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1 地质灾害概述
矿山地质灾害是地质灾害的一个重要分支,目前,我国矿山地质灾害具有种类多,分布广,影响大,潜在灾害隐患突出,且煤炭矿山重于非煤矿山,金属矿山重于非金属矿山;矿山地质灾害的类型与矿山规模、开采方式、矿产类型及所处地域息息相关。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、防止矿山地质灾害才能实现矿业可持续发展战略的保障。随着社会的进步,环境被逐渐破坏,地质灾害时常发生。地质灾害其实就是在自然或者人为因素的作用下形成的,对人类生命财产、环境造成破坏和损失的地质作用(现象)。地质灾害的发生有两方面的原因:首先是由于不可抗力的自然因素造成的,其次是人为建设活动引发的,如兴建水利工程、架桥、修路引发的地质灾害(滑坡、塌陷等)。
2.矿山地质灾害的主要类型
2.1岩土体变形灾害
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,还会因矿山排水疏于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。
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。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。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。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
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。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。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
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。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 矿山地质灾害的防护
3.1建立完善的运行系统。建立完善的运行系统,对不符合安全或设施不健全的不允许其私自采矿。在我国,小的矿井众多,有许多并不具有开采煤矿的资质,没有政府的允许就私自采矿,并对矿区的安全设施较低,内有建立健全的安全系统,并私自采井,对地质灾害影响较大。
3.2加强对采矿人才的培训。对开采人员的培训较低,没有合理的进行开采。只有合理设计边坡参数,加强边坡监测,做好挡墙稳固边坡,开挖后如果出现开裂变形,应有专门的工程地质勘察。来进行合理的开采,应严禁越界开采,减少人为扰动,做好植被保护和水土保持。这样才能保护我们的环境。
3.3建立系统化的防护措施。有计划的进行开采。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。在矿山开采的过程中,要严禁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、植草种树来保证环境。
关键词:矿山地质灾害;常见类型;防治办法
我国正处于经济快速发展的关键时期,经济发展对矿产资源开采的依存性强。矿业资源的开采促进了我国经济的发展,但每年矿产资源巨大的消耗也带来一系列的环境问题,使我国矿业面临着巨大的压力。矿产资源开采本就会对地表生态环境造成不可避免的巨大破坏,再加之我国矿产开发还很不规范,在市场利益的驱动下,不具备矿产开采能力的小型开采公司横生,开发设备与开采技术落后、经营方式粗放、环保意识淡薄等都导致了矿山地质灾害频发,生态环境进一步恶化。根据相关统计数据,我们可以清楚地看到,矿山地质灾害带来的巨大损失已经严重影响了矿业开发的可持续性。针对这一现实问题,我们必须思考如何才能做到矿产资源开发的规范、安全、环保、可持续,促进矿山经济不断地向前发展。
一、矿山地质灾害的常见类型
(一)岩土体变形灾害
1矿山地面塌陷。
它主要是指矿山地面及采空区的地面塌陷,这种塌陷往往发生在已开采的矿山区。矿山采空区一般来说会保留矿柱作为支撑,防止塌陷,一旦这些矿柱设计不合理或者受到损毁,地面塌陷就会发生。矿体埋藏较深的地下矿山必须及时对采空区进行回填,负责当采空区域达到一定规模,就会出现大面积的塌陷事故。除此之外,矿山本身的地质结构很可能造成地面塌陷,遇到地下环境复杂的开采区一定要特别注意,采取针对性措施,做好预防保护工作。矿山地面的塌陷,不但破坏了地表植被、建筑,影响了矿山周边的生态环境,有时候地面塌陷造成地表水倒灌入开采坑内,还会造成严重的生产事故,带来人员伤亡与经济损失。
2滑坡、崩塌。
这种灾害事故主要是不合理开采造成的,多发于露天开采的矿山。
3岩爆。
这种事故的发生与地应力有着很大关系。随着矿山开采的不断深入,强大的地应力作用于围岩,破坏了岩体内部的能量平衡,岩体中的弹性势能被猛烈释放出来,造成岩石爆裂,碎石块大量喷射。
4采矿诱发地震。
采矿造成的诱发性地震,具有震源浅、震级小、影响小的特点,但即使是震级很小的地震,对地下矿井也会造成极为严重的损失。
(二)地下水位改变引起的灾害
1地表水或地下水涌入矿坑。
矿坑涌水是矿山开采中最为常见的灾害之一,一旦发生,往往造成极其严重的后果。这一事故的发生主要是由于采掘过程打穿透水断层,遭遇地下暗河或溶洞,导致大量水涌入矿坑,超过矿坑涌水量,水无法排出而造成人员伤亡。
2泥沙涌入矿坑。
这一事故往往伴随矿坑涌水一起发生。地表水或地下水涌入矿坑时会裹带大量泥沙,除此之外,从地裂缝常会流入一些沉积物。大量泥沙涌入矿坑会导致矿坑被泥沙覆盖,人员、设备深陷泥沙之中难以救援,更有甚者会给整个矿山带来毁灭性的打击。
