试论矿山地质灾害成因及防治策略

陈刚华，姚志龙，唐传雄

（湖北省地质局第八地质大队，湖北 襄阳 441000）

矿产资源开采工作对于促进经济社会发展改善人们生活水平，做出了非常巨大的贡献。然而，伴随矿山开采工作的不断深入，也出现了很多新的问题。特别是矿山开采过程当中对矿山区域的自然环境和地质环境产生较大破坏，如此一来导致各类矿山地质灾害频繁发生，不仅对国家经济社会健康发展形成较大阻碍，而且还严重威胁到矿区周围居民生命财产安全。

所谓矿山地质灾害是在矿山开采过程当中，各项生产活动导致矿山地质环境破坏、威胁生命财产安全，并造成严重经济损失的矿区灾害。矿山地质灾害是地质灾害当中的重要分支，而且也是自然灾害的重要组成内容。如矿山开采工作过程当中开山弃石，造成矿区发生严重水土流失，增加地表塌陷和山体滑坡发生几率；矿山开采过程当中大量抽排水，引发地下水位出现严重下降，致使矿区周围地下水资源逐步走向枯竭;矿井开采还极易引发地震、岩爆、冒顶片帮突水、地面沉降开裂、瓦斯爆炸等灾害；矿山剥离堆土，大量的堆积尾矿废渣使得地表环境遭受严重污染，露天尾矿库出现渗漏、坍塌，排土场失稳滑移，导致矿区频繁出现泥石流灾害。以上这些都是常见的矿山地质灾害，对矿业开发和人们生命财产安全威胁极大。我国是一个矿产资源大国，同时又是一个发展中国家，经济社会建设过程当中在矿产资源方面的需求量还非常大。另外矿业开发过程当中，很长一段时间以来都是采用粗放式的开发方式，这样一来导致矿山地质环境面临非常严峻的形势，矿山地质灾害发生频率还在不断加剧。进入新时期以来，社会各个方面建设形势进一步加快，使得资源需求量进一步增长，但随着市场经济的进一步深入，给矿山企业也造成巨大冲击，有的矿山企业只看重经济利益，忽视矿山安全生产，环保意识淡化。另外，由于不重视革新开采技术和生产设备，再加上矿区周围存在的大量民采现象，给矿山地质环境造成的破坏程度越发严峻，致使矿山区域长时间以来积聚的灾害隐患出现爆发，出现了较为严重的矿山地质灾害。再者，矿山区域还存在很多潜在的致灾隐患，如果不重视防范，都发展成较大的矿山地质灾害，矿山地质灾害的发生不仅会严重影响矿山正常生产秩序，而且还会导致大量矿山设备、设施损坏，更甚者导致矿井报废，引发大量人员伤亡，产生难以估量的后果，严重阻碍矿山企业持续稳步发展。所以了解与掌握矿山地质灾害的成因，并采取有效措施进行防治，便成为矿业开发过程当中面临的首要问题。

