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中图分类号:TD-9文献标识码:A
引言
在过去的几十年里,矿山资源的开采为我国经济建设做出了巨大的贡献。伴随着矿山资源的持续开采,一系列因其引起的环境问题接踵而来。不可否认,我国是矿山资源开采大国,同时也是矿山地质灾祸大国。矿山地质灾害是在矿山资源的开采过程中,因破坏了原有地质环境而引诱发生的一系列灾害,如地震、滑坡、泥石流、塌方、地面下沉等。近年来,我国国内基础建设和经济建设的投入,促进了矿山资源的开采,但因技术设备相对落后、管理存在问题等原因,现存隐患重重,灾害频频发生,给国家经济带来重大的损失,造成了环境的不可挽回的严重破坏,也给人民群众带来了不可拟补的伤害。本文研究矿山地质灾害及预防措施,具有重大的现实意义。
1952年至2011年的60年间,据不完全统计,我国共发生过矿产地质灾害事件11500多起,夺去6000多个鲜活的生命,由此造成的各类损失高达300多亿元人民币。矿山地质灾害发生的频率与各地矿产开发强度呈线性正相关关系,全国各省级行政单位几乎都出现过这类灾害。由此可见矿山地质灾害的普遍性和严重性,时下,分析各类矿山地质灾害成因并研究相应的防治策略具有重要的现实意义。
1 矿业开发与地质灾害
经济的快速发展和基础建设的不断投入加快了对矿物资源的需求,这也为矿产开采企业带来了发展机会。据不完全统计我国各类大中型矿山已达9000 余座,资源开采规模居世界第3 位。矿山资源的开采为我国社会主义建设提供了必要的原材料和能源基础。然而,日益严峻的矿山地质灾害问题迫使我们不得不给予重视。矿山地质灾害,在我国具有以下特点:第一,种类多,分布广,隐患多,影响大,瞒报多,责任事故复杂;第二,多发生在煤炭矿山行业,其次是金属矿山行业。
2 常见且危害性较大的几种矿山地质灾害
矿山地质灾害类型多种多样,影响范围也有大有小。目前常用的分类方案主要有两种:第一,按地质灾害所需的时间分类;第二,按地质灾害的空间形态与诱发因素分类。鉴于目前的很多研究将着力点放在上述第二种分类方式描述的三种大类级别的地质灾害上,且研究比较详尽,本文主要针对破坏性较强且发生较普遍的几种矿山地质灾害进行论述。
2.1 矿山崩塌
矿山崩塌通常指坡度较大的斜坡上的尾矿、岩石及土壤由于受到重力作用而脱离原来位置,发生崩塌、滚落并堆积在平坦位置的现象。矿山崩塌主要由尾矿堆积不合理、矿坑设计缺陷等原因造成。崩塌造成的形状不一、大小不同的堆积在平坦处的堆积物,称为崩积物,有时也会被称为尾矿堆或碎石堆。
矿山崩塌会使建筑物,有时甚至使整个居民点遭到毁坏,使公路和铁路被掩埋。矿山崩塌带来的损失,不单是建筑物毁坏的直接损失,并且常因此而使交通中断,给运输带来重大损失。矿山崩塌有时还会使河流堵塞形成堰塞湖,这样就会将上游建筑物及农田淹没,在宽河谷中,矿山崩塌还可能使河流改道及改变河流性质,从而造成急湍地段。
2.2 滑坡与泥石流
滑坡是指山坡上的碎石、土壤及其他杂物,受天然降水冲刷、地震活动、及边坡失去稳定状态等因素影响,在重力的驱使下,整体性或者呈分散状态顺着山坡向下移动的自然现象。泥石流通常是指大量降水夹带泥土、碎石甚至岩块,以极快的速度由山顶或山腰沿一定的槽道或直接沿山体直冲而下,并在山地低洼处堆积。
滑坡和泥石流也是经常发生的矿山地质灾害,常常给矿山开采以及人民生命财产造成巨大损失、有的甚至是毁灭性的灾难。发生在工矿区的滑坡和泥石流,可损坏采矿设备及厂舍,威胁职工生命安全,影响矿山生产活动,从而造成重大经济损失。
2.3 地面塌陷
地面塌陷是由于采矿造成的地下支撑减少、地下水水位下降造成地表岩、土体向下塌陷,并为地表造成塌陷坑、洞的一种常见现象。如果这种塌陷出现在经济生产场所或居住区,便会演变成一种可怕的矿山地质灾害。这种矿山地质灾害具有突发性,严重威胁矿区人民的生命安全和国家财产安全,尤其多见于煤矿的开采过程中。全国各地因煤炭开采造成的地表塌陷屡见不鲜,破坏耕地、建筑物、威胁交通安全。
2.4 瓦斯爆炸
瓦斯爆炸是指煤矿开采过程中,通风不良、煤层气泄露等意外导致矿井中的甲烷浓度意外升高,在遇到明火的条件下发生的爆炸,是一种快速的连锁反应。从化学原理上讲,瓦斯爆炸就是达到危险浓度的CH与自然界中的O2在达到燃烧温度下出现的剧烈燃烧反应。
瓦斯爆炸的典型特征是产生高温高压的气体,这些气体在短时间内产生并向周围急剧扩散,烧伤施工人员并使人们窒息,摧毁采矿机械,造成塌方、漏水,具有极大地破坏力。此外,瓦斯爆炸产生很多有毒气体,极易致使井下滞留人员中毒身亡。
3 矿山地质灾害发生的原因与主要问题
3.1 灾害发生的原因
(1)客观原因。矿山开采改变了原有的地质结构,现有开采技术有限,不论采用何种采矿手段,对自然环境的破坏是不可避免的,这也是诱发矿山地质灾害的本质原因。
(2)主观原因。国有企业转制承包煤矿、小煤矿和私营煤矿存在较多管理问题,安全隐患严重。这是矿山地质灾害频繁发生的一个不可忽视的原因。
3.2 现存主要问题
(1)未建立统一的数据信息资源库,对矿山地质灾害的数据统计不足,不可能进行系统工程化的分析与研究。
(2)矿山企业对矿山地质灾害的研究多为短期行为,缺少战略性和长效性的研究,往往导致旧问题刚解决,新问题又出现的现象,研究深度不够。
(3)矿山地质灾害的预防需要投入大量资金,这就使得长期以来许多矿山企业宁愿灾后治理也不愿预先防范,研究积极性不高。
4 矿山地质灾害的防治措施与对策
4.1 矿山崩塌的防治措施
针对矿山崩塌特点,可在矿业开采中采用以下方法防范崩塌:(1)遮挡。斜坡上堆放的尾矿石,可在其下方设立坚固的围挡。 (2)拦截。在山坡脚或半山坡上浇注混凝土墙可以很好的对付降水过程中由山上滚落下的矿石及坚硬的土块。(3)支挡。在向外延伸的矿石及不安全的大矿石下面筑起支挡柱、墙可以很好的防止这些矿石崩落山下。
4.2 滑坡与泥石流的防治措施
与防治矿山崩塌的措施相似,防治滑坡可以从以下三个方面入手:一是将形成泥石流的重要因素——水的影响去除掉;二是改造可能出现滑坡的物体的形状,浇注抗滑坡墙或柱等;三是优化滑动体的岩土性质。其主要工程措施有:排除地表水和地下水,防止河水、库水对滑坡体坡脚的冲刷,削坡减重,修筑支挡工程,采用焙烧法、爆破灌浆法等物理化学以改善滑动带的土石性质等。
4.3 地面塌陷的防治措施
(1)按科学方法采矿,预留非采区。开始采矿之前设置好非采区,避开重要区域,可以最大程度的减小地面塌陷造成的危害;(2)采空区要积极开展地质调查研究。积极地在采空区开展地质调查工作,弄清楚地下的地质情况,然后根据具体情况制定不同的应对措施,如搬迁工作,可以很好的防患于未然。
4.4 瓦斯爆炸防治措施
预防瓦斯爆炸一般主要从防止CH4积累和控制火源两方面着手开展工作。为防止瓦斯积聚应加强通风,及时检查各用风地点的通风状况和瓦斯浓度;对瓦斯含量大的煤层,进行瓦斯抽放,降低煤层及采空区的瓦斯涌出量。为防止瓦斯引燃的措施应在井口房、瓦斯抽放站等周围禁止使用明火;严格管理井下火区;严格执行放炮制度;注意防止机械摩擦产生的火花。
5 结论
现阶段,我国矿山地质灾害的发生几率、频度、强度及灾害损失均呈显著上升态势,对灾害的全面预防和彻底治理已是刻不容缓。愈演愈烈的矿山灾害、大量潜伏的灾害隐患、日渐恶化的矿山环境说明矿山地质灾害的防治必须上升到一定的重视高度。合理有效地利用资源、保护矿山环境、加强监测与信息化管理、防止矿山地质灾害、实现矿业的可持续发展,是一个长期而重要的工作。
参考文献
[1]何芳,徐友宁,乔冈,等.中国矿山地质灾害分布特征[J].地质通报,2012,03.
