王海偉

河北省地礦局第三地質(zhì)大隊(duì) 河北 張家口 075000

現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步離不開對(duì)礦產(chǎn)資源的開發(fā)與利用，礦產(chǎn)資源是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的地基，同時(shí)是我國(guó)綜合國(guó)力提升的保障。但隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展與進(jìn)步，人們對(duì)礦產(chǎn)資源需求逐漸加大的同時(shí)，國(guó)家對(duì)礦產(chǎn)資源的開采缺少相應(yīng)的限制，導(dǎo)致煤礦開采無(wú)度，開采量和開采范圍不斷擴(kuò)大，大量不可再生的煤礦資源被開發(fā)，雖然滿足了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展所需，但對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了不可預(yù)計(jì)的破壞，造成一系列嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題以及地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)人們的生存環(huán)境造成威脅，不利于我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。為此，有關(guān)管理部門必須加強(qiáng)對(duì)礦山地質(zhì)災(zāi)害的重視，清楚了解地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生原因以及特點(diǎn)，并且制定一系列科學(xué)有效的地質(zhì)勘察策略，從而為煤礦的有序開采提供堅(jiān)實(shí)的保障[1]。

1 礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害及其特征

1.1 泥石流

泥石流是比較常見的地質(zhì)災(zāi)害之一，具有很大的破壞性，經(jīng)常出現(xiàn)在礦山環(huán)境中，但對(duì)泥石流的成因進(jìn)行深入分析后可以得知，泥石流也需要一定的條件才得以形成，可能導(dǎo)致泥石流形成的因素有如下幾點(diǎn)：

第一，礦山在不斷開采過(guò)程中，地質(zhì)中的固體物質(zhì)結(jié)構(gòu)逐漸變得松散，導(dǎo)致出現(xiàn)許多廢石廢土，特別是在露天煤礦中，不斷開采會(huì)導(dǎo)致大量廢石從山體上剝離，從而導(dǎo)致泥石流的產(chǎn)生。第二，礦山的開采一定會(huì)對(duì)礦山周遭植被造成破壞，植被被破壞后會(huì)導(dǎo)致地質(zhì)結(jié)構(gòu)改變，當(dāng)?shù)孛嬲w結(jié)構(gòu)被破壞后，會(huì)喪失原本對(duì)降水進(jìn)行調(diào)節(jié)的能力，導(dǎo)致降水匯流速度加快，時(shí)間縮短，導(dǎo)致在降水高峰期間的水流量加大，可能會(huì)對(duì)礦山中的廢石形成沖擊，最終造成泥石流等多樣地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生。第三，礦山的開采不僅會(huì)造成地面條件的改變，還會(huì)對(duì)整體地形造成影響，特別是開采過(guò)程中產(chǎn)生的大量碎石隨意堆積至地表，導(dǎo)致山體陡峭程度加大，最終導(dǎo)致泥石流災(zāi)害的發(fā)生[2]。對(duì)泥石流的治理策略也比較多樣化，可以通過(guò)工程治理、生物治理或二者相結(jié)合共同治理的方式，盡量減輕泥石流災(zāi)害對(duì)生態(tài)環(huán)境帶來(lái)的負(fù)面影響。