3环境污染。
矿山开采带来“废物”与污染物,一般很少受到开采企业的重视,其往往不做处理就堆积在矿山周围或排放到江河之中,造成了严重的环境污染。水资源污染、水土流失、地表植被破坏、大气污染等都是常见的矿山开采带来的污染问题。
(三)矿体内因引起的灾害
1瓦斯爆炸。
瓦斯爆炸是由于矿井内通风不畅,造成空气中瓦斯(即甲烷)含量增加,当达到一定浓度后,就会产生激烈的氧化反应,发生爆炸,造成矿井被毁,矿下作业人员伤亡。
2矿坑火灾。
矿坑火灾常见于煤矿和硫化矿床。硫化物氧化后会产生大量热能,热能的聚集极易造成矿坑火灾的发生。矿山火灾不但危害着采矿人员的生命安全,还严重耗损着地下未开采的矿产资源,其带来的经济损失是难以估量的。
3地热。
地热是一种地球内部能量资源,矿山开采越深,所面临的地下热度也就越高。地热使得矿井里的温度十分高,矿工处于这样一个恶劣的工作环境中,工作能力自然受到严重阻碍。
二、矿山地质灾害的防治办法
(一)加强行政干预
矿山地质灾害的防治不能单靠企业,必须加强国家的行政干预。这是因为:一方面企业往往趋利避害,片面追求经济利益,而忽视对矿山地质灾害的防治投入,需要强硬的国家行政力量促使其将该项工作落到实处;另一方面,企业能力有限,需要政府的引导与支持。针对矿山地质灾害防治,应做到“预防为主,防治结合”,在遵循客观规律的基础上,充分发挥主观能动性,从整体出发,全面规划、综合治理,保证各项工作有重点有层次地进行。就国家层面来说,应当制定相关的政策法律、法规,加强对矿业开采企业的准入管理,规范矿业开采技术,避免由于开采造成的环境破环。充分发挥国家有关部门的监督职责,加强与矿山企业的交流,强化管理。国家还可以制定相应的引导措施及优惠政策,对矿业开采企业进行引导与鼓励,促使其自觉自发地开展矿山地质灾害防治工作。矿山地质灾害的预防、治理具有一定的专业性。矿业分布较多的地区,为应对高发的地质灾害,应加强对宣传工具的利用,通过电视、报纸、户外广告等多种方式向辖区民众宣传矿山地质灾害的相关知识,提高居民的环保意识与能力,促使全民投入到灾害防治工作中。
(二)强化地质灾害预测
强化地质灾害预测是进行地质灾害防治的重要环节。有关部门在企业进行矿山开采前,应对开采企业的开采能力、技术、设备及开采后的生态恢复能力进行仔细评估,并对矿区的矿产资源情况进行详细地了解,据此,评估矿山开采可能造成的地质灾害与生态环境破坏。对采空区及事故多发区应建立起监测网络,利用先进的监测设备,对地质灾害进行实时监测与分析预报,有效减少乃至避免地质灾害的发生。目前来说,我国部分地区已建立起了地质灾害的监测预报系统,并取得了显著效果。
(三)分等级进行地质灾害防治
在进行矿山地质灾害防治时,我们既要掌握矛盾的普遍性,又不能忽视矛盾的特殊性,针对不同地质条件的矿山开采,其可能出现的地质灾害也不会完全相同,一定要有重点、分层次地进行防治,采取相对应的措施。一般来说,矿山地质灾害按其严重程度,分为重点防治区、次重点防治区和一般防治区3个等级。
1重点防治区
重点防治区域防治难度较大,矿山开采企业应投入大量精力,重点关注该区域的地质灾害防治工作。针对地质灾害高发的开采区域应建立起地质灾害监控体系,实时监控该区域的地质情况,做好监测记录,并对监测结果进行详细分析,确保一旦出现异常情况,能够及时发出预警,有效减少乃至避免矿山地质灾害的发生。针对弃土、弃渣严格做好边坡的坡度设计,设置拦渣坝,有效防止泥石流灾害的出现。针对采空区,应做好矿井坑道的矿柱支撑,防止采空区塌陷造成损失。除此之外,矿山开采还应注意做好坑道排水工作,防止大量水涌入坑道无法排出,危害作业人员人身安全。对已开采过的矿区,应做好回填、复垦工作,尽最大能力恢复该地区的生态环境。
2次重点防治区
次重点防治区主要面临着边坡及弃渣两大难题。矿山开采及周边配套设施的建设会带来大量废土堆积造成边坡,对边坡的设计不合理,或未进行加固维护,很有可能造成边坡滑坡与塌陷,此外,边坡上还应做好排水措施,否则积水过多也会造成边坡坍塌。矿山开采的弃渣往往被企业随意堆置,这样做既侵占了土地,破坏了地表环境,还会造成地表泥石流等自然灾害,针对这一问题,采矿企业强化对矿区的管理,应对弃渣进行扒平覆土,恢复地面植被。
3一般防治区
一般来说,防治区防治难度较小,区域内无重要建筑物,主要做好防治区管理工作,避免二次开采,减少人为活动干扰,做好地表植被保护及水土涵养工作。
结语
我国资源种类丰富、分布广泛,部分矿产总量位居世界前列,但人均占有量很低。目前,我国的采矿企业因为经济、技术等一些原因,对矿产的开发利用与矿区生态环境的维护工作做得并不好,矿产开发中地质灾害频发,对矿区工作人员和周围居民的生命安全都造成极大威胁。我们必须加强对矿山地质灾害的重视,将防治结合起来,以防为本,将灾害事故扼杀于摇篮中。矿区企业在生产中,应强化采矿现场管理,提高员工的安全意识与环保意识,并不断提高矿产开采的技术水平,不断地进行理论、技术更新,有效地减少地质灾害的发生,促进矿山开采的可持续发展。
参考文献
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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.
[关键词]矿井 地质灾害 防治措施 勘查方法
[中图分类号] P694 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2015)-3-255-1
1矿山地质灾害及防护
1.1矿山地质灾害
矿山地质灾害又称矿井地质灾害、采矿地质灾害、矿区地质灾害等。在矿床开采活动中,因大量采掘井巷破坏和岩土体变形以及矿区地质、水文地质条件与自然环境发生严重变化,危害人类生命财产安全,破坏采矿工程设备和矿区资源环境,影响采矿生产的灾害。矿山地质灾害种类很多,发生在地面的主要有地面塌陷、地面沉降、地裂缝、滑坡、崩塌、泥石流、煤自燃等,发生在井下的主要有冒顶、片帮、突水、突泥、井下热害、矿震、岩爆、井下煤自燃、油气井管套损坏、矿坑水污染等。下面就以下几个方面着重进行介绍。