[2]杨进友.浅析矿山地质灾害的类型及防治措施马越平[J].能源与节能,2011,10.
关键词:露采 矿山 滑坡 防治
矿产资源是人类赖以生存和发展的物质基础,随着国民经济的高速发展,各行各业对能源需求日益增加,露天矿山目前已经陆续进入深部开采阶段,由于矿区工程地质条件复杂、断层、岩脉纵横交错,加之矿山频繁的生产爆破振动,崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害更为严重,阻碍了矿山生产的正常进行,制约着矿山的可持续安全生产。因此探讨对露天采矿滑坡的预防及治理是很重要的。
一、露天矿山滑坡的成因
滑坡是岩土体自重、构造力、渗透力等综合结果,指位于斜坡的岩土体在重力以及水等外力作用下沿某一结构软弱面发生位移的一种不良地质现象,主要发生在雨季。在边坡开挖前岩土体内部处于相对平衡状态,当开挖进行过程中岩体面临采场的一侧出现临空状态,导致该方向失去支撑力,岩体内部应力场会不断进行调整与变化,最终会导致在坡脚和坡顶附近出现应力集中区域,当该处应力超过其强度时则会导致岩体破坏形成滑坡。二是人为因素,人为影响主要是开挖坡脚、改变应力场,使坡体内积存的弹性应变能释放而造成应力重新分布,岩体产生卸荷裂隙,卸荷裂隙多张开且平行于边坡面并使原有的裂隙扩张和张开,由其所切割的岩体,极易失稳形成崩塌、滑坡。
二、露天矿山滑坡的防治方法
2.1 规范开采
限制无证开采,严禁非法开采;处罚治理强占山头、山坡的矿点;禁止不开工作台阶,不剥离或边剥边开采的掠夺式违法开采露天矿,被在露天矿设计和生产中,必须根据矿山的地质条件、岩石力学性质和采用各种设备的性能、规格尺寸,确定合适的坡面角并规定出最小工作平台宽度,把剥离、采矿和运输设备,供电和通讯线路,设置在工作平台稳定坡面的范畴内。只有解决好矿山开采与环境保护之间的矛盾,才能促进我国采矿业的可持续发展。
2.2 疏排降水、减轻或消除水的危害
在雨季来临之前,根据实地情况修筑防洪沟,将雨季的地表水拦截在坑外,减少了露天边坡的渗透水。用黏土在地表堵地表裂缝,使水不进入裂隙和岩体的含水层,防止滑坡的发生。对于滑坡体以内的地表水,则以防渗尽快排走为原则。对于地下水的治理,采取排水措施,以降低地下水位,消除或减轻水对滑体的静水压力、托浮力和动水压力以及地下水对滑体的物理化学破坏作用。
2.3 改变滑坡体外形
改变滑坡体的外形,采取降低边坡滑坡区域分层高度和增加分层个数等措施,并适当设置安全平台,放缓坡脚,使其坡脚小于渣土自然堆积角以及降低堆积高度等措施防止滑坡。
2.4 要注重对边坡的维护
对露天矿的边坡,必须进行经常性的检查和维护,必要时进行人工放坡,铺上草皮,植上灌木,砌筑局部挡土墙或预埋防滑桩。合理的设置排水网络,防止地表水流入矿坑冲刷边坡,对于有层理深凹的露天矿要在坑外周围设置防山洪、防泥石流的阻挡或者疏导的设施。
2.5 抗滑工程及加固方法
抗滑工程是防止山体滑坡的不可缺少的一部分,尤其对于事关生命、财产安全的矿区坡体来说,意义非同寻常。抗滑工程包括:抗滑挡墙、加筋挡墙、锚定板挡墙、预应力锚索挡墙、锚杆挡墙。通过对锚索施加预应力,增大滑面上的正应力,使滑面附近的岩体形成压密带,增大滑面的抗剪强度。
2.6 滑坡的监测
对岩石的位移进行监测,可以发现滑坡预兆。为了实时掌握边坡岩体内部应力变化和锚索等加固结构的工作状态,可利用“滑坡灾害及边坡应力智能远程监测系统”进行远程监测。监测点布置时遵循以下原则: 准确及时反应边坡内应力变化的敏感位置; 沿边坡走向及重点反应裂隙发育的剖面附近位置,又兼顾其它区域;垂直边坡走向监测点的布置尽量形成剖面,便于分析同一剖面内坡体不同标高处应力变化规律。
2.7 做好地质环境恢复
为防止水土流失和恢复植被和景观,矿山须规划进行矿山复垦工作,以恢复矿山生态功能。开采弃渣切勿胡乱堆放,必须统一堆放到开采境界线以外的矿山弃渣场内,在开采过程中,有计划地将弃渣回填到采空区。弃渣场经处理后再敷表士、植草种树。
2.8滑坡的治理
滑坡后缘壁上可见擦痕或有明显位移现象。后缘有裂缝发育,数量较多且连续,其发展速度明显加快。坡面上建筑物或植被变形破坏迹象明显,岩土体下滑位移速率较大。前缘有松脱(塌)或鼓胀现象。此类滑坡稳定性极差,急需治理;滑坡后缘有不连续裂缝发育,后缘壁上变形迹象不明显。可采用清理废土石和危岩以恢复场地,或者修筑拦挡工程和排水工程防止形成新的地质灾害隐患:潜在的崩塌、滑坡灾害,可采用削坡减荷、锚固、抗滑、支挡、排水、截水等工程措施进行童坡加固,消除地质灾害隐患。
【关键词】矿山;地质灾害;防治措施
1 前言
由于我国地质环境管理工作起步较晚,缺乏完整的法律法规,个体非法、违规采矿现象依然存在,造成的矿山地质灾害问题十分严重,在某种程度上,严重威胁了我国矿产资源开发的可持续发展。合理有效地利用资源、保护矿山环境、加强监测与信息化管理、防止矿山地质灾害是我们当前工作的重点。本文就我国矿山常见的地质灾害进行分析,并建议性的提出防治措施。
2 矿山常见地质灾害的类型
2.1 泥石流
泥石流是山区沟谷中,由暴雨、冰雪融水等水源激发的,含有大量泥沙石块的特殊洪流。矿山中的泥石流有它自己的特点,由于矿山的开采,山上的植被破坏岩石在外,由于水的搬运顺着沟谷流动,很容易在暴雨的引导下发展形成降雨性泥石流,这种泥石流主要有石块、沙砾和粘土组成。水为搬运介质,石块以滚动跃移方式前进,具有强烈的下切作用。国营矿山大多采用铁丝笼挡墙、浆砌石挡墙等措施对较危险沟谷废石堆进行了拦护,有的还在沟谷中修建了拦渣坝,但仍然存在着挡墙高度、厚度不够,难于切实拦挡渣石的问题。集体和个体小型矿山大多未对废石堆进行有效的拦护。这些矿山开采所形成的废石堆由于拦护措施差、结构松散,是目前矿山泥石流及其隐患的主要原因。
2.2 崩塌
岩土体被陡峭的张性破裂面分割的脱离母体并以垂直运动为主,翻滚跳跃而下,这种现象和过程称为崩塌.矿山多位于山区,而崩塌正发生在山区,一旦崩塌发生矿山首当其冲,它可以毁坏厂房、矿山设施和其他地面设施建筑等,同时造成人员伤亡。
2.3 滑坡
斜坡上的岩体由于种种原因在重力作用下沿一定的软弱面整体地向下滑动的现象叫滑坡。主要分布在矿区道路两侧高陡边坡和矿区较陡的天然斜坡部位。主要由修路开挖边坡引起。
2.4 地表沉陷
矿山井下开采,地面发生大面积变形和塌陷.致使大量农田废弃,村庄搬迁.据调查,我国华北、华东平原地区,每采万吨煤炭要塌陷土地3亩,目前每年约塌陷一万亩,预计扫2000年每年要塌陷十八万亩.许多村庄可能完全塌陷完,变成无田可耕,无处迁村的局面。
2.5 环境污染
矿山环境污染主要为地表水污染、地下水污染和土壤污染。其污染源主要为矿坑废水、选矿废水和尾矿沙。矿坑废水毒性不大,但其悬浮物含量大,多呈灰白(金属矿山矿坑废水)、黑色(煤和石墨矿山矿坑废水),一般直排至沟道或河水之中,对地表水造成明显污染,对地下水和土壤也造成一定污染。大多数金矿和铅锌矿山企业选矿废水能够按环保要求进行处理和排放,但少数小型选矿厂存在着选矿废水排放不达标的问题。
3 矿山常见地质灾害的防治措施
3.1 保障防治监管职能