1.2 山體滑坡

山體滑坡也是礦山地質(zhì)災(zāi)害中的一種常見類型，導(dǎo)致山體滑坡出現(xiàn)的因素可以在大體上分為自然因素與人為因素兩種。自然因素中，暴雨天氣是比較容易誘發(fā)山體滑坡災(zāi)害的原因，山體滑坡是山體表面的堅(jiān)硬巖石由上至下滑落的過(guò)程，礦山開采會(huì)導(dǎo)致山體表面巖石層分裂，在長(zhǎng)期的風(fēng)雨侵蝕下出現(xiàn)風(fēng)化情況，形成軟硬程度上的差異，此時(shí)若出現(xiàn)暴雨、暴風(fēng)等天氣，會(huì)對(duì)原本能夠保持穩(wěn)定的山體表層巖石形成影響，導(dǎo)致巖石向下滑落，形成山體滑坡。另一方面，由于礦山地質(zhì)構(gòu)造會(huì)隨著時(shí)間的變化而產(chǎn)生改變，在礦山地質(zhì)改變的過(guò)程中，很多完整的巖石會(huì)產(chǎn)生破碎割裂，所形成的的破碎巖塊不具備足夠的穩(wěn)定性，會(huì)從山體上花落而造成山體滑坡。人為因素中，由于在開采之前未對(duì)相關(guān)地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行勘察，在不明確礦山地質(zhì)情況時(shí)就進(jìn)行挖坡腳作業(yè)，導(dǎo)致礦山山體的應(yīng)力出現(xiàn)改變，強(qiáng)大的應(yīng)力直接作用于礦山圍巖，圍巖內(nèi)部的能量平衡被破壞，大量彈性勢(shì)能迅速釋放，從而導(dǎo)致巖石大規(guī)模出現(xiàn)裂縫并破碎，出現(xiàn)山體滑坡災(zāi)害[3]。除此之外，開采人員在開采過(guò)程中未按照相應(yīng)規(guī)章制度進(jìn)行開采，出現(xiàn)違規(guī)采礦現(xiàn)象，也會(huì)積少成多導(dǎo)致山體滑坡問(wèn)題出現(xiàn)。

1.3 地表陷落

地表陷落災(zāi)害是礦區(qū)周邊較為普遍的地質(zhì)災(zāi)害之一，其產(chǎn)生原因如下：有關(guān)技術(shù)人員在礦山開采工作開展前，未對(duì)開采區(qū)域進(jìn)行全面深入的勘察與了解，在對(duì)礦山地質(zhì)構(gòu)造以及水文信息等情況缺乏掌握的條件下制定了開采計(jì)劃，導(dǎo)致開采計(jì)劃的科學(xué)性與合理性不強(qiáng)。若根據(jù)這樣的開采計(jì)劃進(jìn)行煤礦開采，則會(huì)導(dǎo)致在技術(shù)以及開采方式上存在不合理之處，進(jìn)而對(duì)礦區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)造成破壞，導(dǎo)致地質(zhì)區(qū)域出現(xiàn)大片采空區(qū)，采空區(qū)周圍的巖石通常不會(huì)被影響，但由于巖石存在重量，與采空區(qū)上層巖石共同作用下，會(huì)使下層的巖石產(chǎn)生彎曲或錯(cuò)位，并且采空區(qū)的巖體不具備足夠的承載能力，無(wú)法對(duì)上層結(jié)構(gòu)形成良好的支撐與承載，一旦外界作用力對(duì)上層巖石的作用力超過(guò)巖石所能夠承受應(yīng)力的限制，則會(huì)導(dǎo)致頂層巖石破裂甚至崩塌，也就是地表陷落的地質(zhì)災(zāi)害。地表陷落災(zāi)害的產(chǎn)生會(huì)形成一片面積大小不等的盆地，會(huì)對(duì)礦山周圍的建筑結(jié)構(gòu)造成影響，同時(shí)對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞[4]。若采礦工作人員未意識(shí)到采空區(qū)可能誘發(fā)的地表陷落問(wèn)題，進(jìn)入礦井開展采礦作業(yè)，陷落事故發(fā)生時(shí)很可能造成人員傷亡。為此，技術(shù)人員應(yīng)全面勘察礦區(qū)地質(zhì)信息，對(duì)礦區(qū)地質(zhì)情況有全面了解與掌握，從而制定完善合理的開采技術(shù)，避免危害采礦人員的人身安全，保障煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2 礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害誘發(fā)因素