1.1.1地面塌陷
地面塌陷是指地表岩、土体在自然或人为因素作用下向下陷落,并在地面形成塌陷坑(洞)的一种动力地质现象,是我国最重要的地质灾害类型之一。地面塌陷灾害在金属矿山中出现较为普遍, 如镍矿、铅锌矿 、煤矿等。近年来, 金属矿山地表塌陷增长趋势明显, 造成塌陷的原因是采区不充填, 尤其在不明采区表现突出 。煤矿区的地面塌陷表现最为突出。华北、华东地区煤矿采空塌陷,每年平均为10.5万亩。地面塌陷,毁坏城乡各种建筑、交通设施和农田,威胁人民生命财产安全,影响经济建设,造成严重的经济损失。给矿山企业造成严重的经济损失的同时会给当地群众生活带来不便。
1.1.2矿井水灾害
掘进或采矿过程中当巷道揭穿导水断裂、富水溶洞、积水老窿,大量地下水突然涌入矿山井巷的现象。矿井突水一般来势凶猛,常会在短时间内淹没坑道,给矿山生产带来危害,造成人员伤亡。在富水的岩溶水充水的矿区及顶底板有较厚高压含水层分布的矿山区,在构造破碎的地段,常易发生矿井突水。当巷道底板下有间接充水层时,便会在地下水压力和矿山压力作用下,破坏底板隔水层,形成人工裂隙通道,导致下部高压地下水涌入井巷造成突水。但只要查明水文地质条件,采取措施,矿井突水是可以预防和治理的。
在煤矿区,由于煤层大面积开采,导致采空区面积不断扩大,采空区导水裂隙带和地面塌陷范围随之扩大,使地表水与地下水、矿坑水发生了直接联系,造成沙川径流大量渗漏、径流量明显减少。
1.1.3矿震
矿震是由矿山开采活动引发的地震灾害。根据矿震的形成原因,分为构造型矿震、塌陷型矿震、岩爆型矿震等不同的类型。与天然破坏性地震相比,矿震的能量均比较小,震级比较低,但震源浅,延续时间比较长,且都发生在矿区,所以有时也会对工程建筑和矿井设施造成一定危害。
1.1.4瓦斯爆炸
在通风不畅的开采区内瓦斯集聚引起爆炸。瓦斯爆炸产生的高温高压,促使爆源附近的气体以极大的速度向外冲击,造成人员伤亡,破坏巷道和器材设施,扬起大量煤尘并使之参与爆炸,产生更大的破坏力。
1.1.5地热灾害
地热是来自地球内部的一种能量资源。地球上火山喷出的熔岩温度高达1200℃~1300℃,天然温泉的温度大多在60 ℃以上,有的甚至高达100 ℃~140 ℃。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,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。
1.2矿区地质灾害防护措施
1.2.1加大地质灾害防治宣传力度
制定地质灾害防治宣传计划,充分采取各种形式,开展地质灾害的性质、危害以及防御的基本措施向公众宣传到位,增强公众的地质灾害防灾意识和自救、互救能力。
1.2.2加强开采防护
矿山设计应坚持效益与安全并重,注重在开采施工过程中的监测与预防。开采前做好前期勘探任务,取全取准地质资料。及时回填或采取有效方式处理采空区,消除灾害隐患。
2勘查方法
矿区地质灾害多出现在较深的地下, 要采取一些先进方法进行勘查, 常用的方法有水文地质勘探法、地球化学法、以及高密度电阻率法与瞬变电磁法在内的地球物理勘查方法。
2.1水文地质勘探
在矿产开发前,为了避免水害的发生,通常要进行水文地质勘查。其目的是查明区域水文地质条件,了解该调查地区地下水的埋藏、分布状况及补给、径流、排泄条件,为矿产开采方案制定提供全面的水文地质资料。
2.2地球化学勘探
地球化学异常成矿物质在矿床形成或解体过程中留下的,在各种天然物质的元素分布的正常模式或背景模式的基础上能够辨认出来的一切印迹,都可称为地球化学异常。地球化学勘查的目的一直是通过地球化学异常的线索来找寻矿床,地球化学勘查的应用正在逐步扩大,它不仅可用于找矿,还可为解决环境污染、农业、畜牧业、地方病以及各种地质问题提供有价值的资料。
2.3高密度电阻率法
高密度电阻率法(multi-electrode resistivity method)是把很多电极同时排列在测线上,通过对电极自动转换器的控制,实现电阻率法中各种不同装置、不同极距的自动组合,从而一次布极可测得多种装置、多种极距情况下多种视电阻率参数的方法。该检测方法的优点在于岩石对其导电性的影响不会很大,反而岩石能够起到更好的传导作用,对于采空区的地下水勘查的效果是最为明显的。
2.4瞬变电磁法
瞬变电磁法也称时间域电磁法(Time domain electromagnetic methods),简称TEM,它是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲磁场,在一次脉冲磁场间歇期间,利用线圈或接地电极观测二次涡流场的方法。简单地说,瞬变电磁法的基本原理就是电磁感应定律。衰减过程一般分为早、中和晚期。早期的电磁场相当于频率域中的高频成分,衰减快,趋肤深度小;而晚期成分则相当于频率域中的低频成分,衰减慢,趋肤深度大。
参考文献
[1]黄小军,张朋飞.矿山地质勘查与勘查灾害防治. 科技创新与应用.2014年9期.
[2]李毅,李蘅,张静.我国矿山地质灾害主要类型和勘查防治方法.矿产与地质.2004年01期.
关键词:矿山地质灾害;防治投资;多元化模式
矿产资源广泛的应用于我们的生产和生活当中,然而,矿产资源的过度开发,使得矿山环境的形式变得相当恶劣,笔者通过查阅相关资料统计了我国最近几年由于不规范的对矿山进行开采,导致土地的破坏面积增多,次生灾害频发,不仅造成了很多的人员伤亡及失踪,也对我国经济的发展产生了非常的影响,可见,研究矿山地质灾害防治的投资问题是十分必要的,我国应该建立一种多元化的投资融资模式,促进和谐社会的构建。
1、矿山地质灾害的种类及防治方法
矿山地质灾害的频发是由于人们采矿的过度与自然生态环境的恶化共同造