地质灾害防治工作要始终贯彻执行“以防为主、防治结合”的原则,加强平时的防控是关键。因此,国土资源部门要发挥职能监管和指导作用,要在全面调查研究的基础上,编制好每年度的地质灾害防灾预案,并要层层抓落实,要求各基层人民政府高度重视,成立专门领导小组,形成由国土资源部门具体负责,相关各部门为成员单位的协调配合工作体系。每年要对辖区内的地质灾害易发区进行一次地质灾害隐患调查,编制年度防灾预案,完善汛期值班制度、险情巡视制度和灾情快报制度。在汛期要组织技术人员对重点矿区进行动态巡查监控,发现异常及时登记建卡,对其危害性做出预测判断,提出措施和建议。并将灾情监控任务层层落实到基层,确保地质灾害的防治工作的有效开展和顺利进行。
3.2 加强重点地区地质灾害防治
矿山企业是保护和治理矿山环境的主体,要按照“谁诱发,谁治理”的原则,要求新办矿山企业在办理采矿许可证的同时必须先制定切实可行的地质环境保护治理方案,做到开发与治理同步进行。要每年与各矿山企业签订地质灾害防治责任状,针对各个矿点不同的地质灾害隐患制定相应的防灾、减灾、治理措施,并以责任状制约,定期检查防治工作的落实情况和防治工程进展情况。严格制止废水、废渣任意堆放、倾倒,加强尾矿库坝的加固和防泄工程。要求矿井采后及时回填,恢复原地形地貌,防止水土流失。同时,动员矿业权人担负起在矿山环境保护方面的责任,通过鼓励和引导,让他们树立起大开放、大发展的中心意识,树立长远的发展思路,要逐步采取先进的采选冶工艺、技术和设备,不断提高资源综合利用和回收,最大程度减轻资源不合理利用产生的生态破坏和环境污染,走科学化管理和治理之路,使矿产资源在保护中得到有效开发。
3.3 强化矿山环境监督管理
矿业发展为社会经济发展提供了大量的矿产品,保证了国民经济的发展,矿山开采同时也是人类破坏自然最强烈的活动。为防止“边建设边破坏,建设敢不上破坏”的被动局面,国土资源部门要对地质环境实施强制性保护措施,全面加强依法行政,严格落实矿山环境影响评价制度、地质灾害危险评估制度和“三同时”制度,不定期对地质环境进行执法检查,对破坏矿山生态环境的单位和个人,依法追究责任。同时实行矿山地质环境治理保证金制度,矿山地质环境治理保证金额度将根据矿区面积、开采方式以及对矿山地质环境影响程度等因素来确定。保证金将专项用于因开采矿产资源引发的崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝等地质灾害的治理和被破坏的矿山生态环境的恢复。切实治理整顿矿山安全生产秩序,完善矿山地质灾害危险性评估。对存在灾害隐患的矿山,该关闭的坚决关闭。露天矿坑采面高、边坡失稳、废石、废渣多且堆放随意性强,汛期易发生塌方、滑坡、泥石流等地质灾害。及时组织人员对露天矿坑集中区域进行排查,对边坡失稳的及时治理,对废土、废渣堆垒护坡或摊平,避免暴雨中形成泥石流。
3.4 做好地质灾害气象预警预报工作
完善和加强与气象、水文等部门的配合,完善信息制度,提高预警预报信息的时效性、准确性、针对性;加强地质灾害应急能力和装备、队伍建设,加强地质环境监管工作人员基础工作业务建设;选择重点地质灾害隐患点开展实地紧急避让演练,健全地质灾害预警预报数据库、文本、图片、报表等基础资料;总结地质环境管理规律,推广典型经验和事迹;做好地质灾害点的调查工作,分析灾害发生的原因,及时掌握灾害隐患点的发展动态,为做好预警预报打好基础。
4 结束语
综上所述,我们应全面加强矿山地质环境调查及治理工作的监督力度,依法严厉打击无证开采、超层越界开采等行为。对因工作不到位、落实不得力而出现重大事故的,要严肃追究相关责任人的责任,确保人民群众生命财产安全。
参考文献:
关键词:地质灾害;勘查技术;防治措施
所谓的矿山地质灾害,主要是由人类采矿生产活动导致的矿区自然地质环境发生改变,对人们的日常生活与生产产生影响的灾害性地质作用或现象。其是地质灾害的一部分,同时也是自然灾害的重要内容。我国矿业资源比较丰富,随着经济的发展,矿产资源需求量逐步提高,且矿业发展粗放式管理模式长期占据主导地位,使得很多矿山地质环境面临严峻的形势,一部分矿区态势不断恶化。所以,正确认识矿山地质灾害勘查技术与防治措施,是十分必要的[1]。
1矿山地质灾害勘查技术
1.1地球信息技术
对于地球信息技术而言,其技术类型主要分为三种。①遥感技术(RS)。其从宏观角度对大面积区域做出了解释,为比例尺不同的航卫片解译工作提供便利。通过航卫解译,因其更加直观、真实而准确,为工作效率与质量的提升奠定了基础。②定位系统(GPS)。全天候、覆盖面广、精度高是该就似乎的主要优势,通过该技术,用户可以进行无源设备工作,且其占用空间少,非常轻、使用方便、价格低廉。所以,该技术应用范围非常广。在矿山野外环境调查工作中,利用GPS定位仪现场采集矿山所处环境的三维坐标数据。③地理信息系统(GIS)。
1.2水文、地质与岩土力学实验法
此试验法类型比较多,对于矿山地质灾害勘察的作用不可小觑,许多数据与资料都是通过此试验获得的。在实际灾害调查中,水文地质测试试验主要包含水质、淋滤、浸泡、含水层吸附、顶板渗透试验、采矿周边地层渗透、矿山固体废弃物毒性检测、土壤污染、溶质的迁移与富集等。
2灾害类型
2.1地面与采空区的塌陷
在井巷开采作业矿山中容易出现塌陷。在采空区,如果矿柱不足,或矿柱受外力影响支撑能力缺失,使得地面出现塌陷。对于矿体掩埋较深的矿山,没有及时进行回填,采空区面积积累到一定程度,就会造成大面积塌陷。比如铜坑与高峰锡矿采矿区面积超过百万立方米,铜铅锌矿采空区也超过了150万m3,这都是采矿作业中首要解决的问题。
2.2采矿场边坡出现失稳、滑坡及岩崩
这种问题原因在于开采不合理。比如采剥失调、边坡角度太大,在露天非金属与建材等开采矿中比较常见。比如某地区磷矿山崩事故,造成307人死亡,这种灾害比较典型。
2.3矿体坑内岩爆
又可称为矿山冲击,在掘进爆破后2-3小时内,受地壳应力作用,矿坑与顶板围岩出现的压缩比较严重,一旦作业中出现自由面,岩石内应力得到突然释放,导致岩石破裂并得到释放,进而引起地质灾害。
2.4矿坑突水
这种灾害比较普遍,其突发性强、爆发规模大且造成严重后果,在开采中,如果没有准确估计矿坑涌水,老窿或暗河被打穿或穿透,大量地下水涌入井巷,造成人员伤亡事故。
2.5周边环境被污染
在矿山灾害中,环境被污染也是非常重要的,采矿中形成的引麦未经过处理直接排入江河,严重污染了环境,甚至引起水土流失、土地沙化及盐渍化等问题,严重影响到采矿区环境及正常生产活动。
2.6瓦斯爆炸与火灾
由于矿井通风不良,瓦斯长期集聚而引起爆炸,造成人员伤亡,损害矿井。部分硫化矿床中有这种情况,硫化物氧化产生的热量积聚到一定量,瓦斯浓度超过9.5%,就会引起爆炸,导致火灾。其危害非常大,损耗地下矿物资源,其损耗量难以估量,改变了气候环境,大量农作物与植物死亡,田地无法耕种,环境日益恶化[2]。
3矿山地质灾害预防措施
3.1重点防治区
