矿山工程地质勘查及地质灾害治理对策研究

丁立勇

（宽城满族自治县自然资源和规划局，河北 承德 067000）

在现代经济的高速发展下，不论人们生活还是工业生产，这些对矿产的需求量都越来越大，所以针对此情况采矿企业对矿山开采的规模也会逐渐扩大。与此同时，如果采矿人员采用错误的开采方式，或者对地质勘查的不严谨，可能就会导致严重的地质灾害现象，例如滑坡或者坍塌等现象，严重的话可能对采矿人员和周边居民都会带来危险。所以如果要避免开采矿山时的出现地质灾害就需要在开采之前进行详细的研究和数据调查，其中包括要勘测地质情况，要全面了解的当地的地质环境和自然环境，才可以对采矿时可能发生的地质灾害提出相对有效的对策和预防措施，这样采矿人员在采矿时就会尽可能地避免地质灾害发生所带来的威胁性。

通常情况下，在构建矿山工程的项目之前，为了有效的保证开采矿山工作可以顺利开展，就得对其进行科学合理的地质勘查工作。在进行地质勘查工作时，需要相关工作人员使用各种各样的有针对性的先进科学的设备仪器来对当地矿山和周边地质和地貌的基本情况来进行勘测，这样就可以找出可能会导致地质灾害的原因，接着根据其勘测结果来制定有效的预防或者应对地质灾害的措施。矿山工程地质勘测的内容包括，第一步需要对矿山整体进行测量绘图，这也是整个地质勘测最重要的环节，通过对整体的测绘才能保证之后的地质勘探工作能够顺利进行下去。第二步，就是使用钻探﹑物探﹑井探等勘探方式来对矿山滑坡进行详细勘探。第三步也是最后一步就是进行地下水位和流速来进行测量，还有对其矿山坡度表面的发生的位移现象来进行观测与测量，这些是野外测试[1]。

2.1 由于岩土变形所带来的地质灾害

在采矿时，遇到由于岩土变形所导致的地质灾害还是特别常见的。在岩土变形导致的地质灾害有三种，第一种是在矿山开采过程中没有科学挖掘，一味地凭感觉或者太看重矿产不顾其他，或者在一些地质条件平滑的地方，因为没有及时回填采矿坑都会导致地表塌陷的灾害。第二种在矿坑中可能会出现岩爆和在矿产边缘会发生失衡现象。第三种是采矿企业发现矿产种类比较多且相对来说比较集中的采矿区域，可能会为了眼前利益对相关的采矿规定视若无睹，没有用合理的方式方法来进行采矿，这样在矿产开采作业时可能就会发生滑坡﹑泥石流等灾害。特别是如果当地产生地壳运动时，就会使矿山周围的岩石发生变形的可能，这样在地壳运动力的作用下，矿区岩石就会出现爆裂的现象，在这个基础上就可能会导致更严重的地质灾害[2]。

2.2 地下水位变化带来的灾害

在矿区中的砂岩液化和地面沉降是因为地下水发生了水位方面的变化所造成的。矿物开采过程中水资源是必需品，特别是就地取材的地下水。这样在开采地下水资源的时候就会发生地下水位下降，这样就会出现地面沉降等问题。而且据科学研究表明，地面沉降和地下水位变化几乎是成正比的关系。地下水位的升降还可能导致矿井突水，在矿山工程中矿坑突水也是比较常见的现象。而且它的危害性很大，又有很强的突然性让人防不胜防。所以对矿山工程中的暗河和老窑以及采空区来说要进行位置勘查，需要对矿坑涌水有准确的预估，这样避免大量的地下水涌进来。对采矿人员人身安全和工程效率方面都提供了保障[3]。

2.3 瓦斯爆炸

矿山开矿过程中如果在矿井里通风不佳，这样瓦斯就会长期聚集在一起导致爆炸，其源头矿产资源中的硫化石，当硫化石产生氧化反应时就会产生热量，这时候如果瓦斯的浓度接近10%就会引起火灾产生爆炸，会造成很严重的坑道塌陷以及人员伤亡。出现瓦斯爆炸后，这里特别注意工作人员需要重新再进行地质勘查[4]。

矿山工程地质灾害和一般性的地质灾害不一样，区别如两点，第一点是因为矿山工程地质灾害危害程度高，分布范围也广。根据相关统计发现，我国有40个城市会受到矿山工程开采时导致的塌陷危害。而且矿山工程分布范围大，在开采时会产生很多的废渣和尾矿，这些都会造成一定程度的堆积。这样会占用土地面积，更会浪费可利用土地面积。而且这个浪费程度也在与日俱增，对我国的地质环境和土地利用空间这两个方面都会产生很不利的影响。第二个是因为在矿山工程中采矿时发生的地质灾害有着复杂多样的特点牵一发而动全身，只要在开采过程中稍有不慎就可能导致不同程度不同种类的地质灾害。对治理矿山工程地质灾害都会造成很大的阻碍和影响。