成的,矿山地质灾害首先表现为泥石流,这是由于矿山被覆的植物被大面积的破坏,使得岩石在雨水的冲刷下发生松动,久而久之就出现了降雨性的泥石流,这对于矿山生态环境的破坏以及人们的生命财产安全都造成了极大的威胁。其次,就是矿山附近地面的沉降甚至塌陷,这会严重的影响周围的农田灌溉与农民们的生活,尤其是在煤矿开采频繁的地区更为严重。最后,矿山地质灾害还包括崩塌,这是一种较为严重的岩土分崩现象,大块的岩石从高处落下,如果处理不当将会造成极为严重的后果。矿山地质灾害的防治方法可以通过合理的开采矿山,同时保护矿山的生态环境协同作用,对可能发生的地质灾害做好防护措施,在保证生态环境的基础上,有规划的开采,争取把矿山地质灾害降低到最小;严格的控制和登记采矿的单位,实行责任制度;加强对矿山地质灾害的预警与监督,可以使用先进的计算机网络技术进行实时监控;建立有效的风险评估系统,根据实际情况,采取综合的治理措施。
2、对我国矿山地质灾害防治投资方式的现状分析
2.1通过财政拨款方式
我国主要是通过财政拨款的形式来治理矿山地质灾害,政府投资达到将近百分之五十左右,而且,投资的金额正在逐渐的增加,对于矿山地质灾害的防治效果也有显著的提高,根据不完全统计,截至2009年末,共完成三峡库区地质灾害防治工程490处,其中崩塌、滑坡治理工程255处,库岸防护235段,搬迁避让两万余人;对255处地质灾害隐患点进行专业监测,在3053处隐患点建立了群测群防体系,并且,在南方部分地震多发区,也启动了将近两千处的重大地质灾害隐患点勘查,涉及人数93万余人;完成314处重大隐患点治理工程,保护人员21万余人;对1999处隐患点实施搬迁避让工程,搬迁人员14万余人。
2.2设立地质灾害防治专项资金
2009年,我国设立了特大型地质灾害防治专项资金,这项基金由中央财政投入,全年投入资金八亿元,成功避让地质灾害200多起,安全转移1.4万人,避免直接经济损失1.6亿元。
2.3通过保证金及银行贷款方式
保证金制度能够有效的约束矿山开采活动,由于国家向采矿负责人收取保证金就使得矿上地质灾害的防治与环境保护都有一定的保障,开采人员也会更加的规范操作,使得地质环境的治理有了极大的恢复,保证金制度已经在我国全面的展开了,并取得了较好的效果。另一种方式就是通过银行贷款,这主要是采矿企业进行融资的方式,但是,由于多种原因银行贷款比较困难,融资规模也没有显著的提高。
3、矿山地质灾害防治的多元化投资模式
从我国目前矿山地质灾害防治的现状可以得出我国主要是通过国家财政进行投资,这种方式过于单一,不能够适应经济大环境的发展,事实上,我国对于矿山开采的治理还存在很多的不足,应该建立多元化的矿山灾害治理模式,使得生态环境的恶化趋势得以遏制,接下来,本研究将介绍几种多元化的融资渠道。
3.1 发行国债渠道
国债的发行能够在很大程度上增加政府的财政收入,同时,对于矿山地质灾害的防治也有非常积极的作用,这就要求政府能够协调好用于矿山地质灾害治理的投资比例,不仅应该起到增强投资者信心的作用,还应该使得我国的经济处于平稳的发展态势,发行国债将是一种非常有效、适应社会经济发展的融资方式。
3.2 证券融资渠道
通过证券融资的渠道主要分为两个方面,一种是市政债券的融资,就是设立一种单独的融资形式用于矿山地质灾害的防治工作中,其优点在于没有税收,这就极大的吸引广大居民进行投资,或者利用银行信托机构使得用于矿山地质灾害防治的基金越来越多,然而,市政债券融资需要到期还付一定的利息,因此,这种方式还是具有一定的风险性,需要采取恰当的手段确保经济的可行性。另一方面就是企业债券,通过企业债券对矿山地质灾害防治进行投资是较为有效的途径,国内的各大企业通过发行证券,或者股票来实现融资,这样可以有效的防止矿山开采中不规范的操作行为,同时,还能够吸引大量的民营企业加入,不仅对企业的项目管理起到积极的作用,还提高了矿山地质灾害防治的工作效率,而且,企业通过发行债券使得闲散的资金得以最大化的利用,不仅提高了资金的使用效率,也在一定程度上减轻了企业的付息压力。
3.3发行矿山地质灾害防治彩票
彩票的发行可以极大的提高人民的兴趣,能够起到非常好的社会效益,同时,作为一种公益性的融资渠道,让人民认识到保护矿产资源的重要意义,这样就使得用于矿山地质灾害防治的投资金额得到保证。另一方面,就像中国体育彩票一样,矿山地质环境保护彩票能够极大的发挥其市场的作用机制,使得社会中的闲散资金得以集中有效的利用,我认为,矿山地质灾害防治彩票的发行将成为一种新型的融资方式,而且必将取得很好的发展,应该在全国各个地区展开试点,更为广泛的宣传与发行。
3.4建立适合我国矿山地质灾害防治的财政模式
适合我国国情的矿山地质灾害防治财政模式就是通过合理的税收政策来实现投资与融资,税收是环境经济政策的主要组成,我国通过对矿山地质灾害防治的成本进行核算,最大限度的提高税收政策带来的经济效益,做好能够以一种补的投资形式来激励社会各界人士对矿产资源保护的关注,强化矿山地质灾害的防治手段,可以通过借鉴西方发达国家的投资形式来寻找适合我国国情发展的有效融资渠道,美国对于废弃矿山的保护就是通过政府的帮助与建立修复基金来实现的,修复基金就是通过征收税金来优化矿山附近居民的生活环境,同时,也对矿山周围的生态环境造成一种良性的循环。可见,我国可以从一些经济较为发达的城市入手,通过建立财政税收政策,制定合理的税率来保证矿山地质灾害防治能够有充足的融资资金。
4、结语
综上所述,本研究对我国矿山地质灾害融资投资的现状进行了分析,并提出了多元化的投资模式,矿产资源的紧缺将会是我国面临的重大问题,因此,重视对于矿产资源的合理开采与生态环境的保护是至关重要的,我们应该坚持科学发展观,通过采取有效的、多元化的投资融资模式加强对矿山地质灾害防治工作的开展,同时,加强政府的监督与管理工作,统筹的规划,创新管理机制,坚持以人为本的战略方针,创建社会主义和谐社会,全面推进矿产资源开发与环境保护协调发展。
参考文献:
[1]徐步元.甘肃省矿山地质生态环境恢复治理对策研究[D]:[硕士论文].甘肃兰州大学,2008:33-34.