对于矿山重点防治区措施,主要有以下几方面:①边坡参数设计要合理,并加强检测,同时设置相应的防护墙,一旦开挖中出现变形开裂,就要进行专门的地质勘查。②对原有灾害点做好边坡加固与预防,尽可能排除因开采造成的灾害等安全隐患。③对渣场弃渣进行严格检测,边坡坡度与挡墙要设计合理,设置相应的拦渣坝,以防发生泥石流。同时提高渣场使用效率,弃渣不能随意堆放。④加强坑道支护,开采与支护同时进行,以防顶板坍塌、冒顶等安全事故,特别是有住户的区域要防控顶部地面开裂。⑤合理设计坑道排水,以免矿坑涌水引起的危害。⑥设置相应的监测点,并做好检测与分析,有效预防易发生灾害。
3.2非重点防治区
在建设矿山进场路、生活区中,存在一定的边坡与弃渣,影响到边坡的稳定性,因此滑坡与塌方;沿线不合理弃渣也会引起水土流失,引起泥石流、滚石以及飞石等灾害。①合理设计边坡参数,增强支护与加固,边坡排水沟也很关键,阻挡地表水。②对施工现场加强管理,确保弃渣堆放合理,并在险要低段建设阻挡滚石与飞石的相关设施。③完成开采后,扒平弃渣场并覆盖上土层,进行植树造林,恢复生态系统[3]。其中松树适应性强,存活率高,每3平米种植一颗,且树坑规格保持在0.5×0.5×0.5(m)。3.3地质环境恢复措施为了有效预防水土流失,恢复矿区植被与景观,必须要合理开展复垦作业,以此恢复其生态功能。切勿胡乱堆放弃渣,规划统一弃渣场区域,在开采中,针对性的选用弃渣回填采空区。弃渣场被处理后方可进行敷土、植树种草。通过这些地质环境恢复策略,降低水土流失,恢复矿区生态功能,实现和谐发展。
4结语
综上所述,在矿山地质灾害勘查与预防中,通过有效治理措施,降低水土流失,恢复其生态功能,确保人与自然的协调发展。提高矿产资源使用效率,保护生态环境,加大监管力度,预防地质灾害,实现可持续发展目标,是长期而艰巨的任务,必须要重视。
参考文献:
[1]杨殿群,吴晨曦.矿山地质勘查和勘查灾害防治[J].技术与市场,2016,04:140.
[2]许玉龙.矿山次生地质灾害及防治措施[J].世界有色金属,2016,14:161-162.
,并建议性的提出防治措施。
1.地质灾害产生因素
1.1 疏于排水
采矿时对地下水必须进行疏干排水,甚至要深降强排.由此而出现了一系列的地质灾害问题。首先是矿井突水事故不断发生。许多煤矿的上覆和下伏地层为含水丰富的石灰岩,特别是石炭二叠纪煤系地层,不仅煤系内部有含水性强的地层,其下伏为巨厚的奥陶纪灰岩。这些矿床随着开采的延伸,地下水经深降强排,产生了巨大的水头差,在一些构造破碎带和隔水薄层的地段,煤层承受到来自下部灰岩地下水的高水压,威胁着矿井和职工生命的安全。其次是由于疏干排水,使许多岩溶充水矿区引起地面塌陷,严重影响地面建筑、交通运输以及农田耕作与灌溉。各矿区附近均有地面塌陷现象,水位下降很多,使厂矿、工业和生活供水原有系统发生吊泵,形成无法供水的局面。再次是某些矿山由于排水,疏干了附近的地表水,浅层地下水长期得不到补充恢复,影响植物生长;有的矿区甚至形成土地石化和沙化、水土流失、荒漠化严重,生态环境遭到破坏。
1.2 其他因素
矿山地质灾害诱发因素很多,有些是开采过程中难以避免的,如开采深度的增加,使得地应力相应增大引起冒顶、片帮、脱盘甚至岩爆的严重地压灾害;有的是开采中忽视预防或开采不规范、管理不科学导致的,如采空区不及时充填、废渣废水随意排放、水文地质及构造不了解、巷道偏离、盲目指挥、违章作业、私挖乱采等,非稳定因素积聚到一定限度引发各种灾害;有的矿山片面追求经济利益或为摆脱一时的经营危机,摒弃常规如采富弃贫、求近避远,结果为后期发展埋下灾害隐患;曾一度泛滥的民采风潮掠夺式的开采活动也对部分国有大中型矿山造成严重干扰和资源、环境破坏。
2.矿山地质灾害的主要类型 矿山地质灾害种类繁多,按成灾与时间的关系,可分为突发性矿山地质灾害(如矿坑突水、瓦斯爆炸、岩爆等)和缓发性矿山地质灾害(如采空区的地面变形、环境污染等)。但最常见的是以灾害的空间分布和成因关系分类。
2.1 岩土体变形灾害
2.1.1 矿山地面和采空区塌陷 地面塌陷主要发生在地下以井巷开采的矿山。在矿山采空区,若保留矿柱不足,或因矿柱受损而失去支撑能力,就会造成地面塌陷。特别是那些矿体埋藏较浅,产状较平缓的矿区(如煤矿),地面塌陷的现象更为常见。矿体埋藏相对较深的地下开采矿山,如果不能及时回填和崩落采空区,当其达到一定规模就会产生大面积塌陷。此外,在岩溶分布区,还会因矿山排水疏干而导致溶洞上方地面塌陷。地面塌陷不仅破坏可耕地资源、建筑物,毁坏道路、水库,还可直接导致矿山某些地下巷道的塌毁,或使大气降水和地表水沿塌陷裂缝灌入坑内,造成淹井事故,直至停工停产。
2.1.2 采矿场边坡失稳、滑坡与岩崩 主要原因是不合理开采如采剥失调、边坡角度过陡等造成,这种灾害多发生在露天开采的非金属矿山和建材矿山。
2.1.3 坑内岩爆 坑内岩爆又称矿山冲击,这是因矿坑周边和顶底板围岩,在受到强大的地壳应力作用而被强烈压缩,一旦因采掘挖空出现自由面,即有可能产生岩石地应力的骤然释放,导致岩石大量破裂成碎块,并向坑内大量喷射、爆散,给矿山带来危害和灾难。
2.1.4 采矿诱发地震 因采矿活动而诱发的地震,震源浅、危害大,小震级的地震即可导致井下和地表的严重破环。
2.1.5 场库失稳 场库失稳主要是由于尾矿坝溃决崩塌继而形成泥石流造成的危害。尾矿坝崩坝事故常给矿区居民生命财产带来巨大危害,同时也给环境造成巨大破坏和污染。
2.2 地下水位改变引起的灾害
2.2.1 矿坑突水涌水 这是最常见的矿山灾害,突发性强、规模大,后果严重。生产过程中常因对矿坑涌水量估计不足,采掘过程中打穿老窿,贯穿透水断层,骤遇蓄水溶洞或暗河,导致地下水或地面水大量涌入,造成井巷被淹、人员伤亡灾难。
2.2.2 坑内溃沙涌泥 这是常与矿坑突水相伴而生的灾害。当采掘过程中骤遇蓄水溶洞,常见溶洞中充填的泥沙和岩屑伴随地下水一起涌入,另外一些透水断层和地裂缝也常会使浅部第四纪沉积物随下漏的地表径流涌入坑内。其结果是使坑道被泥沙阻塞,机器、人员被泥沙所埋,严重时甚至会使矿山遭受毁灭性的打击。 2.2.3 环境污染 环境污染是矿山灾害的另一种重要形式。因采矿、选矿产生的“三废”物质,由于未经有效处理就被排放到江河湖海
中,造成环境污染公害事件。采矿还会造成水土流失、土地砂化、盐渍化、地下水断流等。
2.3 矿体内因引起的灾害
2.3.1 瓦斯爆炸和矿坑火灾 这种灾害最常见于煤矿。由于通风不良,使瓦斯积聚发生爆炸,造成井下作业人员伤亡,矿井被毁;矿坑火灾除见于煤矿外,也见于一些硫化矿床。因硫化物氧化生热,在热量聚积到一定程度时则发生自燃,引发矿山火灾。矿山火灾的危害极大,而且还严重损耗地下矿产资源,如有的煤矿在地下已燃烧上百年,其资源损耗量十分巨大,使当地气候发生改变,农作物和树木大量死亡,田地荒芜,环境严重恶化。
2.3.2 地热 随着开采深度加大,地热危害不断加剧。我国已有许多矿山开采深度达到800m以下,矿山因含硫量高,开采深度又大,地温非常高。矿山地热灾害导致矿工劳动环境恶劣,严重影响了有关矿山的正常生产。
3.矿山地质灾害的防治措施
