矿山环境地质灾害问题与勘查方法研究

糟霖源

（甘肃省地质矿产勘查开发局第四地质矿产勘查院，甘肃 酒泉 735000）

随着经济的高速发展，自然资源在全球范围被广泛地开采。在我国，人们生产对资源的需求不断增多，其中，矿山资源开采幅度有增无减。长期以来，矿山的无节制开采占用了大量的耕地，引发了很多地面塌陷、山体开裂、岩石崩塌、泥石流和山体滑坡等严重的地质灾害[1]。矿山开采形成了大面积水污染、土地污染、空气污染等。因此，人们急需找到更科学的矿山地质勘查方法，以环境保护为建设原则，进行合理的资源开采活动。

1 矿山环境地质灾害问题及相应的防治措施

1.1 山体塌陷和崩塌

在采矿过程中，山体矿石逐渐减少的过程中，极易发生山体塌陷地质灾害。这是由于，在采矿过程中，矿工在地下把矿石采集出来，而矿石被采集到地面后直接被运输走。而不断地采矿，地下缺少矿石的部分将呈现架空状态，这时，地面与采矿区之间的顶板岩层就失去了采矿区矿层的支撑，这个空矿层区在重力的作用下，从而使地面表层下沉弯曲，产生拉应力[2]。这种应力随着矿石的开采挖掘，重力不断积累，一旦地表下岩石层无法承受其应力时，山体表层将产生裂纹，应力的不断加大将使地表层逐渐破裂，最终导致塌陷。在采矿中，山体塌陷范围将随着采矿面积的扩大而逐渐增大，因而，崩塌盆地就相继地出现了[3]。

除了地震、火山、暴雨、融雪、水源浸泡和冲刷等自然灾害引发的山体崩塌，人们采矿工作的开展，也是引发山体崩塌的主要原因。基于这些人为采矿条件，山体崩塌最容易出现的时机，则是在连续的长时间降雨之后，强烈地震或人工爆破以后，水库蓄水、引水或开挖边坡以后的一段时间。

在矿山作业中，为了避免塌陷、地面变形和沉降等灾害的扩张，一般将采取合理的预防和控制措施。地面减沉技术就是一项通过填充技术而实现的有效的预防山体塌陷和崩塌的措施。其利用的填充材料包括：砂、厂砂炉渣以及尾矿等材料。这种有效的填充措施，不仅能够减少地表沉降面积，同时也可以有效的避免水土流失、洪流等自然地质灾害。

1.2 泥石流

在矿区，泥石流地质灾害是较为常见的。一般情况下，在露天矿区进行采矿时，或者在采空区进行填充时，会用到大量的固体矿剥离物，在对山体浮土和岩石进行剥离后，地面的松散程度加大，这样情况下，如果遇到连续降水、暴雨等天气，松散的地表在雨水冲刷下，就可能形成泥石流。另外，采矿过程中，挖掘的废石未及时处理，留弃在矿山周围，随着雨水天气的到来，较容易形成地表积水和地下涌水情况，这时也十分容易导致泥石流的产生。同时，其造成了人员和设施的伤害也很难控制，严重的泥石流地质灾害也很可能使矿山报废。目前，矿区采取的关于泥石流地质灾害的治理方法，是通过在泥石流的形成、流通、堆积区，采取相应的治理工程，这些治理工程主要包括：蓄水、引水工程、拦挡、支护工程、排导、引渡工程、停淤工程和改土护坡工程等等。在实际的矿区开采中，这些治理工程能够起到有效的控制泥石流的发生和危害的作用。

1.3 山体滑坡

矿区施工中，山体滑坡也是一种较为常见的地质灾害，山体滑坡是由于采矿中，爆破堆积、采挖堆积而产生的大量坚硬岩石，由于暴雨降水天气、或长时间岩石层风化而导致岩体下落而形成的。同时，地质构造日积累月地发生移动，而形成岩石裂缝，导致岩石结构不稳而形成的崩落也是山体滑坡形成的原因之一。目前，针对山体滑坡的防治措施，主要是通过监测网点配合完成。这类监测网点有着专业的勘查队伍和勘查监测信息系统，能够对矿区山体地质灾害进行适应监控及预警。该类技术主要有：GIS技术、GPS技术、RS技术等等。

另外，关于山体滑坡的防治措施，还包括：对有水活动的边坡，布置排水构建物，以进行拦截疏导；在坡度较大的地方，砌筑石头墙进行护坡墙的搭建；利用植被种植，预防水土流失等等。

2 矿山环境地质勘查方法

（1）3S技术。3S技术是目前较为先进的集成的现代化信息技术。在地质勘查中，GPS监测技术应用需要结合人为勘查作业，才能发挥最大的功效，即：勘查人员对矿山进行坐标定位后，GPS技术通过该地区水文地质情况，能够对矿山资源的分布进行精准的判断。这种GPS定位监测技术被应用于矿区山体勘查，其对矿山塌陷范围能够起到准确判断的作用，同时，通过与GIS技术和RS技术的结合，其形成虚拟模型，在一定程度上提高了设计的工作效率。在利用3S技术勘查中，GIS技术主要的功效就是通过分析卫星采集的数据信息，输出准确的数据分析结果，在一定程度上提高了勘查的精准性。同时其无源工作模式，减小了实际电能消耗，为节约勘查成本助力。而RS技术，即遥感技术，是通过传感仪器，收集远距目标所辐射和反射的电磁波、红外线等信息，最终进行信息采集、分析处理和成像，实现对目标物体进行勘查和识别的作用。

（2）水文地质和岩土力学试验。目前，水文地质与岩土试验是常用的地质灾害调查方法。在调查中，水文地质测试主要包括：水质测试、浸出测试、浸泡测试，含水层吸附试验，含水层顶板渗透性试验，采矿诱导渗透率变化试验，矿石和固体废物中有毒有害元素的测试，土壤污染测试，溶质迁移和富集法测试等等。岩土力学试验主要包括：岩石物理性试验、岩石水理性质试验、岩石力学性质试验等等。其中，具体的试验项目包括：岩石渗透试验、岩石吸水性试验、膨胀性试验、土体物理性质试验、土力学试验（击实试验、固结试验、直接剪切试验）等等。这些试验可以对岩体质量、工程地质条件进行有效地分析，包括：边坡、地基和隧道围岩变形及稳定性的分析，从而为岩土工程设计、施工和地质灾害防治工程方案提供论证参数和依据。可见，水文地质和岩土力学试验的科学依据性较强，对于矿区开采这种需要改变地下水和地下岩石动力平衡的活动，这种勘查方法非常便于设计和施工的调整，对于避免出现重大的工程事故起到了重要作用。

3 结语

对矿山环境中的地质灾害问题的处理，应注重勘查工作的开展。勘查工作可以对灾害的发生起到积极的预防作用。目前，较为先进的常见的勘查方法：GPS技术、GIS技术、RS技术、水文地质与岩土力学试验等等，对避免矿区地质灾害的发生起到了积极的防治作用。未来，勘查方法将以自动化和智能化为发展方向，使勘查、预防和治理等一系列工作的效率得到进一步提升。