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摘要:在市场经济体制健全中,对矿产资源需求量持续增加,促使矿山开采规模越来越大。在此情况下,一些矿山为获取更大的经济效益,一般不会对社会效益和环境效益进行考虑,对生态环境带来更加严重的破坏,也引发了越来越多的地质灾害,最终影响到开采人员及周围居民的生命财产安全。为此,在矿山开采过程中,应当重视地质灾害的产生与防治工作,结合具体的地质灾害类型,制定针对性的防治对策,既可以保障开采环境的安全,也降低了采矿工程对地质环境的影响,针对性的防治策略推动矿山行业早日实现经济效益、社会效益统一发展。
关键词:矿山;地质灾害;防治对策
在采矿工程项目中,因开采的矿石种类不同,会选择不同的矿山开采方式,但不论是哪种采矿手段都在不同程度上对地质环境产生影响,时间累积下也会和地质灾害问题有一定关联。结合现阶段矿山开采情况统计分析,大部分矿山都存在或多或少的地质灾害问题,这对矿山企业长远发展带来消极影响。在开采过程中,因采空区域的存在,如果其出现了塌陷,很大程度上消耗了当前的土地资源,也会带来巨大的经济损失。从矿山开采引起的地质灾害可知,采空区塌陷只是其中一个地质灾害,往往一个矿山存在多种地质灾害,直接影响到矿山的安全开采。基于此,矿山企业及相关单位应当重视矿山地质灾害的防治,依托当前矿山实际存在的地质灾害问题,采取针对性的防治措施,既可以保障地质环境的稳定性,也可以实现矿山开采的安全。
1矿山概况
1.1自然环境
研究区域的矿山位于甘肃省,其主要以金属矿产为主,东部区域都是开采区域,西部区域与交通要道距离18km,北部区域与最近城市距离28km,南部区域与国道和火车站距离2.5km。基于此,该矿山交通非常便利。在矿区中,地势起伏变化不大,北高南低,标高是29m。矿区气候是温带大陆性,夏季非常炎热,冬季寒冷干燥,年降雨量非常少。另外,最近的河流与矿区距离是1.8km,也是该区域最大的地表水,长度是190km。如果河流处于枯水期,其地表径流非常少,但是进入丰水期后,因高山积雪融化和大气降水,其地面径流较多。
1.2地质环境
在研究区域的矿山中,其主要处于侵入岩的附近,走向是北西——南东。而且,在矿区中,第四系河流沉积较多,存在多个覆盖层,主要包括砂砾、亚黏土等。但在矿区的北部区域中,出现了中下统灰岩。结合矿区勘查数据可知,基本上都属于沉积物和沉积岩。另外,在矿区各个地层中,所存在的含水层、隔水层,都是第四系的组成部分。在该矿区中,其资源被大量开采后,因其地质结构中存在第四系,也是顶板的主要组成部分,增大了塌陷概率,最终产生了大量坑涌水。此外,在矿区东部资源被开采后,因其与矿体距离近,往往增大开采难度,导致突水现象频繁出现。基于这种情况,应当加强此处区域的突水预防,采取针对性的措施,以此实现资源的顺利开采。为此,在整个矿区中,其地质环境较为复杂,多种地质灾害并存,对开采人员及周围人民群众生活、生产带来较大威胁。
2矿山开采引发地质灾害现状及其防治对策
2.1地质灾害
2.1.1崩塌
在矿山区域中,其工业场地地势非常平坦,并且修建过程对其全面硬化,标高是28m。另外,在开采过程中,也会将一些矿山临时堆积,最高没有超过4.5m,其出现崩塌地质灾害概率不大。
2.1.2采空塌陷
在该矿山中,依托当前掌握的地质资料分析发现,其中两个位置很大程度产生塌陷地质灾害。第一个塌陷位置位于矿山北部区域的边缘,面积是1166m2左右,沉陷深度1.66m。从以往矿山塌陷数据可知,最大沉陷不会超过2m,能够对周围农业区域带来重大影响。如果是夏季出现塌陷,整个区域都会灌满水,导致杂草生长速度加快,最终降低农业区域的经济收入。第二个塌陷位置是矿山西部和东部区域的边缘区域,沉陷深度0.8m,面积是8888m2,对周围农田区域带来很大影响。基于一些土地类型属于草地,也会对矿区周围畜牧业带来很大影响。从矿山开采方式而言,其主要使用充填法,但是当前没有修建完成选矿厂,导致只能采取向上式分层充填法,造成矿渣充填高度超过标准要求。一旦采矿超过3m后,这个开采就无法进行,只能等待所有矿石运输完,再将周围区域充填,才能继续开采作业。在这种情况下,开采跨度非常大,很多区域都是6m,长度也没办法统一,但是一些充填区域的采空区,出现了一些区域没有接触顶板,为塌陷地质灾害形成奠定了良好的基础。另外,有的采矿区域很难进行充填,这源于围岩风化较好,如果深孔爆破后,很大程度上出现岩层塌陷,最终导致地面沉陷。