(1)重点防治区防治措施。合理设计边坡参数,加强边坡监测,建议作挡墙稳固边坡,开挖后如果出现开裂变形,建议做专门的工程地质勘察。对于原有的灾害点,做好边坡加固和预防工作,尽量消除因矿山开采而诱发灾害复发的隐患。渣场弃渣严格作好方量及边坡坡度的设计,作好挡墙设计,设置拦渣坝,防止泥石流的产生。并充分、合理利用渣场,严禁随意弃渣(特别在公路沿线)。对于坑道开采,在坑道内一定要作好支护,做到边开采边支护,防止因矿顶坍塌、冒顶等而产生的危害,尤其上方有住户处要预防引起上部地面开裂。作好坑道的排水设计,以防因矿坑涌水造成危害。设置监测点,作好监测记录与分析工作,确保在易于发生灾害地段防患于未然。开采结束后,对矿区进行统一规划,计划进行矿山复垦工作,恢复矿山生态功能。
(2)次重点防治区防治措施在进场公路、矿山生活区建设中,会形成大量的边坡和一定数量的弃渣,可能形成边坡失稳,造成滑坡和塌方;沿途不合理的弃渣可能造成水土流失,可能形成坡面泥石流,可能有滚石和飞石危害。科学合理设计边坡参数,并进行合理支护和加固,边坡上方应设置排水沟,做好地表挡排水措施。加强工地管理,合理堆放弃渣,严禁随意弃渣;在险要地段建设拦挡滚石和飞石的设施:开采结束后,将弃渣场扒平覆土,植树还林,恢复植被。
(3)一般防治区防治措施。区内无主要建筑物和工程项目建设,主要可能因地表岩体的破碎而造成水土流失。应严禁越界开采,减少人为扰动,做好植被保护和水土保持。
(4)地质环境恢复方案及措施。为防止水土流失和恢复植被和景观,矿山须规划进行矿山复垦工作,以恢复矿山生态功能。开采弃渣切勿胡乱堆放,必须统一堆放到开采境界线以外的矿山弃渣场内,在开采过程中,有计划地将弃渣回填到采空区。弃渣场经处理后再敷表土、植草种树。
4.结束语
经分析引发地质灾害的原因,大都是由于采用不科学的采矿方法造成的,当人们注意到了环境对人类生存的重要性,懂得如何正确解决资源需求与保护人类生存环境的矛盾时,科学的采矿方法将被越来越广泛地采用,因为现有的技术手段完全可以避免矿山开采引发的不良地质灾害的产生。在矿山开采问题上我们必须坚持“谁开发谁保护,谁闭坑谁复垦,谁破坏谁治理”的原则,加强对矿山环境的管理。只有解决好矿山开采与环境保护之间的矛盾,才能促进中国采矿业的持续发展。
在我国,随着大工业生产的迅速推进,一些老工业基地日益呈现出资源枯竭的态势,大量矿井废弃和关停则是在此宏观态势下微观放映,废弃矿山所引发的的地质环境灾害对生态环境和社会经济的危害也到了不容忽视的地步,对其进行系统研究显得尤为必要。
1 废弃矿山引发的环境地质灾害的类型分析
废弃矿山所引发的环境地质灾害是多个方面的,但这些不同的灾害现象都是相伴而生,互相依存不可分割的。对废弃矿山引发的环境地质灾害进行类型化分析是探寻治本之策的前提。
1.1 矿内污水触发水污染
矿井关闭后一般会引发区域内大范围的地下水污染和地表水污染,依据矿井的监测资料进行研究发现,上述后果是因为矿井关闭后其以前的排水系统也自然废止,从而使得地下采空区内含有很多有毒有害成分的污染水和不同含水层的水相互渗透融合,从而引发洁净水深度和广度均极为庞大的污染。另外,矿区因矿井关闭,有毒地下水因得不到正常的疏导,就会自动上溢至地表漫流,引发地表水域的污染。废弃的煤矿和金属矿及有关矸石堆对河流、湖泊和水库造成有害的影响,这些都是因为废矿渣中所含酸性污染物质造成的。
1.2 地下水外溢淹没矿区
矿井报废使得地下水失去既定的人为疏导排出路径,水位上升溢出可以导致矿区大面积的被淹没。如1999年,陕西省就因为对沿河几十处的小煤窑强制关闭而引发灾害,其中原因正是小煤窑中的污水上涨导致河流下游地下水位抬升,涌出地表后,使得大片农田被淹,形成了大块的沼泽地,造成严重的水域环境灾害。
1.3 地面崩塌以及伴生的毒气外泄
废弃矿区地下部分有着因矿产开采形成的大面积的采空区,矿井关闭后,地下采空区缺乏必要的维护,地下构造遭受很大的破坏,经过一段时间后就会产生大面积的地面开裂、塌陷。由于矿物在密闭高压作用下会产生许多有害气体,这些有毒物质也会从地面裂缝中逸出,造成严重的空气污染。
1.4 废弃矿井污水入侵威胁临近生产矿井安全
废弃矿井所产生的废水往往会漫流进入其他正常运行的矿井,对其他矿井的正常生产和人员安全造成极大的恶劣影响。近年来比较著名的案例是江苏徐州矿务局、湖南资兴矿务局的废弃矿的案例,2000年两矿在关闭矿井后,境内污染的地下水也随机停止疏导排泄,不断增加的废弃矿水涌入相邻的生产矿井内,对安全生产造成极大的威胁。
2 废弃矿山环境地质灾害的成因
众所周知,废弃矿山所引发的环境地质灾害的影响面积大,并具有极强的隐蔽性强,且往往潜伏期较长。故而,对其地质灾害形成的技术原因和人为原因进行研究显得非常必要。
2.1 开采技术原因
采矿活动往往都会对地下水和地表水系统造成影响,从而对开采区及其周边区域内的水文地质和地下水层系统的运行产生极大的作用力。矿山开采过程会对煤岩层进行极大的破坏,含有多种化学成分地下水从巷道、井壁及采空区等多种渠道渗入矿井与煤系岩层接触,从而融合其中的各种成份,在此过程中,许多物理、化学反应理所当然在其中发生。成分复杂的矿井水在矿井关闭后,由于既有的正常排水渠道消失,富含有毒元素的污染水就会进一步污染其他未污染的地下水层系统,当地表开裂或塌陷后,酸性矿井水就会漫溢而出,对地表水域环境造成极大的污染。
2.2 开发过程中追求经济效益,环境意识不强
在矿产资源的开发过程中,企业主往往过分注重经济利益,对公共利益漠然对之,引发“公地悲剧”。在相当长的时期内,由于国家监管不到位,在利益的驱逐下,很多地区引发采矿热,个体矿山企业和乡镇村集体矿山企业对矿产资源进行无序开采,所采用的开采技术也极为落后。开采过程中没有对今后的地质环境破坏进行必要的评估,缺乏配套的矿山治理措施,从而为引发今后大规模的地质环境灾害留下隐患。
2.3 缺乏关闭矿井治理的良性措施
我国许多矿山企业都是建立于计划经济时代,一般都是国家产权,企业的盈利很大的份额都要上缴国家财政,而政府并没有合理留置安排足够的矿山治理资金。开采的同时没有注重治理,一旦矿区资源枯竭,企业难以为继,也就根本没有经费采取对矿山环境地质灾害进行防治的经费。矿井关闭缺乏必要的预测评估的前置阶段,对矿井关闭后的风险识别、预测、防范的技术系统和资金来源也就不可能形成系统的方案,也缺乏矿山恢复的一整套机制,在这样的前提下对矿井进行关闭,对其所隐藏的危害视而不见,任其滋长,从而就为造成大规模的环境地质灾害埋下伏笔。
2.4 地表复杂的自然地理环境
矿区地表地形一般均为山地、高原地区,地形地貌与地质构造都比较复杂,地面往往多高山陡坡,地质构造多断层,在自然的风化侵蚀作用下,岩体结构破碎随之而生。由于生产需要以及环保措施的缺位,矿区往往植被稀疏,水土流失比较严重。在汛期暴雨的相互作用下,关闭矿井采空区容易引发区域内发生严重的塌陷,还会发生泥石流、滑坡等地质灾害,从而引发地下污水上溢,造成综合性的地质环境灾害。
3 废弃矿山环境地质灾害的防治措施
对废弃矿山环境地质灾害进行类型化分析,并对其产生的成因和机理进行系统的研究之后,结合我国废弃矿井区域的各种自然条件,如水文、地质以及气候环境等进行考量,基于我国学术界的研究现状,借鉴国外先进经验,可以对我国废弃矿井引发的地质灾害形成如下防治建议。