1 矿业开发与地质灾害
经济的快速发展加快了对矿产资源的需求与消耗,这也为矿产开采企业带来更大的发展机会。然而由于迅猛发展的中小型矿山疏于管理,加之小型矿山的开采方法和选矿工艺落后,大多无环保措施,加剧破坏矿区环境。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。严重制约了社会经济的可持续发展。
2 矿山地质灾害的防治措施
根据不同矿山的地质条件和地形特点及矿山的开发利用方案,以及灾点的分布特点划分不同层次的防治区,以便采取相应的防治措施。一般分为重点防治区、次重点防治区和一般防治区。
2.1 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。
2.2 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。
2.3 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。
3 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。
3.1 岩土体变形灾害。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。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。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。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。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。
3.2 矿体内因引起的灾害。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。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。
关键词:矿山;环境地质;地质灾害;防治
中图分类号:P62文献标识码: A
引言
地质环境和环境地质这两个词语,实际上有着极大的差异性,地质环境指的仅仅只是由相关物质构成的空间,而环境地质则研究的是人类活动对于地质环境所造成的影响,但研究对象同样是地质环境。在如今矿山企业大力发展生产的过程中,其对于自然所造成的破坏是极为明显的,由于时常采取一些不合理的开发,导致矿山人员本身的安全受到了巨大的威胁。而通过环境地质以及是地质灾害的关系研究,则能够掌握生产经营的活动强度合理性,避免带来严重后果。下文主要针对矿山环境地质以及地质灾害进行了分析。
一、矿山环境地质问题的主要特点
1、矿山环境地质问题
(1)生态破坏的主要表现为采矿疏干排水致使地
下水位下降,矿区水资源遭到破坏和河流断流等;尾矿、贫矿和废石等堆放,占用耕地;露天开矿,致使城市周围、旅游风景区的环境遭到破坏等。
(2)地质灾害。由于矿区剧烈的活动,导致矿区应力平衡系统遭到破坏,最终导致矿区成为应力变化最为集中的地区,从而引发各种地质灾害,比如滑坡、泥石流和地面沉降,及地面塌陷、地裂缝等。
(3)环境污染。环境污染表现为矿山废渣、废气和废水的排放,造成矿区的生态环境遭到破坏,煤矿、金属和非金属矿产中的酸性排水,未经达标便排放到河流、湖泊中,可能导致地下水、地表水和农作物等受到污染,最终导致人体食物链污染,危及人体健康。
2、矿山环境地质问题的特点
(1)问题的严重程度、类型等由于地域、矿产资源种类和开采方式的不同而不同。比如如果地下煤矿开采区发生地面塌陷、裂缝等,则平原地带可能出现积水,从而破坏农田,造成建筑物的破坏。比如陕北毛乌素沙地,由于地下水污染,土地沙漠化现象更为严重。
(2)由于问题为矿业活动诱发、产生和加剧,因此具有多次重发性特点。比如陕西潼关,由于弃渣任意堆放,先后两次发生较大的泥石流地质灾害,当前该问题依然严重。
(3)问题的类型多种多样,主要的表现形式包括滑坡、泥石流,还包括矿山地质灾害,比如尾矿库崩塌、采矿塌陷等,同时也包括大气环境污染,具有一定的危害性,且影响长期存在。此外,矿山地质环境质量受到国家法律政策的影响,具有可调控性。由于矿产资源的开发无法不对地质环境造成负面影响,所以必须做到有法可依。有法必依,严格执法等。
三、矿山地质环境问题防治的有效措施
1、采空区和矿山的地面沉陷问题治理
矿山地下采空区以及矿山疏干排水最终导致的地面沉陷、造成地裂缝问题,因为疏干排放地下水,最终将会改变其地下水流的原本自然渗流、地下水径流条件,因此水浮力逐渐消失,地下水的潜蚀作用也会使充填物逐渐流失掉,继而发展形成地质空洞,在矿山内部真空吸蚀力以及重力的共同作用下也可能会造成矿山塌陷,对矿山内部采空区的环境综合治理,主要就是为了预防和控制其地表残余沉陷问题的进一步发生。在此基础上可以采取的方法有4种:首先,矿山内部全部需要充填采空区内部的支撑覆岩,以最终能够彻底消除矿山的地基沉陷隐患。其次,矿山局部支撑覆岩或者是地面构筑物,需要减小其采空区空间的实际跨度,进一步防止出现顶板垮落的问题。现阶段常用的方法主要有注浆柱、井下砌墩柱以及大直径钻孔桩柱或者是直接运用桩基法等。再次,矿山注浆加固以及强化矿山内部采空区围岩的结构,能够充填采动覆岩的断裂带以及弯曲带岩的土体离层以及裂缝,使之最终可以形成一个刚度比较大、整体性能比较好的岩板支撑结构,使其可以更加有效地抵抗矿山老采空区塌陷进一步向上发展的问题,使矿山开采区地表只会产生比较均衡的沉陷问题,以确保矿山开采区地表构筑物的安全性。最后,采取必要预防措施。矿山自身释放老采空区的内部沉降潜力法,在矿山采空区地表并未利用之前,可以采取强制措施加速其矿山老采空区的活化以及覆岩沉陷速度,有效消除对矿山地表安全有比较大威胁的地下空洞结构。
2、矿山大量开采后泥石流的治理
矿山开采大量的矿产资源,将会为泥石流的出现提供大量松散固体杂质,可能会造成矿山结构的崩塌、滑坡以及泥石流等严重地质灾害现象的发生。开采矿山自身矿产资源以及修筑开采运输道路,这些均会对矿山的植被造成非常大的破坏,因此切坡不合理、废矿井陷落而引起的矿山地表崩塌等要素还可使沟内的土量急剧增加,使矿山地面的径流系数显著增加,因此洪峰流量也会随之增加,进入到雨季在地表山洪冲刷作用下,矿山表面大量的松散物质由雨水的浸润饱和液化之后而造成的过度充水而发生下滑,便形成了泥石流灾害。此种泥石流灾害也就被称为矿山泥石流灾害。在这方面的综合治理措施方面,应当在整体泥石流发生流域内,运用蓄水、拦土、拦水、排导以及造林等多种治理和防治措施。其上游宜采用蓄水以及引水隧洞等治理和预防措施。将其上游的清水水流科学引走,使该水流和松散堆积体能够脱离接触,以更好地避免泥石流灾害的真正形成;并且还可以修建拦挡坝,以拦截住形成泥石流体杂质的来源。在泥石流的中游,能够采用挡土墙结构或是土钉墙等防治措施,从而才能够防止泥石流体对于矿山表面道路农田以及房屋建筑的破坏力度。
3、尾矿的化学污染的治理
矿山中的废石、废土以及矸石固体废弃物被大量堆放,侵占了大量的矿山土地资源,最终将会造成矿山污染水土体被化工、黑色金属矿物质污染,其中尾矿总量要占到矿石总量的50%~80%。对于矿山中尾矿的综合运用和开采,第一就是矿山尾矿的能源利用与开发。事实上,尾矿作为一种高质量原料、材料已经得到一些颇为实际的利用。尾矿材料能够用作建筑工程材料,但把尾矿材料作为建筑施工材料时,还需要非常慎重的研究和考虑,因此要对尾矿中的化学成分进行全面、综合地研究与分析,查看分析其中是否存在着对人体健康不利的物质。运用尾矿作为矿山开采井下充填的作业材料,现阶段已经取得非常成功的作业经验,当前很多矿山开采都在应用。这导致矿山中尾矿资源的利用范围以及开采率大大地提高,这样就能够减少尾矿资源的堆存数量,同时又能够将尾矿这一宝贵的资源保存于地下,以便于今后重新进行开采和利用。
4、放射性矿山的环境治理
矿山中坑(井)口治理宜采用封堵坑口的措施,切断其污染源,使其可以更好地恢复矿山坑口原貌,抑制其中放射性物质向矿山周围的大气扩散;并且还需要杜绝污水外流的现象,这样就能够防止矿山附近人、畜误入以及地表水流入。对于其中的废石(渣)堆场还可以砌筑挡墙结构、排水沟结构进行稳定化、安全化处理,从而能够更好地防止废石发生下滑、流失,避免造成二次污染。
结束语
每一个矿山由于其自身的矿石类型、储存条件、开采形式、地质条件的不同,所以该矿山地质环境产生的破坏程度也各不同,因此对于矿山地质环境的综合治理方法、治理措施以及治理思路来说,还需要结合矿山自身的具体情况来确定。
参考文献
[1]王树江.矿山地质勘查方法研究[J].民营科技,2011(07).