2.1 疏干排水

疏干排水是煤礦開采過(guò)程中的重要工作內(nèi)容之一，但疏干排水工作很容易導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生。疏干排水指的是在煤礦開采前，工作人員必須結(jié)合采礦工作的要求，對(duì)采礦區(qū)域的地下水進(jìn)行疏導(dǎo)排干，若排水困難還需要采用深降強(qiáng)排等方案，做好采礦前期的準(zhǔn)備工作。但由于地質(zhì)因素的影響，我國(guó)絕大多數(shù)煤礦的上覆層以及下伏層均有石灰?guī)r組成，石灰?guī)r結(jié)構(gòu)中富含大量水分，在采礦工作的不斷推進(jìn)過(guò)程中，會(huì)由于水壓值不同而產(chǎn)生較大的水頭差[5]。此時(shí)，煤層中受到較大壓力，若壓力積攢到一定程度時(shí)，會(huì)導(dǎo)致礦井中巖石出現(xiàn)崩塌。與此同時(shí)，礦井巖石的崩塌會(huì)導(dǎo)致工作面破裂，從而使大量地下水突然涌入礦井，形成礦井突水災(zāi)害，對(duì)礦井中人員的生命財(cái)產(chǎn)造成威脅。此類問(wèn)題不僅在煤層中比較易發(fā)，在其他巖體中也是常見現(xiàn)象。疏干排水的過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致大量巖溶充水礦區(qū)的出現(xiàn)，造成地表塌陷，對(duì)周邊建筑的穩(wěn)定性產(chǎn)生印象，甚至出現(xiàn)裂縫或損壞。

2.2 其他因素

除上述疏干排水因素外，還存在部分其他因素同樣會(huì)誘發(fā)礦山地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生。如隨著采礦工作的深度不斷增加，開采地點(diǎn)的地應(yīng)力會(huì)不斷發(fā)生變化，導(dǎo)致上部礦層或巖石層出現(xiàn)塌落，或在開采深處的臨空巖體中所積累的應(yīng)變力突然爆發(fā)而崩落，導(dǎo)致巖爆現(xiàn)象出現(xiàn)。這些問(wèn)題都屬于嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題，會(huì)直接影響采礦工作的安全性。并且即使對(duì)地質(zhì)信息進(jìn)行勘察也無(wú)法完全避免這類災(zāi)害的出現(xiàn)，只能利用相應(yīng)的措施降低此類災(zāi)害的影響范圍，減少影響程度。此外，隨著采礦工作不斷發(fā)展，礦井中存在數(shù)量眾多的采空區(qū)，若在采礦工作完成后未進(jìn)行采空區(qū)處理，會(huì)導(dǎo)致大量廢土、廢料、廢水無(wú)處可排，造成嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境破壞。

3 礦山地質(zhì)災(zāi)害的勘察策略分析

3.1 3S技術(shù)

3S技術(shù)包括GPS技術(shù)、RS技術(shù)以及GIS技術(shù)，是科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展而帶來(lái)的勘察技術(shù)，將這一技術(shù)在礦山地質(zhì)災(zāi)害勘查中應(yīng)用，能夠大大提高勘察結(jié)果的直觀性，幫助有關(guān)技術(shù)人員更快預(yù)見到礦山中可能出現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題，并進(jìn)行災(zāi)害治理。其中GPS技術(shù)也就是全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，將新型GPS技術(shù)與導(dǎo)航技術(shù)和通訊技術(shù)相結(jié)合從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量。RS技術(shù)就是遙感技術(shù)，通過(guò)在高空或外層空間中接受地表地理信息的電磁波，并給將其傳輸至地面進(jìn)行處理，可以快速對(duì)地面進(jìn)行掃描以及測(cè)繪。許多礦山地質(zhì)災(zāi)害均是由于礦山表層地質(zhì)結(jié)構(gòu)變化而引起的，因此運(yùn)用RS技術(shù)可以綜合分析礦山區(qū)域的礦體樣本，從而了解礦產(chǎn)資源分布以及地質(zhì)情況，避免出現(xiàn)盲目開采的情況。GIS也就是地理信息系統(tǒng)，是多種技術(shù)的集合，可以對(duì)地質(zhì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、計(jì)算、分析、建模。將3S技術(shù)運(yùn)用至礦山地質(zhì)災(zāi)害勘察中，可以大大提高勘察結(jié)果的精準(zhǔn)度，使勘察工作的效率得到全民提高，便于工作人員隨時(shí)掌握礦山環(huán)境地質(zhì)情況，在分析后制定正確的決策，使礦山地質(zhì)勘查工作更加具備科學(xué)性依據(jù)。此外，3S技術(shù)可以監(jiān)測(cè)礦山區(qū)域天氣情況，在暴風(fēng)、暴雨等惡劣天氣出現(xiàn)前提前進(jìn)行預(yù)警，加強(qiáng)采礦工作的安全管理，還能對(duì)礦山周圍的生態(tài)環(huán)境情況進(jìn)行勘察，避免由于煤礦開采所造成的嚴(yán)重環(huán)境污染，提高后續(xù)環(huán)境治理工作的效率。

