爆破方法。光面爆破使用的是不耦合装药，具有低爆速、低密度的特点。由于这种方式不会让周围岩体产生较大振动，所以可以减少矿体裂缝、危石数量[8]。

4 结语

矿山地质灾害频发，与人类频繁开展采矿活动有很大的关联。一旦出现矿山地质灾害，轻则造成企业经济损失，重则会危害到工作人员的生命。所以必须分析常见的地质灾害隐患成因，采取相应的防治策略。但防治工作并不是一朝一夕就可以完成的，也比较复杂。需要研究成因机制、危害程度，以此为基础，提出针对性的治理措施。要重视采矿前期的勘测工作，采取生物防治、避让防治等相关措施，更要建立完善的地质灾害自动化系统，这样才能方便防治工作的开展。在具体防治过程中，还需要不断引入新技术、尝试新方法，从不同的角度采取防护措施，充分发挥防治工作的作用，降低矿山地质灾害发生几率。