关键词:矿山建设;水文地质灾害;防治
Abstract: our country's current energy structure still fossil fuels is given priority to, mineral mining is the main method for fossil energy, mining construction of security problems, not only endanger the miner's life, and endanger the safety of the state-owned assets, which must be relevant departments enough attention. Mine safety accidents, most of them are from the hydrological geological disaster, in the course of the construction of the mine, the mine hydrogeology comprehensive knowledge and understanding is very necessary, this paper mainly introduces the mining construction process is easy to appear the geological disaster type, and related control strategy, only supplies the reference.
Key words: mine construction; Hydrological geological disasters; control
中图分类号: TD1 文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)
我国采矿业的不断发展,为国家的经济进步提供着资源保障,随着现代化机械设备的广泛运用,我国的矿山在规模上和开采能力上都有了较大的突破,因为地壳运动及水文因素,矿山地质灾害是危害矿山安全的主要原因之一。作为采矿大国,我国的矿山开采环境也在不断恶化,近年来重大的地质灾害事件不断发生,更是为矿山的建设者敲响了警钟。
一、矿山的建设过程中容易出现地质灾害的原因
我国的经济建设发展迅速,对资源的需求量一直比较大,我国的矿产储量丰富,矿区的开采量也比较大,因为开采技术和开采方法的制约,矿山的建设过程中存在有较多问题,极易引发地质灾害。
在传统的矿山开采中,一般采取如图所示的开采方法,以一条斜井靠近矿体,然后在巷道内对矿产进行开采。在许多中小煤矿的矿区内,因缺乏专业的管理手段,或采用了不适宜的开采方法,一旦岩土变形,或者地下水位发生突然的变化,都会对作为唯一出口的斜井造成破坏,从而引起严重的地质灾害,危及到矿区的生产安全。在进行矿山开采之前,必须进行详细的地质勘测,做好相关的地质灾害的防治措施,为矿区建设的顺利进行提供保障。
二、矿山建设过程中容易出现的水文地质灾害类型
我国是地质灾害多发的国家,因地壳运动活跃本身就给矿山的建设和开采带来较多难题,在矿山的开采过程中,一旦不注意勘测水文地质环境,或者不进行有效的防护措施,发生地质灾害之后,矿井关闭和设备损毁会造成直接经济损失,也危及到井内进行开采作业的矿工的安全,矿山的建设过程中,容易出现的水文地质灾害,主要有以下几种:
(一)由地下水位的突然变化引起的地质灾害
在矿山的开采过程中,挖开的矿井接触到地下的蓄水溶洞或者暗河的可能性比较大,会导致地下水直接涌入巷道,也有可能是泥沙涌入巷道,遇到透水断层或者浅表的裂缝时,地表径流会带着一些沉积物进入巷道,这些水、泥沙和沉积物堵塞巷道会造成造成人员伤亡,掩埋作业机器,甚至会使矿山的发掘系统直接崩溃。这种自然灾害具有极强的突发性,一旦发生往往波及面较广,造成的后果也极为严重。
(二)由矿体内的易燃物质造成的地质灾害
矿体内可能含有易燃易爆的甲烷气体,随着矿井的深度的增加,矿井内部的温度也会在地热的影响下不断升高,含硫量也比较大,在这种恶劣条件下进行作业的矿工,本身就存在较大的健康隐患,一旦因为通风不良,易燃气体大量积聚之后发生爆炸,必然导致惨痛的后果。这种情况多见于煤矿,后果最为严重,但是具有较强的可预防性,在矿井的建设过程中做好日常的维护和管理工作,可以很大程度上避免灾害的发生。
(三)由岩土层变形引起的地质灾害
矿区在进行一段时间的开挖之后,已采空的矿体需要进行支撑,在一些埋藏较浅的矿区,会因为矿山采空而导致地面塌陷,如果不能对采完的矿体进行及时的回填和崩落,最终会引起大面积的塌方,造成严重的后果。矿井开挖造成的地面塌陷在浅表煤矿中普遍存在,会影响到地面的建筑物,会破坏耕地,给矿区周围居民的生产和生活带来较大的负面影响。因矿区的开发,需要对矿脉附近的岩石进行引爆,一旦事先的勘测数据不够准确,起爆点的选择出现偏差,致使岩石块发生破裂呈喷射状,会对矿井内执行作业任务的矿工造成人身伤害。
三、对矿山中可能发生的水文地质灾害采取有效的防治措施
不同地区的矿山因形成条件不同,有不同的水文地质特点,在防治地质灾害的措施上,也各不相同,但是针对地质灾害的主要类型,也可以采取相应的有效防治手段。
(一)施工之前进行全面的勘测
在矿山开挖之前,必须对斜井或竖井的位置进行全面的工程勘察,预测好斜井内的涌水量,以及周边的含水部分的水文地质构造,详细绘制地质平面的剖面图,并根据施工情况随时修订预测结果,按照严格的施工步骤进行施工,由上级主管单位进行规范验收。对勘测过程中已知的含水部分,要综合考虑其位置以及距离井巷的深度,提前进行导水工程的建造,在建造的过程中,根据涌水量以及工程要求采取合理的预防措施。对矿山的生产过程中可能出现的滑坡以及塌方,要及时对矿山周边的不稳定因素进行勘察,结合当地的气象水文情况,对恶劣天气条件下的滑坡和泥石流做好预防。
(二)做好防治工程的设计
在进行矿山的设计时,要考虑到可能发生的崩塌和滑坡现象,以及矿山附近的水文地质因素,结合危险事故的成因和发生特点,进行有针对性的设计方案,保证防治工程的工程质量。对易发生危险事故的重点区域,做好加固工作,避免因矿山开采导致的灾害复发现象;对矿上的边坡,要由专业的勘测人员进行及时的监控,注意相关参数的控制,一旦在开挖后出现变形,要有相应的应急预案。矿山在进行成产之前,必须由相关的专家进行安全评价,对防治工程进行规范化的验收,保证矿山的生产安全。
(三)施工中应该采取的工程防治措施
在矿山的开挖过程中,要实时地采取相应的工程防范措施。在矿区周围要做好雨季的排水,在周边设置合理的截洪沟,及时将矿区外部的积水排出,以免外部积水倒流入巷道造成事故;针对开采面的设计,要禁止从下部开挖形成伞檐,悬空的伞檐有可能崩塌形成事故,需要从上而下对矿体进行台阶状开采;在矿区内的巷道,一定要注意通风,随时监测巷道内的甲烷浓度,在超标状态下进行暂时性停工作业排除险情;在巷道内进行矿体爆破时,要注意爆破点的选择;在结束开采之后,及时清理巷道周围的危岩,同时在破碎面周围和高危地区设置警戒线,以避免人员损伤。
(四)施工中应该采取的生物防治措施
因爆破残留的粉尘较多,导致矿区周围也存在一定程度的空气污染,矿山的开采过程中,也难免会对矿区周围的生态环境造成一定程度的破坏,被破坏的生态环境又会直接危害到矿区的生产安全,以及周边居民的生产和生活,所以在矿山建设中应该注意对水文地质灾害采取生物防治措施。矿区开采的平台和弃土的堆放,为了避免矿井涌水所采用的防治措施,这些都会对当地原有的生态地貌,以及当地的大气降水和自然环境造成影响,在矿山周围要种植植被,主要引进乡土树种,经济实惠的速生植物可以有效发挥绿色植物的固土作用,达到防灾减灾的目的。
四、结语:
在矿山的建设过程中,因行业的特殊性,容易出现严重的水文地质灾害,为了保证矿工的生命安全以及矿区的资源安全,矿区的负责人必须端正态度,提高认识,成立由专业地质勘测人员组成的勘测部门,对矿区周围易于导致地质灾害的危险因素进行全面筛查,及时掌握矿山的安全运行状况,采取有效的防治措施,保证矿山的安全运行以及可持续发展。
参考资料:
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[2] 李继生.矿山工程地质灾害防治技术及预防措施[J].科技与生活,2011,(13).