3.2 水文地質(zhì)與巖土力學(xué)測(cè)試

水文地質(zhì)與巖石力學(xué)測(cè)試是對(duì)礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害的勘察中最為普遍使用的方法，水文地質(zhì)測(cè)試中主要包括對(duì)礦山地質(zhì)中的水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)、淋濾模擬實(shí)驗(yàn)、含水層滲透測(cè)試以及有害物質(zhì)檢測(cè)等等。而巖土力學(xué)測(cè)試中主要包括原位力學(xué)測(cè)試以及礦山巖石物理性質(zhì)的檢測(cè)。在水文地質(zhì)與巖石力學(xué)測(cè)試的開展過(guò)程中，需要嚴(yán)格遵循相關(guān)測(cè)試要求，從而加強(qiáng)礦山環(huán)境地質(zhì)信息判斷的準(zhǔn)確性。技術(shù)人員可以結(jié)合測(cè)試結(jié)果對(duì)礦山環(huán)境中的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬，若其結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，則地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生率相對(duì)較低，若結(jié)構(gòu)中存在的不穩(wěn)定因素較多，則比較容易產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害。因此，根據(jù)礦山開采的實(shí)際情況，定期對(duì)水文地質(zhì)與巖石力學(xué)進(jìn)行測(cè)試，有利于對(duì)礦山環(huán)境地質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性判斷，及時(shí)對(duì)可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行預(yù)防，從而減少地質(zhì)災(zāi)害為煤礦企業(yè)帶倆的損失，推動(dòng)煤礦順利開采。

3.3 礦體物探勘察

近年來(lái)不斷發(fā)展與創(chuàng)新的物探勘察技術(shù)也能夠在礦山地質(zhì)勘察中得到看良好應(yīng)用，許多企業(yè)已經(jīng)引入物探勘察技術(shù)，并且在對(duì)其實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中取得了較高的勘察成效。現(xiàn)階段礦山物探勘察中所主要使用的方法有以下幾種：第一，電法勘探技術(shù)，主要對(duì)巖石的導(dǎo)電性等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)并對(duì)比，結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造的規(guī)律進(jìn)行相應(yīng)的判斷，從而確定礦體結(jié)構(gòu)的具體情況。電法勘探技術(shù)通過(guò)檢測(cè)巖石中的電阻率，及時(shí)發(fā)現(xiàn)磁場(chǎng)異常等現(xiàn)象，在深度檢測(cè)后確定礦體的深度以及走勢(shì)等信息[6]。第二，磁法勘探技術(shù)，通過(guò)對(duì)巖石的磁性進(jìn)行檢測(cè)并對(duì)比，從而判斷碳層中所中存在的礦物信息，這是由于不同礦石的成分、密度存在差異，導(dǎo)致不同礦體產(chǎn)生不同的磁場(chǎng)，對(duì)這種差異性進(jìn)行運(yùn)用，能夠有效檢測(cè)出地質(zhì)中的不同礦產(chǎn)。第三，重力法勘探技術(shù)，這種方法通過(guò)對(duì)巖石、礦物、土壤的密度進(jìn)行檢測(cè)，從而分析出不同類型礦物之間的重力振動(dòng)差異，加以分析后可以準(zhǔn)確判斷礦體的位置和深度，明確該區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造。應(yīng)用物探勘察技術(shù)，可以有效確定礦山的煤礦分布與地質(zhì)信息，從而對(duì)可能產(chǎn)生的地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題進(jìn)行規(guī)避，提高煤礦開采的效率以及安全性。