1 矿业开发与地质灾害

当前经济社会发展速度日渐加快，社会各个方面在建设与发展过程当中，对矿产资源的需求量与消耗量也出现了快速增长，这些也极大地刺激了矿山开采工作的快速发展。但是很多中小型矿山获得迅猛发展的同时，管理工作却没有及时跟上，再加上很多小型矿山应用的开采设备技术较为落后，环保措施不完善，在开采矿山资源过程当中，对矿区环境造成严重破坏，使得开采环境发生明显恶化，频繁出现一些矿山地质灾害问题，而如若一旦出现矿山地质灾害，不仅会导致矿山设备设施的大量损坏，更甚者引发人员伤亡，还会产生较大的资源浪费。据调查，导致矿山地质灾害发生的原因各不相同，有些因素是矿山开采过程当中无法避免的，如伴随矿山开采深度的逐渐加深，产生了非常大的地应力，这样一来便会使冒顶、片帮、岩爆等地质灾害发生几率进一步增加。同时也有一些矿山地质灾害，是由于矿山开采过程当中管理不当、技术应用不规范、预防措施不到位所引发。如采矿过程当中产生的采空区充填不及时，随意的排放废水、废渣，开采矿产资源过程当中没有对矿山区域的水文地质条件和构造条件充分调查、巷道偏离、指挥不当、作业不规范、私挖乱采等，这些不利因素不断发展，当达到一定程度便极易产生矿山地质灾害。还有一些矿山在开采过程当中为了获得更大的经济效益，打破常规、求近避远、采富弃贫这样一来给接下来的矿山开采工作埋下很多安全隐患，致使矿山地质灾害发生几率进一步增加。另外，之前民采风潮泛滥，在开采矿产资源过程当中运用掠夺式的方式进行开采，造成很多大中型矿山资源开采遭受严重干扰，并对矿山周围环境形成较大破坏，有些乡镇或者个体小矿点，在开采矿山资源过程当中只开发、不治理，对矿山环境造成巨大破坏，严重影响到矿山企业的后续发展，还形成很多灾害隐患。

矿山地质灾害的发生类型，和矿山所处区域、矿产开采种类、开采规模大小以及应用的技术方式存在密切联系性，通常而言，露天矿山开采常常造成严重的水土流失，同时还会增加排土场滑坡发生几率，引发边坡坍塌与泥石流灾害等。而地下开采由于会产生很多采空区，受此影响，时常发生地裂缝、地面坍塌、岩爆、冒顶以及瓦斯脱水等地质灾害，并且还会严重污染地表水，诱发尾矿泥石流灾害，或矿井抽排水导致地下水位下降引发近地表水源枯竭等。矿山地质灾害不仅类型较多，而且各种矿山地质灾害其形成机制各不相同，并且存在不同的诱发因素，所以对于不同的矿山地质灾害，应当运用针对性的措施进行防治。另外在开采矿产资源过程当中，应当将各方关系有效协调好，确保采矿工作持续稳定进行，并运用有效措施控制和减少对矿山周围环境造成的破坏性。

针对一些频繁发生的矿山地质灾害，应当科学构建应急预案，以免在矿山事故发生时，产生巨大的经济损失与人员伤亡，只有将矿山开采工作和保护自然环境以及保护人民生命财产安全充分融合在一起，实现开采工作与人和自然协调统一，才能将矿山开采的作用价值最大程度的体现出来。再者，地方政府应当将发展环境和保护环境二者关系有效处理好，打破地方保护主义，给予科学引导，提高监管水平，针对一些不符合开采标准的矿山企业坚决取缔，这样才能最大程度的避免对矿山环境造成的破坏性，减少矿山地质灾害发生几率。

2 矿山地质灾害的主要类型及其成因分析

2.1 采空区塌陷

2.1.1 采空区塌陷及其成因

采矿作业生产过程当中应用崩落法、留矿法和空场法常常导致矿井之下产生大面积的崩落空区与采空区，这些大规模存在的采空区极易诱发坍塌等地质灾害，坍塌坑一般呈现近圆形或者椭圆形，采空区面积较大的，深度从内到外不断变小，特别有的矿藏埋藏深度相对较浅，大面积的松散覆盖物，矿层覆岩强度不高，比例较小，有存在复杂的岩性组合，而开采底层矿藏之后，顶板岩层受覆盖岩层以及自身重力因素影响，便会逐步向下发生弯曲与移动，如果顶板岩层内部出现拉长应力超过极限强度时，便会导致顶板出现破裂，上层覆盖岩层也会不断弯曲与移动，直到发生断裂或离层情况，并波及到地表产生盆地塌陷坑。