矿山地质勘查有三种有效的方法，第一种是通过信息技术手段来勘测的这里面包括对地表各现象进行远距离监控检测的遥感技术（RS）﹑对地球空间信息进行分析和处理的地理信息系统（GIS）﹑通过卫星来无线电导航的全球定位系统（GPS）这些信息技术统称为3S技术，来实现对空间信息的采集和处理以及分析的技术勘查。只要合理运用3S技术就可以对当地矿山的地形﹑地貌﹑曾经发生或者将来可能会发生的地质灾害进行合理的全面了解以及掌握。一方面可以运用定位系统准确定位到灾害发生的具体坐标，另一方面可以通过远距离检测（RS遥感技术）来分析当地发生的地质灾害可能性，以及发生了会对当地区域或者当地居民带来多严重的破坏影响。为后续工作顺利开展提供准确的数据和参考依据。第二种是通过浅层地震法和高密度电阻率法来对其进行物理勘查。浅层地震法主要是在不同岩石上﹑不同土囊中的地震波传播的速度情况来进行分析的，这种方法通常用于探测浅层次的地质情况，浅层地震波还包括反射波和折射波的应用。而高密度电阻率法导电的差异性来对矿山的岩石和土囊进行地质勘测[5]。在实际勘测情况下，需要相关专业工作人员对现场施加一个稳定的电流场，在这种电流下，就可以根据电流在不同物质的传导性不同和分布不同，来对岩石和土囊来进行勘测。第三种环境化学勘查。此勘查法是为了了解矿区内部的空气指数和环境污染情况也为了后期的采矿工作。是地质勘查过程中一个很重要的环节。环境对人的影响是非常大的，只有通过对当地环境的勘测来确定污染区域对当地居民的影响程度，从而为以后可能会发生的地质灾害进行防控，在此之外，地球是否存在异常情况也可通过对矿山的环境勘测来检测到，还对其他含有用矿物的矿床的寻找发挥着重要作用。

5.1 提高对矿山地质勘查的重视

态度是决定工作成果的关键，所以想要做好地质勘查工作就得重视起来，这就需要企业转变自己对矿山开采的认知态度，要做好前期开展工作，例如要全面收集矿山地质和周边水文的资源，还要对勘测设备做好定期的维护和检查，这样才能够保证到勘测数据的精度[6]。更要重视相关人员的专业知识的培训，在开采前要注重对其进行相关知识的培训，这样才能确保他们能够正确完成勘测工作。

5.2 发挥灾害防治自动化系统优势

采用现代化的自动化科学技术对矿山地质灾害的治疗而言是非常有作用的，也是一种低投入，高回报的解决方案，这就需要构建包括GIS技术和岩土动量监测技术的自动化地质灾害预警系统。工作人员通过收集和分析预警系统的数据情况来准备预防方案，应对可能会引发地质灾害的各种各样的因素。对地球空间信息进行分析和处理的地理信息系统（GIS）在自动化防治系统中也发挥了重要作用，所以要对矿产工程中发生过的各种地质灾害要对其进行收集整理和分析。这样才可以全面构建一个全方位和多层次的地质灾害应急处理系统。在以后可能发生地质灾害的时候，其就会迅速发出有效信息，比便于相关部门处理地质灾害[7]。

5.3 加强矿山工程的边坡稳定性

矿山开采区域地质的不稳定性是造成矿山工程地质灾害的主要原因。尤其是矿山边坡的稳定性是影响地质灾害发生次数的主要因素。所以在对矿山工程进行地质灾害治理的时候，采用排截水和护坡以及支护的方式，或者还可以设置相应的排水出口将地表水排出，除此之外还可以设置抗滑桩，通过这些方式来加强矿山工程边坡的稳定性。

5.4 对采空区进行勘查

矿山的采空区是由天然地质运动或者人为挖掘在地表下面产生的“空洞”，具有隐伏性强和空间分布特征规律性差的特点，其形态有4种，第一种是上覆岩层的破坏具有明显的垮落带﹑断裂带﹑弯曲带。长壁工作面全部垮落形成的采空区。第二种是工作面顶板只有部分下沉的回采工作面全部充填或者局部充填的采空区。第三种是顶板不垮落，过一段时间顶板形成不充分垮落的断壁半垮落条带回采工作面形成的采空区。第四种是顶板相当完整，煤层坚硬﹑采宽小﹑采留比小﹑煤柱可以形成长久性支撑的短壁非垮落条带回采工作面所形成的采空区[8]。

如果在开采时，开采到矿山深部形成采空区，这样就会失去原有地应力的平衡，会导致地质不稳定，还容易造成采空区的塌陷（见图1）。就会发生矿山地质灾害。也是大都是地质灾害发生的原因。所以对矿山内部采空区的分析是十分必要的，要采用合理科学的方法才能达到准确的分析，例如通常采用的高密度电阻率法，首先通过对其矿石的种类进行分析，其次根据其导电性能的好与坏来对采空区进行地质勘查，如果空气中的导电率很低，那它就是一个绝缘电阻，但是在采空区残留矿石的导电性能和空气有明显电阻率差异，所以要对这些进行分析，就可以了解采空区的实际情况。