3.1 构建废弃矿山风险评价与预报系统
对于既存废弃矿井的相关环境进行合理的技术考量是预防灾害的必要举措。废弃矿井的风险评价与预报系统的构建需要考虑以下一些技术问题,包括地下水流及其动态的动力学评价与预报,具体工作有流体动力学观测,渗透介质参数试验。另外一项比较重要的技术工作是评价采矿扰动对介质渗透性的影响,该项评价主要通过水文地球化学进行动态监测与预报来实现,主要进行以下技术性的任务,如水质迁移机理与强度,现场示踪试验,地下水自净可能性,含水系统环境中物理化学状态变化规律。
3.2 构建废弃矿山风险识别系统
对于风险的识别与分析首先有必要建立系统管理资料的数据库,对于数据库所应包括的资料,技术领域一般要采集如下一些数据,即废弃矿井的空间物理形态,含水层的水力特征,以及气候、降水、土壤、植被等地质与相关环境数据。;废弃矿井所含的危险因素主要存在于两个领域,一是人力活动即采矿过程中所遗留的危险因素,二是客观自然地理环境因素。对于人力活动所形成的危险进行评估预测必须是全面的,即包括环境的、经济的的因素,也应该把社会的、人文的因素考虑在内。
3.3 采用先进的地质灾害防治措施
地质灾害的防治措施不应仅仅关注事后的治理,更应注重矿井关闭前的预防。一是要建立废弃矿井治理基金,保障治理经费的来源充足;二是要合理利用一些先进的防治技术,目前国内外已有的治理地下水污染措施包括:在矿井内充填净化污水的特殊材料;打造水平孔预排老空污水;采用注水井构筑“水力坝”来阻隔污染的大面积扩散;通过将小煤窑与国营大井沟通等方法来截断洁净水与污水的联系等。
一、矿山地质灾害的类型
矿山地质灾害类型很多,若单从灾害发生的速率加以区别,可分为突变型矿山地质灾害,如矿坑突水、瓦斯爆炸、岩爆等,另一种就是缓发型矿山地质灾害,如采空区的地面沉降,水体污染等。然而,在我们最常用的地质灾害分类,常常是以地质灾害的时空分布和成因关系来分类。这种分类方法有利于对地质灾害的成因进行深入探究,才能根据各种地质灾害类型制定相宜的防治措施。人为地质作用过程中不合理或者不科学改变地质环境,进而诱发的地质灾害基本涵盖了除火山喷发之外的所有地质灾害类型。
二、矿山地质灾害的防治措施
矿山地质灾害破坏了地质环境,造成了巨大生命和财产损失,因此,对矿山地质灾害的防治十分重要,一按分为重点防治区、次重点防治区和一般防治区。
(一)重点防治区防治措施。1、合理设计边坡参数,加强边坡监测,建议作挡墙稳固边坡,开挖后如果出现开裂变形,建议做专门的工程地质勘察。 2、对于原有的灾害点,做好边坡加固和预防工作,尽量消除因矿山开采而诱发灾害复发的隐患。 3、渣场弃渣严格作好方量及边坡坡度的设计,作好挡墙设计,设置拦渣坝,防止泥石流的产生。并充分、合理利用渣场,严禁随意弃渣。 4、对于坑道开采,在坑道内一定要作好支护,做到边开采边支护,防止因矿顶坍塌、冒顶等而产生的危害,尤其上方有住户处要预防引起上部地面开裂。
(二)次重点防治区防治措施。在进场公路、矿山生活区建设中,会形成大量的边坡和一定数量的弃渣,可能形成边坡失稳,造成滑坡和塌方;沿途不合理的弃渣可能造成水土流失,可能形成坡面泥石流, 可能有滚石和飞石危害。1、科学黑的实际边坡参数,并进行合理支护和加固,边坡上应设置排水沟,做好地表排水措施。2、加强工地管理,合理堆放弃渣,严禁随意弃渣,在险要地段建设拦挡滚石和飞石的设施。3、开采结束后,将弃渣场扒平覆土,植树还林,恢复植被。
三、地质环境保护策略
(一)加强法律法规建设和实施。严格的法律法规和完善的监督机制是实现矿山环境保护与环境问题防治的根本保障。加强法制和制度建设,建立健全法律法规体系,使矿山地质环境保护各项管理纳入法制化、制度化、规范化和科学化的轨道。结合本地区矿山地质环境的特点,从可持续发展的角度出发,制定矿山环境保护管理法律法规、产业政策和技术规范,其立法和监督管理应该贯穿矿产资源开发利用的全过程,从矿产资源的勘察、规划、项目设计、开采或加工直到矿山闭坑和生态恢复等各个阶段,加强矿山环境保护工作提供有力的法律保障,使矿山环境保护工作尽快走上法制化的轨道。
(二)开发与保护并行。矿业发展为国民经济建设做出了巨大贡献,是我国经济建设中不可或缺的重要部分,但同时也导致了严重的生态环境破坏问题。例如对水资源、土地资源、植被等的破坏,以及在矿产资源开发过程中产生的“三废”对环境造成的污染等。因此,在进行矿产资源开发时,应本着开发与保护协调发展,即在开发前、开发中和开发后,同时进行环境保护。在开发前,应依照相关法律法规,对矿区及其周围环境认真进行勘查,特别是地质条件的勘查工作;在开发过程中,应尽可能较少地占用和不占用已有的耕地、农田、植被区等,对开发中产生的废弃物应遵照排污标准进行处理。在开发后,应及时采取措施对矿区周围的环境,尤其是对已被破坏的土地资源、植被进行恢复,如土地复垦措施,可将采剥与复垦同时进行,既降低成本,又能使破坏区域及时恢复绿化。
(三)矿山开采工程措施与生物措施相结合。对于矿山环境的综合治理工作,只有首先将工程治理措施和环境生物保护措施紧密的结合在一起,最终才能达到矿山环境综合治理的根本目标。在矿山地质环境综合治理的各种工程中,只要配置科学、合理,就能够彻底根治地质环境灾害,但是其中的缺点是投资范围过大,然而当前的生物措施恰好能够弥补环境工程治理的显著缺点,摒弃其投资范围相对比较小,能够有效的改善矿山周边的小气候特点,最终使其可以广泛地应用中矿山地质环境的综合治理工作中。
(四)为矿山环境治理提供必要的资金支持。矿山环境治理往往要花费大量的资金,只有强有力的经济支持才能有效降低矿产资源开发对环境造成的污染和破坏,因此,要调动社会各方面的积极性,妥善解决款山环境保护与治理的资金问题,同时可以鼓励社会捐助,积极争取国际资金,扩大矿山环境保护与治理的资金投入。
关键词:可可托海 崩塌 泥石流 防治工程
中图分类号:P642文献标识码: A
Abstract: the project royalties and fees for the autonomous region in 2013 two investment project. The cocoa Xinjiang Fuyun county support the design and implementation of Sea Mine Park No. three vein landslide debris flow disaster prevention and control projects, eliminate a landslide debris flow on No. three vein threats, protection of geological heritage landscape resources, to protect people's lives and property safety. Through the analysis of the survey report of 1, mining data, as well as a large number of supplementary exploration work, combining mine park construction planning 2, the textile design book project