2.1.2 采空区塌陷防治措施

①充填复垦法：在防治矿区采空区塌陷时，该法应用较多，就是将露天矿剥离物或者煤矸石粉煤灰作为充填物充填至采空区，所以充填材料必须要充足，同时还应当保证充填材料无污染，进而有效应对塌陷部位复垦问题，还能处理掉很多矿山固体废物，既经济又实惠。②崩落法：通过深孔爆破方式，崩落采空区围岩，达到充填采空区的效果。③支撑法：采空区运用矿柱或者支架进行支撑，避免发生变形危险。④封闭法：主要适用于不会对主矿体、主矿道开采造成影响的小采空区。

2.2 岩爆

2.2.1 岩爆及其成因

岩爆又被称之为冲击地压，主要是指矿体、岩体、脆性煤在遭受强大低压因素影响下，破坏其极限平衡状态突然向自由空间进行动力释放的现象，是由于开挖隧道或者采矿工作当中诱发的地震，岩爆灾害在很多矿山开采过程当中均有发生。

2.2.2 岩爆的预测及其防治

加强监测预报，通过实验室对煤岩和岩块力学参数进行测量，并根据弹性变形能量指数对岩爆发生概率支持造成的危险程度进行判定。同时加强现场观测，通过声响、震动以及钻探施工过程当中钻屑数量等做出预测预报。并可结合地球物理法、水分法、统计法以及地震波预测法等进行预报。在此基础上采取有效的对策进行防治，如可运用超前应力解除法，钻探施工过程当中钻孔注水软化围岩，选择科学的采挖技术措施，并做好预防工作，经支护与围岩加固工作充分落到实处控制和减少岩爆灾害的发生。

2.3 滑坡

2.3.1 滑坡及其成因

滑坡灾害是由于岩土体自身重量渗透力、构造力等诸多因素共同作用所造成。位于斜坡上的岩土体由于自身重力因素和水以及其他外力因素共同影响下，沿着某一结构软弱面出现位移的地质灾害现象。岩土体开挖之前内部基本上保持平衡状态，而随着开发工作的不断进行，面临采场方面的岩体呈现临空状态，缺少有效支撑，改变了岩体当中的应力场，最终产生滑坡灾害。

2.3.2 滑坡防治措施

控制和减少水造成的危害，把工作面设置为反坡避免雨水大量汇聚造成冲刷，将截洪沟与排水沟设置于顶部，及时排除地表水。对滑坡体的外形有效改变，将边坡滑坡区域分层高度有效降低，设置多个分层个数，并构建安全平台，放缓坡脚，支挡与锚固等各项措施来减少滑坡灾害发生几率。

2.4 泥石流

2.4.1 泥石流及形成原因

随着矿山开采工作的不断进行，会有很多松散碎屑堆积物产生，这些松散堆积物为泥石流灾害形成提供了更为充足的物质来源，大量的堆积物。在矿山开采过程当中能否出现位移和斜坡上的堆积物静力平衡是否给打破存在密切关联性。斜坡上堆积的松散堆积物由于自身重力因素影响用坡面产生垂直的正压力，并随着斜坡向下发生运动分离产生下滑动力，由于坡面和堆积物有滑动阻力产生，行程较大的摩擦力与抗剪强度，便是人们常说的临界起动力，倘若该动力与临界起动力相比较小时，堆积物此时处于较稳定的状态，而超过临界起动力斜坡上的松散堆积物便会向下发生滑动，另外暴雨因素影响下，会使得泥石流灾害发生几率进一步增加。

2.4.2 泥石流防治措施

防治矿山泥石流灾害一般多采用拦挡措施，并联合排泄疏导，针对一些泥石流灾害高发的地质条件应当合理设置拦截坝，有效封固这些松散物质，并将沟渠设置在合理位置上，防止泥石流灾害发生时，可以及时顺畅的排出泥石流，并区别对待开挖废石与剥离渣土过程当中产生的不同岩土体，在底部放置坚硬的部分，并将松散部分放置于表层。