[3] 秦定明.矿山地质灾害分析与防治[J].中国矿山工程,2009,(02).
[关键词]矿山地质灾害区;景观再生;晋华宫矿山公园
[中图分类号]X24 [文献标识码] A [文章编号] 1009 ― 2234(2016)12 ― 0052 ― 02
矿山地质灾害区的景观再生最早可以追溯到上世纪60年代,当时的大地艺术家Smithson Robert认为大地艺术最好的场所就是那些在采矿、工业和城市化过程中破坏的地区,认为艺术可以作为调和工业化与生态建设的手段,提出了将景观再生运用到矿业开发中〔1〕。1970年在美国大盐湖中因石油开采而污染的水面上建造了巨大的“螺旋型防波堤”,这个是矿区景观再生最早的例子。
结合生态学、管理学的诸多观点,我们认为,矿山地质灾害区的景观再生,是将生态恢复与景观重建相结合,在矿区工业遗迹的基础上,运用景观生态学思想,将原来场地的景观特质,充分挖掘出来,使矿山废弃地得以重新利用,塑造成独特的矿山废弃地景观,使其成为具有一定公共设施、一定规模自然生态和人文底蕴、秉承矿业景观特色的多重含义的城市公共空间〔2〕。矿山景观再生是一项集经济、生态和社会效益于一身的综合项目,矿山关闭区景观规划与恢复,不仅是维持矿区可持续发展的必然选择,也是最大限度提高景观资源,提高矿山生态功能的重要途径〔3〕。理想的景观再生必须恢复良好的自然生态系统,并尽可能的传承历史文化脉络,赋予新的景观以精神内涵和品质追求,这也是景观再生过程中应该重点考虑的问题。通过分析我们发现,已有矿区的景观再生多是与当地的旅游特色相配合的,这里结合大同的晋华宫国家矿山公园进行分析。
一、案例介绍
晋华宫矿位于山西省大同市区西12.5公里,109国道南侧,居大同煤田东北端,矿始建于1957年,1973年竣工,是一个多井口的大型矿井,由马武山井、晋华宫大井和南山井组成。其中,马武山井因资源枯竭已于1985年10月关闭,地面建筑设施已拆除,井口已封闭;南山井于2011年10月服务期满闭矿;晋华宫大井目前仍处于运营阶段。
晋华宫国家矿山公园是2005年由国土资源部批准的我国首批国家矿山公园之一,入选首批《国家矿山公园名录》。2010年,为了对关闭的南山井矿进行生态恢复治理,并配合云冈旅游区和大同市的生态建设,当地建设了晋华宫国家矿山公园。南山井矿关闭后,当地开展了大面积的矿区环境修复工程,共计拆除废旧建筑23300立方米,搬迁棚户区居民2100户,治理矸石山面积50亩,恢复治理塌陷区面积130亩,且治理效果显著。建成后的矿山公园占地面积36万平方米,由煤炭博物馆、工业遗址参观区、仰佛台、石头村、晋阳谭、井下探秘游、棚户区遗址区七大景气组成,整体概念突出营造“七大园区”。先前的工业广场形成了工业遗址区;煤矸石山经过治理形成了仰佛台景区,与云冈石窟交相呼应;矿井水处理后再利用,建设了晋阳潭湿地生态区;干旱少土的坡地改造成了经济林;煤炭博物馆、工业遗址、煤矸石探秘、餐饮住宿、矿工生活区、等工程项目在矿山公园内一应俱全。
这些举措,通过公园模式化的生态恢复治理,减少了污染,改善了当地的生态环境,谋求人与自然和谐发展;带动了旅游业的发展,增加了税收和就业岗位,创造了新的就业机会;改善了城市形象,提高了城市知名度。同时,将晋华宫国家矿山公园打造成国内外矿山工业遗产生态恢复示范基地,成大同市的一张名片,具有很好的经济、生态、科研和教育意义。
二、景观再生的历史契机
城市的定位和工业开发密切相关,晋华宫矿国家矿山公园的建设可以说是有很强的历史契机的。在相当长的时期内,大同市依据其自身优势,大力发展煤化工产业,成为了全国重要的煤炭生产基地。但这种模式是畸形的,是不可持续的。当地政府不断的探索发展,进行产业{整升级,提出了“文化名城、旅游名都、生态名邑和经济强市”的发展目标,开始了大力发展旅游业,使生态建设成为城市建设的重要部分。
晋华宫矿就坐落在云冈景区内,西边有北魏的云冈石窟,明代的戍边城堡,东边有康熙题字的佛字湾,辽金时期的观音堂,整个景区有十里河龙脉贯穿,旅游资源集聚效应明显。云冈石窟是大同市旅游业发展的龙头景区,1961年即被国务院列为首批国家重点文物保护单位,2001年又被联合国教科文组织收录进《世界文化遗产名录》,其本身的存在价值已经不仅仅是一个旅游景区可以形容的。但由于经济发展需要,云冈石窟周围煤矿林立,大量的粉尘煤灰及硫化物对其常年累月的腐蚀,采煤污水也对景区附近的十里河造成了严重污染,特别是石窟对面的晋华宫矿的两座大型煤研石山对其危害巨大。这两座煤研石山含硫量极高,且自燃未得到有效控制,有害气体大量排放,常常导致酸雨发生,在腐蚀文物古迹的同时还影响着景区内的环境质量。特别是在冬季的时候,由于当地居民多用煤火取暖做饭,云冈石窟内降尘和硫酸盐化速率要比夏季高出一倍以上。照此发展,若干年后石窟将不复存在。