2.1.3岩溶塌陷
在该矿区中,因其存在寒武系、石炭系等,这为地下溶洞形成奠定了良好的基础,促使整个矿区存在大量的岩溶带。通过现有地质勘查资料与开采数据可知,虽然没有大规模的岩溶带,但是较小规模的岩溶带数量多且分散,尤其是矿区北部和隐伏区域,都存在数量较多的小规模岩溶带,并且深度不超过50m,属于强岩溶带,而深度大于50m开始出现中弱岩溶带。另外,在矿区中,断裂带分布较广,具有很强的富水性。此外,在矿区褶皱区域中,也存在数量较多的岩溶,其发育情况非常好,这为水体蕴提供了很好的基础。基于这种情况下,从矿区开采数据可知,其超采问题较为突出,增大了地下水排出量,整个水体流动方向发生了改变,导致塌陷地质灾害频繁产生。
2.1.4滑坡
在矿山开采引发的地质灾害中,最为突出的是滑坡,这源于开采活动对原本地质结构的稳定性进行破坏。在该矿山区域中,其开采活动非常频繁,并随着时间迁移,开采规模持续增大,对地质环境带来显著的改变,导致岩土体开始出现失衡的风险,特别是边坡及堆场等区域。首先,滑坡主要形成因素是开采活动对原来稳定的地质结构带来了破坏,如地表工业场地修建、中孔爆破、地下水位变化等。这些因素一旦产生变化后,都对岩土体稳定性带来深度影响,增大滑坡地质灾害出现的概率。其次,滑坡形成的另一主要因素是地质条件。从该矿区地质勘查资料分析,其部分区域的岩土体本身的稳定性不强,这为滑坡出现提供了很好的条件。只要受到了开采活动、爆破等影响,都很容易出现滑坡。再次,在矿区长时间受到了自然因素的影响,如风化、地表径流冲蚀等,都会降低岩土体的内聚力,导致滑坡出现概率越来越大。滑坡地质灾害一旦出现后,其对矿区带来的危害非常大,既会对当前的工业场地设施及设备产生破坏,也会威胁到矿区人员及周围群众的生命财产安全。此外,在矿山滑坡地质灾害产生后,也会对附近河流进行堵塞,既会对水体及土壤带来污染,也会对更大区域的群众带来威胁。基于此,在矿山开采过程中,应当加强对滑坡地质灾害的治理,采取先进的技术对边坡及地质复杂区域进行实时监测,一旦发现异常情况,及时做出相应的应对,才能保障资源的顺利开采。
2.2防治对策
2.2.1目标任务及工程设计
针对该矿山开采引起的地质灾害防治中,需要降低其对开采人员及周围居民带来的影响,也避免对地质环境产生较大破坏,甚至能够地质环境起到很好的修复效果,以此为矿山资源开采提供良好的施工环境。基于该矿山开采引起的地质灾害数量很多,导致出现了沉降、塌陷等地质灾害。基于此,需要结合地质灾害实际情况出发,制定针对性的防治对策,以此实现矿山经济效益、环境效益、社会效益。
2.2.2采空区充填
从矿山长期开采数据和井下资源赋存情况分析,其主要选择了分段空场嗣后干式充填法,并且结合开采区域的实际情况,综合利用其他开采方法,一旦完成前一区域的开采,就会立即进行充填,既可以避免地面沉降问题的产生,也可以保护好地表的农田及工业场地。在开采中,高度关注充填工作,每次充填都是按照要求落实,如果充填完成后,立即会对其验收。只有验收通过,才能对后一区域进行开采,从而降低地质灾害产生概率。另外,在采空范围内,应当结合开采活动,选择最佳的位置作为监测点,实时采集采空区沉陷数据,一旦出现了变形问题,就会启动相应的方案,也会对采空区加固。此外,按照地表变形情况,结合塌陷的程度,科学合理使用块石充填,一旦充填完成后,也会使用黏土覆盖,以此避免产生塌陷地质灾害。
2.2.3混合井、风井封堵工程
根据废井回填要求,如果矿山进行闭坑后,其原本使用的井筒并未损坏,也不会带来污染问题,其是属于无风险的。但出于安全管理的要求,还是进行充填。在具体实施过程中,先要将风筒上的各种附属设备拆除,也会选择矿渣作为回填的材料。既可以实现资源的利用价值,也可以降低回填作业的成本。在浇筑过程中,其覆盖面积需要大于井筒面积,也要选择适合材料进行浇筑,一旦浇筑作业完成,就需要覆土0.8m。此外,就算回填工作结束后,依旧需要设置警示牌。通过采取这种方式,能够避免后续带来的问题,也可以保障周围居民的安全。
2.2.4格宾石笼挡墙工程