Keywords: Koktokay landslide debris flow control works
中图分类号:TD-0 文献标识码:A
一.自然地理概况
(一)位置及交通:防治区位于新疆富蕴县可可托海镇三号矿坑区域,行政区划属于新疆阿勒泰地区富蕴县可可托海镇管辖,防治区总面积0.82km2。防治区距富蕴县城55km,为山区公路,交通条件一般。
(二)社会经济概况:3号矿脉最早开采始于1935年,闭坑于2000年,陆陆续续经历了大半个世纪的开采,最终形成了目前的“地质圣坑”,矿坑直径约250米,深约140米,形成13层旋环运矿车道。可可托海镇是依托新疆稀有金属而发展起来的一个工业小城镇,2012年5月可可托海风景区成功创建为国家5A 级旅游景区。同年新疆维吾尔自治区将可可托海镇列为自治区历史文化名镇,镇南侧闻名于世的三号矿坑已于2004年申报为我国第一个以典型矿床和矿山遗址为主体景观的矿山公园。防治区就位于可可托海国家矿山公园景区内部。
(三)地形地貌::位于新准噶尔盆地的东北边缘,阿尔泰山脉的东端南麓,额尔齐斯河支流库依尔特河源头南侧山区,海拔1155-1306m,相对高差145m,分属低中山地貌及河谷地貌两个地貌单元,总体地势东高西低,南部山势较陡峭,地形坡度20-40°。
(四)气象水文:(1)气象:为典型的大陆性寒温干旱气候,极端最低气温-51.5℃,年均温-1.9℃,年均降水量250mm,年均蒸发量为1734mm,年均风速1.4m/s,常年主导风向为西北风。冻土深度2.2m,无霜期120d。(2)水文:额尔齐斯河支流库依尔特斯河是防治区内的主要水系,源于阿尔泰山南麓,从防治区北侧由东向西流,河谷在防治区附近宽300-500m,距防治区北侧边界约500m,河水流量最小为1.6-2.9m3/s,最大为200-350m3/s,多年平均径流量为7.0×108m3。
二.地质概况
(一)地层:防治内的地层以奥陶系和第四系为主,几乎所有出露的奥陶系均已遭受强烈的变质作用,变质程度较深,出露岩层裂隙发育,岩石破碎。其中第四系又分为上更新统-全新统冲洪积物和全新统人工堆积物。
(二)地质构造:防治区处于阿勒泰褶皱内的喀纳斯-可可托海地槽褶皱带可可托海复背斜,位于哈龙-青河晚古生代深成岩浆弧南缘阿拉尔花岗岩体南侧,南与克兰早古生代弧后盆地毗邻。总体向南西倾的单斜构造,产状:230°∠30-50°。区内新构造运动比较活跃,以升降运动为主的差异性块断升降运动。
(三)地震及区域稳定性
防治区地震动峰值加速度为0.20g,地震基本烈度为Ⅷ度属次不稳定区。
三.地质灾害特征及危害
(一)崩塌地质灾害特征及危害
特征:崩塌地质灾害主要位于三号矿坑开采边坡,分为土质和岩质两类。土质崩塌位于北侧观景台下部和东北侧运矿道路下部,岩性主要为第四系冲洪积物,主要由漂卵石层和块石碎石土层组成,坡长约330m,相对高差40m,坡脚堆积有大量松散堆积物;该区域土质边坡陡立,部分地段呈反坡,现阶段稳定性较差。岩质崩塌广泛分布于采坑岩质边坡处,岩性主要为辉长岩、斜长角闪岩、石英片岩;三号矿坑直径约250m,深约140m,形成13层旋环运矿车道,由于矿坑开采了大半个世纪,目前矿坑边坡岩石风化破碎,极易形成崩塌地质灾害;崩塌体积在几十立方米至几百立方米之间,规模均为小型。
危害:三号矿坑露天开采闭坑后,其部分矿段转为地下开采,目前坑内的采矿相关活动主要为风井建设及抽排水工程。每天仍有少量工作人员及设备进出矿坑,坑底抽排水设备也在不间断工作中。另外,3号矿坑目前为开放式的,坑内常有牲畜在坑内进行放牧活动;从观景台可沿矿坑道路直达坑底,游客及社会车辆可自由进出矿坑。在旅游季节常有少量游客和车辆进出矿坑。待后续矿山地质公园建成后,人员活动将更加频繁;崩塌地质灾害对其产生较大的威胁,严重破坏了地质景观整体效果。
(二)泥石流地质灾害特征及危害
泥石流灾害主要防治对象为三号矿坑1250高程以上的东侧至南侧一带低山冲沟流域,流域面积0.8km2。泥石流规模为小型水石流,由于泥石流沟位于3号矿坑南部,沟口直对矿坑,虽然目前已修建有简易土沟进行导流,但受土沟规模、尺寸、结构等因素限制,在暴雨及融雪季节,排导能力不能满足排泄需求,且在部分矿山道路交叉口处无明显沟渠,因此,常有大量水流直接流入矿坑。对矿坑边坡稳定性产生了较大危害,对日后矿山公园的正常运营也产生了较大危害,对地质景观产生了较大的破坏。
四.防治工程设计
(一)防治思路:充分结合矿山公园建设规划,有针对性地设计防治工程方案和合理布置防治工程量。通过灾害防治工程和监测预警结合的方式达到本次工作的目的。
(二)防治方案:对于坑壁的危岩体采用危石清理、浆砌石支护墙的措施进行防治,基本保持原有台阶形状,与原始矿坑地形地貌相协调。对于崩塌掉落于矿坑平台的落石采用全部清理的措施进行。土质崩塌灾害通过削填方对现状边坡进行削方放坡施工,使其恢复原有台阶状边坡。同时在台阶内侧坡脚修建挡土墙,提高坡面整体稳定性,并对斜坡进行格构护坡。泥石流防治工程以清理泥石流物源和排导泥石流水源的措施进行,首先将堆积在下游沟口的物源进行清理,并修建截排水沟,将沟内水源直接引出区外排导至库依尔特河内,达到防治泥石流的目的。地质灾害监测主要针对崩塌灾害,进行长期动态监测,在确定监测预警指标的基础上,结合区域现有通讯条件和监测预警平台软硬件建设的要求,建立出一套科学、适用合理的地质灾害监测预警系统。最终达到区域防灾减灾目的,使得地质公园运营及周边范围群众的生命财产得到有效的防护。
(三)主要防治工程手段:岩质崩塌灾害主要通过危石清理、浆砌石支护墙、落石清运等措施进行防治。土质崩塌防治方案分为边坡削填整饰工程、挡土墙工程、格构护坡工程、安全防护围栏工程。泥石流防治工程以排导泥石流水源和清理泥石流物源的措施进行,修建接排水沟,将沟内水源直接引出区外排导至库依尔特河内,对堆积在下游沟口的物源进行清理。设计建立3个一体化视频监测点对崩塌危岩体(带)进行长期观测。监测仪器的布设以视野良好、能够覆盖监视崩塌危岩体的原则进行。监测内容主要为人类工程活动、崩塌危岩体宏观形态变化情况,在雨季及大风天气应加强视频监测。
五.预期效益评价
防治区位于可可托海镇三号采坑,是可可托海国家地质公园的核心景区,防治工程的实施可保护人民生命财产安全,消除或减轻崩塌危岩体与泥石流的威胁,最大程度地保留了可可托海三号矿坑景区内原有的自然景观,使得防治工程与区域内的生态环境相辅相成、和谐共存,维护可可托海居民及旅游区旅游业的正常发展。社会、环境、经济效益明显。
参考文献
《新疆富蕴县可可托海稀有金属矿区地质环境治理前期勘查报告》,新疆地质工程勘察院,2013年7月;
关键词:矿山开采地质灾害 治理方案
中图分类号:F407.1文献标识码: A 文章编号:
前言