2009年大同市政府提出对云冈石窟周边环境整治、建设云冈大景区的规划,要实现“文物保护与生态恢复的双赢”,这是建国以来围绕云冈石窟景区实施的最大工程。与云冈石窟仅一河之隔的晋华宫矿国家矿山公园的建设对世界文化遗产的保护有重要意义,矿山公园的建设规划便被纳入大同市旅游发展的总体规划。当然,晋华宫矿也有其得天独厚的发展条件,例如作为整个晋华宫国家矿山公园重要组成部分的南山煤研石山景区就有其独特的优势。它是晋华宫矿的南部高点,也是周围唯一能观云冈石窟全貌的位置点,与云冈石窟一河之隔,直线距离只有2千米左右,对公园的意义甚大。此外,南山地层属于典型的侏罗纪地层,在煤层处,可以清楚地看见煤炭呈带状分布,层理清晰,是考察大同侏罗纪煤层很好的现场资料,无论从地质考察还是从参观游览来看都有极高的价值。两大景区的建设,对于充分展示云冈石窟的“佛”文化和国家矿山公园的“煤”文化,多元推广当地旅游特色,打出组合拳,具有重要作用。
三、景观再生方法
城市矿山区涉及景观型态环境、生态环境、经济环境和社会环境,是城市环境系统中不可缺少的环节,更是矿业城市环境系统的重要组成部分。因此,对于矿山地质灾害区的生态恢复,仅仅着眼于矿山环境的复垦治理是远远不够的。景观再生以保护景观生态和恢复环境功能为前提,以发展旅游游憩业为其主要形式,是对该地区生态资源的整合再利用。不同于农业和林业等土地复垦的是,旅游游憩业是是一种无生物生产力的非经济活动,但是可以通过追求参与人员的满意程度来获得经济效益,并达到生态效益、经济效益和社会效益的统一。如徐州的贾汪矿区将塌陷区因地制宜地治理恢复为生态农业区、人工湿地、景观建设区、粉煤灰造林区等土地利用功能区,对矿区景观进行了重塑,在生态恢复治理中取得了显著成效〔4〕。
生态系统是相对同质的系统,景观则是异质的,总体来看,可以从以下两方面来进行景观再生。
(一)工业文化旅游
矿山地区工业文化旅游的发展,既是保持现有的工矿开采文化的一种方式,也是提高公众旅游热情的一种营销手段。
井工开采的开采巷道给人一种幽暗、深邃和神秘的感觉,且地下数百米结构复杂,景观奇特,许多游客想要一探究竟。大同晋华宫矿山公园依托晋华宫矿“煤都井下探秘游”项目,凭借罕见的侏罗纪煤层地质奇观,依靠悠久的采煤历史文化成功的打造了旅游特色。矿山生态博物馆的建设也是一种常见的景观再生方式。矿区景观再生的价值不仅在于其经济效益和生态效益,而且对社会公众还有教育意义和文化传承的历史意义,这也是矿山生态博物馆存在的最大意义。晋华宫矿山公园通过将矿山开采遗址改造成煤炭博物馆,吸引当地居民和游客亲生体验和参观,感受不同时期不同矿井的开采方式和作业工具,使人们产生震撼,凝聚感情,在物质空间中体会精神文化,使民众在切身感受工业文明的发展的同时,正确认识矿山开采所带来的危害。
(二)景观再生社会化
城市化进程中城市空间的不断拓展使得矿山与城市的关系日益密切,矿山地质灾害区的景观再生不能仅仅局限在矿山废弃地本身的范围内,而应当着眼于城市和区域,把局部地块的利用放到城市用地总体布局和空间结构中进行整体考虑,统筹安排,统一规划,在城市和煤矿废弃地两个层面制定不同尺度下的规划设计和控制要求,使景观再生尽可能的社会化〔5〕。当然,景观再生最好的情况是在保存既有的条件下出发,尽量利用矿区原有的景观元素和材料,而不是给这个地区附加很多新东西,不是努力掩饰这些破碎的景观,而是寻求对这些旧有的景观结构和要素的重新解释〔6〕。
在矿区景观再生的过程中,依靠工业和农业转型发展旅游业来增加经济收益是次要的,改善当地居民的生活环境,构建舒适的居住环境才是首位的。况且,并不是所有的矿区都适合发展旅游业,然而,对于矿山公园的建设是通用的。晋华宫矿山公园在建设中,并没有进行大刀阔斧的改变,最主要的是对原有的景观进行修饰改善,这样既可以保留原有的矿山开采痕迹,又能达到生态恢复治理目的。在景观再生的过程中,原有的矿山废墟可以适当保留、植被任其生长,作为生态教室供人参观;原有的废土废渣可作为某些豆科植物的生L介质;矿山建设中的废砖可以作为混凝土的部分材料;大量的铁质用品可以作为公园广场建设的装饰材料。对于矿区河道的建设治理也不必一蹴而就,可以将其保留在时间和空间中,让民众体会治理的过程。在河道治理中设置坡道和非水泥的地表,以方便雨水下渗,再汇集雨水引入河道,以达到河道自然洁净的目的,慢慢地使其变成能够浇灌周围植物的活水。
〔参 考 文 献〕
〔1〕张健.大地艺术研究〔D〕.博士论文,武汉大学,2011.
〔2〕刘福智.城市景观再生设计的理论及策略研究〔D〕.博士论文,西安建筑科技大学,2009.
〔3〕Zhang Jianjun,Fu Meichen,Hassani Ferri P,Zeng Hui,Geng Yuhuan,Bai Zhongke. Land use-based landscape planning and restoration in mine closure areas.〔J〕.Environmental Management,2011,475:
〔4〕徐嘉兴,李钢,陈国良,赵华,渠俊峰.土地复垦矿区的景观生态质量变化〔J〕. 农业工程学报,2013,(01):232-239+296.