在该矿山中,从多个方面综合考虑,决定使用格宾石笼挡墙防治滑坡地质灾害,从而保障开采人员及周围居民的生命财产安全。基于这种情况,选择了其中最容易发生滑坡的区域,将原本的挡墙拆除一部分,只保留3.6m挡墙,且在挡墙顶部放入钢筋,使用0.6m混凝土浇筑,从而形成防护栏。在坡面上,主要使用格宾石挡墙加固,其挡墙高度是2.9m,上顶宽度是1.5m,基础底部宽度是1.8m,埋深0.9m,底部区域都是使用注浆孔加固。从该矿山原本边坡的重力式挡墙分析,其建设后使用的时间非常长,导致其老化严重,出现了多处的裂缝。在施工过程中,原本的挡墙需要分层进行拆除,先对边坡处理,再拆除挡墙,每次拆除高度不能超过2.5m。
在具体施工中,网箱笼需要选择适合的材料,将其编织成六边形网片,既可以提高抗拉强度,也可以增强抗冲剪强度,以此实现边坡稳定。在石料填充过程中,需要选择没有风化的石料,其强度需要超过MU30。在施工过程中,每层箱体施工结束后,都要将填料与箱体保持平行,才能开展后续施工作业。针对挡墙后的回填工作而言,需要采取分层夯实法,每层厚度不能超过3m,大石块中都需要使用小石块填充,才能保障密实度达到要求。另外,在该挡墙建设后,与以往使用的挡墙比对,其稳定性非常高,能够很好地满足滑坡地质灾害防治的要求。此外,这种工程施工成本很低,整个施工工艺非常简单,满足了矿山企业治理地质灾害的需求。
2.2.5滑坡防治
为防治矿山开采引发的滑坡灾害,应当落实综合防治策略。从预防上而言,加大力度开展矿区的植树造林共工作,不断增加矿区植被覆盖率,降低水流速度,能够显著避免产生水土流失问题。在矿区的沟谷地带中,选择上游区域修建坝体,可以自然降雨形成地面径流携带的固体物体沉积,减少滑坡中携带的泥沙、石块数量等,从而削弱滑坡的影响程度。结合矿区滑坡实际情况,建立健全滑坡预警监测系统,充分利用气象和地质监测资料,及时发地质异常情况,为灾害防治预留充足的时间,从而保障矿区及周围人民群众的生命财产安全。从治理层面而言,为降低滑坡灾害的影响,应当充分发挥排导和停淤工程的综合作用。在矿区沟谷地带中,选择合适的位置修建导槽,排出其中多余的水分,显著降低对下游的冲击力。而且,在沟谷区域中,选择符合要求的位置修建停淤场,能够借助自然地形的优势,促使滑坡中大量泥沙和石块沉积,避免对下游区域产生潜在影响,从而保障矿区及周围居民的生命财产安全。因此,在矿区滑坡地质灾害防治中,矿山管理层需要从两个层面出发,既要发挥预防措施的作用,也要利用好治理措施,才能有效完成滑坡地质灾害的防止目的,以此实现矿区资源的高效安全开采。
2.2.6加强动态监测
在矿山开采引发地质灾害防治过程中,需要发挥地质灾害监测的作用,才能有效避免地质灾害的产生。从监测工作而言,需要使用天气、人员、综合监测三种方法,能够获取到矿山开采情况,从而衡量地质灾害产生概率,以此实现地质灾害的预防和应对。从天气监测而言,这就需要地质灾害形成因素分析,其与天气气候存在密切的关系,尤其是滑坡、泥石流等地质灾害,都需要利用天气监测方式,才能及时分析出大气降水对矿山边坡带来的影响。从人员监测而言,其开采中形成的地质灾害,受到人为因素的影响,这就需要密切监测开采人员的行为,一旦发现操作存在风险,需要及时采取地质灾害防治对策,才能避免地质灾害的产生。从综合监测而言,因地质灾害形成的原因是多样性的,如自然降水、地质、人为活动等,都会对其带来重大影响,需要对其综合分析,制定全面的应对方案,才能降低地质灾害的影响程度,以此保障矿区资源的安全高效开采。
3结语
在探究矿山开采引发地质灾害及防治对策中,科学合理的地质灾害防治可以有效帮助我们选取工程技术措施。矿产资源开采活动对地质环境产生的影响体现在多个层面,增大地质灾害产生概率,如滑坡、塌陷、沉降等。基于这些地质灾害的形成,也会对地质环境稳定性带来深远影响。为此,需要采取综合性的防治手段,也要从动态监测出发,实时掌握矿山开采的情况,才能及时发现地质灾害问题,以此避免地质灾害发生。因此,在矿山开采过程中,矿山企业需要加大地质灾害防治工作的投入力度,认识到地质灾害的影响,结合矿山实际情况,采取针对性的防治对策,关注生态系统的特点助推矿山行业可持续发展。
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