矿山地质灾害是由人为的采矿活动所直接引起或诱发的, 发生于岩石圈内或其表面的, 对生态环境和自然资源造成破坏、对人民生命和财产安全构成威胁或造成危害后果的地质现象或地质事件。矿山地质灾害往往造成严重的人员伤亡和高额财产损失, 破坏严重, 社会影响大, 具有频发性。矿山地质灾害常常发生在采矿区内及附近地区, 范围有限。随着科学技术的发展,人类对矿山地质灾害已能进行科学、准确的预测、预报和进行有效的防治。
一、我国矿山地质灾害概述
矿山地质灾害是指由于人类采矿生产活动而引发的一种破坏地质环境、危及生命财产安全, 并带来重大经济损失的矿区灾害。它是地质灾害的一个分支, 也是自然灾害的重要组成部分。矿山开采开山弃石, 加速水土流失, 引发地表塌陷、山体滑坡; 矿山抽排水造成地下水位下降、矿区周围地下水资源枯竭; 地下开采诱发地震、岩爆、冒顶片帮突水、瓦斯爆炸、地面开裂及沉陷等; 矿山剥离堆土、尾矿废渣堆积引起地表环境污染, 露天尾矿库漏塌、排土扬失稳滑移造成严重的泥石流灾害等,凡此种种, 均是矿山地质灾害的具体表现。
我国是个矿业大国, 又是最大的发展中国家,矿产资源的年消耗量很大。多年的粗放式的矿业开发, 导致大部分矿山地质环境形势严峻, 部分矿区呈现加速恶化势态。改革开放以来, 社会经济的快速增长对资源的需求更是与日俱增。市场经济对国有矿山企业带来很大冲击, 部分矿山注重追求经济效益, 安全和环保意识淡化, 加之开采技术及生产设备的相对落后及矿区周边大量无序的民采等多重因素的干扰, 导致矿山多年开采积聚的灾害隐患爆发, 开采环境明显恶化, 矿山地质灾害问题日趋严重, 潜在的致灾隐患不断增多, 且随时可能发展成灾, 造成人员伤亡、设备报废、设施损毁甚至矿井关闭、资源浪费等严重后果。近几年, 非煤矿山的灾害事故不断, 严重威胁着人民群众的生命财产安全, 频发的冒顶、突水、地表塌陷、滑坡、泥石流及地裂缝等矿山地质灾害不仅给矿山企业造成巨大的经济损失, 而且制约着矿山企业的可持续发展。
二、主要矿山地质灾害类型和治理对策
1泥石流
矿山建设对泥石流形成条件的影响矿山建设对泥石流形成条件的影响主要有以下几个方面:
( 1)产生并加速松散固体物质的积累, 露天开采及坑采剥离废石速度较快, 产生大量废土, 是泥石流源地的主要形成原因, 另外矿山修筑公路破坏山坡植被, 产生大量弃土, 矿山选矿排出的废渣也是泥石流物质来源。
( 2)增大了水体补给量。矿山建设中植被遭严重破坏, 改变了地面结构, 调节雨水的能力显著降低, 汇流时间缩短, 洪峰流量和洪水总量增大, 暴发泥石流的可能性也增大; 矿山废石堵沟成湖, 蓄积了大量的水体。
( 3)矿山建设改变了地形条件, 增强动力条件。大量的矿山废石堆放使山坡变陡, 地面高差增大, 从而加强了侵蚀能力; 大量矿山废石压缩沟床, 增大流深和流速, 也就增强了流体的动能和冲刷力, 废石堆放减少了过流断面, 使流体受压缩, 流速增大, 侧蚀和下蚀能力加强。
治理措施包括工程措施和生物措施:
( 1)工程措施的治理目的是减少灾害的发生频度, 降低灾害的危害程度。一般是拦挡、排导和支护措施。对物质来源即上游的矿渣松散体进行拦挡,阻拦了泥石流的物质来源。修建拦挡坝或谷坊, 同时, 布置合理的排水措施, 使土水分离。中下游进行排导, 疏通沟道, 防止沿途淤积漫流, 冲毁田地, 对沿途沟道边坡进行支护, 防止塌方和道路毁坏。合适的地点修建速流通道, 加速泥石流的排导。
( 2)生物措施: 生物措施的治理目的一是治理水土流失; 二是吸收有害物质, 净化土壤。
( 3)生物措施和工程措施相结合: 金属矿围岩一般为较硬的岩石, 开采过程中, 开采堆积物除了上覆土层和风化岩石外, 均为较大块的难风化的块状堆积物, 易形成的地质灾害为崩塌、滑坡以及泥石流。另外, 有些金属矿床在开采和冶炼过程中对土和地下水造成一定的污染, 也需要进行治理。非金属矿多数为沉积形成, 其开采要挖掘较多的松散沉积生成物, 而且开采出来的物质也较易风化, 易形成地面塌陷、泥流、泥石流、滑坡等地质灾害。
2 塌陷
当地下矿层被采出之后, 采空区的顶板岩层在自身重力和其上覆岩层的压力作用下, 产生向下的弯曲和移动。当顶板岩层内部所形成的拉张应力超过该层岩层的抗拉强度极限时, 直接顶板首先发生断裂和破碎并相继冒落。接着是上覆岩层相继向下弯曲、移动, 进而发生断裂和离层。随着采矿工作面向前推进, 受到采动影响的岩层范围不断扩大。当矿层开采的范围扩大到某一时刻, 在地表就会形成一个比采空区大得多的塌陷盆地, 从而危及地表的各种建筑物和农田等。
对矿山采空区塌陷的治理方案很多, 但较常用的方法是充填复垦法。这种方法是利用矿区附近的煤矸石、粉煤灰、露天矿剥离物等可供利用的充填材料充填采空塌陷地复田。这种方法多用于有足够的充填材料且充填材料无污染、可经济有效防护治理的地区, 因其既解决了塌陷地复垦问题, 又解决了矿山固体废弃物的处理问题, 所以经济效益最佳。
3滑坡
滑坡活动受多种因素影响, 主要发生在雨季。而软硬相间岩层, 由于差异风化, 坚硬岩体突出, 由结构面切割或重力蠕变, 坚硬岩体就会产生的崩塌、落石。地质构造发育使完整岩石被分割成割裂体,割裂体在诱发因素下失稳而形成崩塌, 因此构造越发育, 岩体越破碎, 越易产生崩塌、落石。人为影响主要是开挖坡脚、改变应力场, 使坡体内积存的弹性应变能释放而造成应力重新分布, 岩体产生卸荷裂隙, 它们多张开且平行于边坡面, 并使原有裂隙扩展和张开, 由其所切割的岩体, 可能失稳而形成崩塌滑坡。
露天矿边坡, 必须对其进行经常性的检查和维护, 用以保证边坡稳定, 防止灾害发生。建立一支边坡维护专业队伍, 加强检查维修, 必要时进行人工放坡, 铺上草皮, 植上灌木, 砌筑局部挡土墙或者预埋防滑坡的木桩。要设置排水网络, 防止地表雨水流入矿坑冲刷边坡, 层理深凹露天矿要在坑外周围设置防山洪、防泥石流的阻挡或者疏导的设施。排水网络包括以下三个部分: 地表排水、地下排水、立体排水系统。在临近边坡进行爆破时, 宜采用预裂和减震爆破法, 减少单孔装药量而增大孔数, 减少每次延时爆破的炮孔数, 以防止因为露天爆破作业而破坏边坡的稳定性。
抗滑工程是防止山体滑坡不可缺少的一部分,尤其对于矿区坡体来说, 意义非同寻常。抗滑工程包括抗滑挡墙、加筋挡墙、锚定板挡墙、预应力锚索挡墙、锚杆挡墙。抗滑桩大截面积排式抗滑单桩、抗滑链、钢管桩、承台式抗滑桩、抗洪桩、桩基挡墙、椅式挡墙、排架式抗滑桩、抗滑刚架桩、板桩抗滑桩和锚固桩、土质改良注浆、微型桩。
结束语
在矿山开采过程中,环境地质分析是不可缺失的重要环节。其中制定具有针对性的治理措施更是相关工作人员的工作重点之一。我国地大物博,相关资源极为丰富,然而仍旧不能坐吃山空,应该为子孙后代做好长远打算。充分认识到我国地广人多的社会现实,只有这样才可以更好地为我国的经济建设作出贡献。就矿山开采方面来说,我国更应该注重可持续发展战略,促进经济的长远发展。
参考文献
[1] 闫国杰.矿山地质灾害研究与防治探讨[J]. 中国矿业. 2004(03)
[2] 武军.矿山环境问题与对策[J]. 云南环境科学. 2001(S1)