2.5 水土流失

2.5.1 水土流失及形成原因

矿山开采工作实施过程当中产生的大量松散堆积物空隙较大，结构较为松散，而在水流因素影响下，松散物颗粒质量无法有效抵抗水流，进而出现位移引发水土流失。并且伴随矿山开采工作的不断进行，改变了矿山区域原有的地形地貌，更破坏了矿山内部原来的平衡性，如果山坡土体休止角发生增大，将会打破原有的平衡支撑，也会由于弃渣过高堆积遭遇降水渗入之后，使得堆积物自身重量不断增加，在堆积体上方部位出现滑坡面，这些便会大幅增加水土流失发生几率。

2.5.2 水土流失防治措施

为了有效防止矿山水土流失情况的发生，运用水土林草措施发挥着非常关键的作用，通过水土林草措施构建以防护水蚀、风蚀的综合系统，对于岩土体能够起到良好的固结作用，而控制和减少水土流失的发生。

2.6 崩塌

2.6.1 崩塌及其成因

坍塌发生部位主要在高陡边坡以及开采中了台阶部位，常常以失稳孤石、风化断裂破碎、泥夹石等形式出现，而且崩塌灾害具有突发性的特点，不易观察，从地质层面进行分析，一些软弱结构面与断裂破碎带，还高陡危崖部位较为多发，由于在这些区域上分布的岩体稳定性不良，遭受风雨轻侵蚀，再加上岩土体自重等各种因素便会引发崩塌灾害。

2.6.2 崩塌的防治措施

有效控制台阶高度，对于一些软弱结构面或者有大量风化破碎物存在的区域，应当将台阶高度有效降低，并对边坡放缓，减少堆积物自身重量。通过调查发现，一般台阶制在8m高度以下为最佳，对于时常出现滚石的区域，在对安全警示标志合理设置的同时，应当将拦截构筑物设置于破脚部位，并将生产过程当中的剥离物倾倒在坡脚一定部位上来有效组织渣土与滚石，开采终了爆破作业过程当中，运用边坡预裂爆破也可运用逐孔降震措施来减少爆破给边坡造成的破坏性。

2.7 环境地质问题

2.7.1 环境地质问题成因

随着矿山开采工作的不断进行，也会导致大量的土地资源被占用，进而对矿区地表生态以及地面景观造成巨大破坏性，平原地区开采过程当中，粘土矿以及沙土会对大量耕地和草地造成占用。山区地带开采多金属矿，不仅会占用耕地，还会占用林地。所以矿产资源开发过程当中，对土地资源、森林资源也会造成很大影响。特别是产生的废水、废渣以及废石，不仅对耕地、林地造成大量占用，倘若堆放不合理，还会出现较为严重的环境地质问题，如堆放的煤矸石，常常会释放很多有毒有害气体进入到大气当中，造成严重污染，矿区生产过程当中产生的大量废水，如果未经处理，随意排放，就会严重污染矿区地下水资源。

2.7.2 环境灾害治理措施

在水土保持方面林草措施发挥着十分重要的作用，通过加强经济林、防护林、草地、薪炭林等植被，有效固结矿山区的土壤，可以大幅减少矿山环境地质问题的发生。另外在矿井及风口井上方应当合理运用相应的支护措施与防护措施，可以减少井口坍塌问题，防止地表水反流到井内。并按照规定合理处理松散填土和废气矿渣，以免露天条件下随意堆放松散物，增加环境地质灾害发生几率。

3 结语

国内矿山数目众多且其分布广泛，在加上某些矿区技术、设备以及管理等相对落后而造成了矿山灾害频发，给社会稳定及人民的生命及财产安全都带来的严重的威胁。因此，对矿山资源进行合理有效的利用，在开采过程中加强信息化监测与管理并能准确的预报预测矿山地质灾害，加强对灾害的治理，才能保证实现煤炭安全生产和可持续发展体现了工作中的以人为本。