图1 采空区塌陷实图

5.5 地面塌陷及裂缝防治

很多企业在矿山工程施工过程中太过重视经济利益，就不会进行合理的开采。例如为了采到很高的矿产资源量，对矿山进行不节制的过度开采。有的企业为了提高对新的区域开采的速率，为了节省时间经常不会回填已经开采过的区域。这样就会导致在矿区会出现空洞现象。从而就可能导致裂缝的出现。针对这种情况，就需要采矿企业采取科学合理的规划开采方式和开采进度，特别是矿山挖掘的深度也需要符合设计规定，防止由于过度开采导致地面塌陷事故。在开采之后企业也要对采空区及时进行处理和防治，采用常用的防治措施进行回填[9]。

5.6 重点区域针对性防治

山区发生泥石流现象是常见的，特别在矿山进行开采时，为了避免这一现象的发生，就需要相关采矿企业在矿山开采时，对开采出来的石头和泥土进行合理的堆放和有效的清理，不要随意堆放。这样就可以从根源上解决泥石流产生的源头，此外还要对矿山的排水功能进行应对。因为如果遇到雨季，甚至一夜的大雨，平原地区觉得没什么，但是对于山区来说可能就会产生很严重的后果。特别是有矿山的地区。因为很多企业在开采矿产资源时，不会及时清理废弃的石头和土壤，这样如果下雨，雨水可能就会对此进行冲刷，雨水的冲击力再加上对废石废土的作用力，可能就会对整个山体产生影响。所以为了防止这个隐患的出现，就需要在矿山上建立排水渠道，可以是在表面浅挖一个排水沟的形式或者用设备构建一个附加的排水渠。通过这些方法来确保矿山上的水（可能是雨水，或者矿山上其他的水资源）能够得到及时的排放，不会产生蓄积情况。其实在矿山地质灾害中，有一种灾害可能会经常发生，那就是岩爆。什么是岩爆呢，岩爆就是指采矿时对地下进行开采的过程中，开采到地下很深的地方，或者应力很高的区域，在临空中岩体就会突然发生像爆炸一样的脆性断裂的现象。这时候需要采矿企业对将要开采的区域和周边做好地质勘测工作，再结合当地的相关地质灾害的资料和自己的勘测结果，来分析确定哪些区域经常发生岩爆或者能会发生岩爆。得出这样一个结果后，在开采前结合将要开采矿产资源的需求量，来制定科学合理的矿山挖掘方案。这样就可以避开岩爆频发区域，避免开采区域会发生岩爆的可能，可以确保工程的安全性，对采矿人员的人身安全也提供了保障。矿坑突水也会对采矿人员带来伤害，甚至会让整个开矿工程都无法进行下去，企业对此可以采取的对策就是在挖掘前先对当地的水文环境进行详细的勘查，收集相关资料整理并且分析矿坑可能涌水的原因或者哪里的矿坑比较容易涌水，由此合理规划开采的路线。在开采时也要对矿坑内部进行排水设计。来提高矿坑内部的排水能力，这样即使发生突水情况也可以及时排出[10]。

5.7 完善法律法规

一方面可以从当地政府出发，当地具体情况要具体对待，基于各地的矿山情况和开采情况要制定符合当地环境以及当地矿山环境来制定科学合理的环境保护法规，并且在制定相关环境法规的基础上要严格执行国家2015年1月1日颁布施行的《中华人民共和国环境保护法》以及《中华人民共和国矿产资源法》相关法律法规。这里特别需要注意在企业进行矿山采矿时，当地政府更应该严格按照环境保护法与资源开发相结合的科学理念，研制制定法律法规进行开采，并且可以使用科学合理的奖惩机制，来鼓励规范企业合理开采行为。与此同时再切实把具体的责任落实到具体个人，以防浑水摸鱼的人，要落实到人人有责，做到有序且合理的开采矿产，这样也可以预防开矿时的地质灾害频频繁发生[11]。

矿产是人类赖以生存和各国经济发展的重要资源，而矿山是人类开采矿产的重要地区，所以对矿山工程的地质勘测和地质灾害治理都是至关重要的。对矿山地质勘测可以通过3S技术和通过浅层地震法和高密度电阻率法来对其进行物理勘查以及环境化学勘查。而在采矿过程中常见的地质灾害例如岩土变形﹑地下水位变化﹑瓦斯爆炸等，我们可以通过提高企业对矿产地质勘查的重视﹑发挥灾害防治自动化系统优势﹑加强矿山工程的边坡稳定性﹑对采空区进行勘查﹑地面塌陷及裂缝防治﹑重点区域针对性防治﹑完善相关法律法规等方面来对矿山地质灾害进行防控治理。尽力保证采矿工作能顺利展开﹑保证采矿人员与矿山周围的居民的人身安全[12]。