海南某铁矿露天采场挂帮矿回采区及其地表环境地质研究

唐洪刚

摘要： 海南某铁矿露天采场挂帮矿（以下简称挂帮矿）随着采矿工作的持续进行，回采区及其地表（项目部所在地、项目部至挂帮矿的公路沿线和挂帮矿36米中段硐口附近）的环境地质条件不断恶化。其中，项目部至挂帮矿的公路的一段边坡已发生了较大规模垮塌，使其已永久不能再使用。随着回采区不断向地表发展，对露天采场挂帮矿回采区及其地表环境地质条件有进一步恶化的趋势，具体情况如下。

Abstract： As mining continuing， the environmental geology conditions become deteriorating in the area of mining recovery area and its surface of hanging wall ore （ hereinafter referred to as hanging wall ore ） in one iron mine open pit of Hainan. The specific environmental worsening area covered the location of project department， along the highway from the department to handing wall ore and near its cave mouth of the middle section in 36 meter， of which the slope of the section of the highway has collapsed on a large scale with the result that it cannot be used forever. With the continuous development of the mining area to the surface， the environment geology conditions of the study area show a trend toward further deterioration， and the specific conditions will be stated in this paper.

关键词： 回采区；环境地质；垮塌

Key words： mining recovery area；environmental geology；collapse

中图分类号：TD861 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）20-0178-03

1 项目部驻地的环境地质状况

项目部驻地环境地质状况主要受地质构造条件、原始地貌特征、大气降水及其排泄系统和挂帮矿回采所形成的陷落区等的影响。

①地质构造的影响：从1：2000的矿区地质图来看，有一走向北西-南东、倾向北东的断层穿过项目部驻地；在其东南方向约80-160米的范围内分布有四条断层（见图1）。受他们的影响， 驻地及其附近的岩体较破碎，且呈中-强风化程度，岩体质量整体属Ⅲ-Ⅴ类（见图2），稳定性较差。

②原始地貌特征：项目部驻地的原始地貌呈北低南高的沟谷地形（见图3），与当前完全不同，北部沟谷被后来挖掘风井的废石所填埋，因而项目部驻地北部的五栋板房地基稳定性非常差。

③挂帮矿回采爆破震动及其所形成的陷落区：项目部驻地位于挂帮矿30米分层回采区北东方向，标高215米，与爆破点最短水平距离67米，垂直高度185米，放大炮时震动强烈，已导致项目部地板大面积开裂（见图3中照片）；同时，按照该挂帮矿初步设计说明书中的陷落角63°测算，项目部驻地的南部已处于挂帮矿30米分层回采将形成的陷落区内（图4、图5）。

④大气降水及其排泄系统：海南岛属热带岛屿季风气候，受东北和西南季风的影响，常年暴雨和台风较多。项目部驻地的山洪排泄沟的排洪能力有限，再加之平时保养不善，常因杂物充填而阻塞沟渠（见图6）。同时，项目部驻地又处于相对低位（尤其是北部的五栋宿舍和库房），山洪暴发时，其所带泥沙填满排洪沟后，直接进入项目部驻地，通过裂缝侵蚀地基和冲刷北边渣堆边坡，易造成边坡的大面积塌陷。

⑤建议：通过对以上四个因素的分析，可得出项目部驻地已处在较危险区域内的结论，为此提出以下建议。

1）相关单位应尽早启动项目部驻地的搬迁程序。

2）暴雨天项目部驻地的员工宿舍禁止入住。

2 挂帮矿回采区及其地表环境地质状况

随着挂帮矿60米和45米分层回采工作的结束，其回采陷落区也就此形成。经过半年以上的回采爆破，回采区及其地表的环境地质条件不断恶化，已造成回采区地表出露的断层破碎带的严重垮塌（见图7中照片），究其原因为该区域内地质构造特别发育、回采爆破震动和风力与雨水的侵蝕所致，具体如下：

①地质构造发育：回采区域内，共发育有五条断层，且主要集中在北部（见图7）。除一条走向为北东-南西向外，其余四条均为北西-南东向。其中，走向为北东-南西的一条规模较大，且属压扭性，破碎带宽在5米左右，经定性测量其普氏硬度系数f=2-3，属较软岩，岩体的完整性属破碎，破碎带内见滴水现象，岩体属裂隙透水，弱透水层，岩体质量属Ⅳ类，已采用了钢轨架支护；其余四条断层规模属中等，破碎带的宽度约1.5米左右，属张扭性，对岩体的强度和完整性破坏不严重（见图8）。经定性测量其普氏硬度系数f=8-10，属坚硬岩，完整性属较破碎，破碎带内见滴水现象，属裂隙透水，弱透水层，岩体质量属Ⅲ类，破碎带已直接采用了锚网或喷砼支护。

②回采爆破震动对地表及其下一分层回采巷道稳定的影响：

1）地表：受露天开采的影响，回采区地表岩体的完整性由较完整变为了较破碎。由于裸露于大气中，其风化程度不断加深，岩体质量随之下降。随着回采爆破的进行，岩体中原有裂隙的贯通性和张开度不断增加（见图9），造成岩体的完整性进一步下降。再加上地表雨水的侵蚀作用，最终导致岩体在自身重力的作用下发生垮塌，尤其是断层破碎带（见图7中的照片）。

2）回采区：挂帮矿采用无底柱分段崩落法采矿，其爆破冲击力主要向分层水平方向和上方释放，下部回采区的矿体及围岩受影响不大。但爆破震动仍然会造成岩体原有裂隙的闭合程度、张开度和贯通性发生变化，尤其是回采区内几条断层破碎带的完整性将不断下降，造成原破碎带的支护方式与破碎带内岩体的质量逐渐失配，最终将出现新的安全隐患。

③风力和雨水的侵蚀作用：风力和雨水不仅加快了岩体的风化速度，造成岩体质量不断下降，而且还起到了地表裂隙上下盘围岩相互间滑动的“动力”和“润滑剂”（见图10）的作用，导致围岩垮塌的可能性大大增加。

④建议：通过对以上三个环境地质因素的分析，可得出回采区及其地表（尤其是地表）已出现了较大的安全隐患，为此建议如下：1）在36米分层硐口设置安全警示牌（目前尚未设置），设备和行人尽量远离露采坑边帮，在出现暴雨和台风等恶劣气象时，禁止行人和设备进出36米分层硐口。2）在30米和15米分层回采区靠近北西向边缘（见图8）巷道内的断层出露处设置安全警示牌（目前尚未设置）；禁止员工通过30米和15米分层与地表贯通的巷道进入地面；在出现暴雨和台风等恶劣气象时，禁止员工和设备在30米和15米分层回采区靠近北西向边缘（见图8）的巷道内出入。

3 结束语

实践证明，正因该调研报告及时提交给了该矿业主，在各方的督促下，项目部驻地及时进入了搬迁程序，避免了2016年七月中旬的大暴雨所带来的严重灾害——原项目部所在地发生了较大规模的垮塌。

参考文献：

[1]王金龙，王培涛，杨天鸿，于庆磊，任凤玉.黑山铁矿挂帮矿回采对西加固边坡岩体的扰动模式[J].金属矿山，2012（06）.

[2]程文文，宋卫东，张兴才，尹家国.高陡边坡下开采挂帮矿对滑体稳定性的影响[J].煤炭学报，2011（03）.

[3]康志强，李富平，李闻杰，南世卿.挂帮矿开采引起的残采边坡位移场分布规律[J].金属矿山，2009（12）.