3.4 其他方法

隨著近年來(lái)科學(xué)技術(shù)不斷創(chuàng)新與發(fā)展，人們逐漸意識(shí)到煤礦資源對(duì)國(guó)家發(fā)展不可替代的重要作用，也對(duì)礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題給予了高度的重視，許多礦山地質(zhì)災(zāi)害勘察策略應(yīng)運(yùn)而生，并且出現(xiàn)一系列預(yù)防方法，除上述幾種常見勘察策略外，還有地球化學(xué)勘查法、淺層反射法等等。地球化學(xué)勘查法可以對(duì)礦山周邊的生態(tài)環(huán)境污染情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在發(fā)現(xiàn)污染情況后及時(shí)查明污染原因、污染源頭以及污染機(jī)制，對(duì)礦山周邊生態(tài)環(huán)境的保護(hù)發(fā)揮重要作用。淺層反射法能夠?qū)⒌刭|(zhì)中不同層次截面的起伏直觀展示出來(lái)，滿足技術(shù)人員對(duì)礦山深層地質(zhì)中的隱蔽斷層結(jié)構(gòu)進(jìn)行勘察的需求，從而使技術(shù)人員對(duì)礦山采空區(qū)的判斷更為準(zhǔn)確，避免由于礦山采空區(qū)陷落或崩塌而造成的安全事故，保障煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

4 加強(qiáng)對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)的建議

做好礦山地質(zhì)環(huán)境對(duì)提升礦山地質(zhì)資源的利用率具有重要的作用，所以我國(guó)必須采取措施保護(hù)礦山地質(zhì)環(huán)境。首先，我國(guó)要加強(qiáng)對(duì)礦山地質(zhì)勘察隊(duì)伍的建設(shè)，礦山地質(zhì)勘察是一項(xiàng)十分艱巨的任務(wù)，礦山地質(zhì)勘察人員在工作中會(huì)存在眾多的安全隱患，同時(shí)需要礦山地質(zhì)勘察人員需要掌握工程學(xué)、地質(zhì)學(xué)等相關(guān)知識(shí)，所以我國(guó)要加強(qiáng)礦山地質(zhì)勘察隊(duì)伍建設(shè)工作，加強(qiáng)教育培訓(xùn)，提升礦山地質(zhì)勘察隊(duì)伍的整體素質(zhì)，促使其做好礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)。其次，我國(guó)法律部門要不斷建立健全礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)法律法規(guī)。制度是一切工作順利進(jìn)行的重要保障，沒(méi)有制度就沒(méi)有約束，對(duì)于礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)來(lái)說(shuō)也是如此，法律部門必須制定更為完善的制度保障，這樣才能夠盡可能克服地質(zhì)災(zāi)害對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境所到來(lái)的影響。最后，要健全獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制。在對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行保護(hù)中，對(duì)于采用新技術(shù)和新工藝的施工單位和企業(yè)要進(jìn)行一定的獎(jiǎng)勵(lì)，樹立良好的榜樣形象，鼓勵(lì)更多的施工單位采用新技術(shù)和新工藝開展施工作業(yè)，降低對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境的破壞。保護(hù)礦山地質(zhì)環(huán)境是人們義不容辭的責(zé)任和義務(wù)，我國(guó)各個(gè)部門必須聯(lián)起手來(lái)，形成一股合力，共同為礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)工作貢獻(xiàn)自己的力量，提升對(duì)礦山資源的利用程度和水平。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文首先對(duì)常見的礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害及其特征進(jìn)行了簡(jiǎn)述，介紹了幾種煤礦開采過(guò)程中比較常見的礦山地質(zhì)災(zāi)害，然后分析了可能誘發(fā)這些礦山環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的因素，最后提出幾點(diǎn)礦山地質(zhì)災(zāi)害的勘察策略，以期為相關(guān)行業(yè)工作者形成參考，加強(qiáng)煤礦企業(yè)開采前對(duì)于礦山環(huán)境地質(zhì)的了解，利用科學(xué)有效的勘察手段，取得準(zhǔn)確度較高的勘察數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析后制定完善的采礦計(jì)劃，避免盲目開采而造成地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，提高煤礦企業(yè)的開采效率與質(zhì)量，促進(jìn)我國(guó)礦業(yè)得到長(zhǎng)足、穩(wěn)定的發(fā)展。