矿山地质灾害防治浅析

1、毕 业 论 文 矿山地质灾害防治 学生姓名： 姜应先 专 业： 采矿工程 2015年7月山东理工2013届毕业论文矿山地质灾害防治浅析摘要：随着我国新一轮的经济快速发展，矿山资源需求量的增加将加速矿产业的发展，显著加大对环境的压力。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。据统计，目前，我国各类大中型矿山已达9 000余座，资源开采规模居世界第3位。矿业的发展为我国的经济发展做出了巨大的贡献。由于矿产资源开采是迄今最大规模改变地球表面景观和破坏地表生态系统的有组织的人类活动，加上市场经济的冲击、粗放式的经营生产、采矿技术与设备落后、安全环保意识的淡化、政策不规范等原因，导

2、致矿山地质灾害隐患日益增多，环境逐步恶化。有关统计显示，我国每年因地质灾害造成的直接损失达300亿元，严重制约着矿山企业的可持续发展。因此，如何规范、合理、有效、安全、环保的开采和利用资源，促进矿山企业和地方经济的可持续发展，成为业内人士日益关注的问题。矿山地质灾害是指由于人类采矿生产活动而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. 煤矿环境地质灾害影响到方方面面，如从矿工伤亡到对矿区群众心理影响；从直接经济损失到对间接经济损失的影响：从灾害本身到对矿区环境质量的影响；从地质灾害到对矿区群众关系的影响；从煤矿经济损夫到对本地区经济发展的影响等。由于其影响的多方面性，故

3、对煤矿环境地质灾害的防治，影响到本地区的社会效益、经济效益和环境效益。根据灾害的空间分布和成因关系，矿山地质灾害主要有岩土体变形灾害、地下水位改变引起的灾害和矿体内因引起的灾害等三大类型，对这些类型及其亚类型进行了论述。并阐述了对于矿山地质灾害的防治措施的建议。关键词：矿山，地质灾害，滑坡，崩塌，泥石流，矿山地质灾害的防治措施Mine geology hazard prevention analysed Abstract：The mine geology disaster is because the human mining production activities and hair of

4、 a kind of damage geological environment, life-threatening property safety and bring great economic losses of mine disasters. Coal mine environment geology disaster affect aspects, such as from the miners of mining area to the casualties psychological effect; Direct economic losses from the indirect

5、 economic loss of influence: from the disaster itself to the influence on the quality of the mining area environment; From geological hazard to the influence of the relationship of mining area; From coal mine economic loss region Cardiff to influence on the development of the economy. Due to the inf

6、luence in many aspects, so the coal mine environment geology calamity prevention and control, the influence to the region of social benefit, economic benefits and environmental benefits. According to the disaster of the space distribution and genetic relationship, the mine geology disaster mainly in

7、 geotechnical engineering deformation disasters, underground water level caused by disasters and ore body changes caused by the internal cause disasters three types, and the type of these types are discussed in this paper. And explains the mine geology disaster for the measures of prevention advice.

8、Keywords：Mine, geological disasters, landslide, collapse, debris flow, the mine geology disaster prevention and control measures 山东理工2013届毕业论文1 引言我国是地质灾害的多发国家之一，地质灾害种类多、分布广、影响大、造成损失严重。矿山地质灾害是地质灾害的一个分支，是人类开采矿山而直接诱发的人为地质灾害。矿山地质灾害是由于矿山开采的深入使得地质环境，自然环境遭到了严重的破坏而引起的一系列灾害：如地震、滑坡、崩塌、泥石流、地面沉陷、地下水位下降和水质恶化。农田水

9、土化学污染和土壤盐渍化，沙漠化及各类矿山地质灾害。给国家带来了严重经济损失，所以矿山地质灾害的预防与治理便提上了议事日程。由于我国是采矿大国，开采技术和设备相对落后，导致矿山开采环境不断恶化。近年来，重大地质灾害明显上升。1.1 矿业开发与地质灾害经济的快速发展加快了对矿物的需求与消耗，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

10、社会经济的可持续发展。2 矿山地质灾害的主要类型矿山地质灾害按照灾害发生的时间快慢可将其分为俩类一类为突变性地质灾害，如地震、泥石流、坍塌、滑坡、水土流失等：另一类为缓变性地质灾害，如沙漠化荒漠化、地面的沉降等。矿山地质灾害是指由于自然地质作用和人为地质作用使矿山生态地质环境恶化，并造成人类生命财产损失或人类赖以生存的资源、环境严重破坏的灾害事件。有人认为矿山地质灾害是由于人类开采矿山而直接诱发的人为地质灾害。国土资源部按致灾地质作用的性质和发生处所进行划分，将地质灾害分为12类、48种，矿山地质灾害为地质灾害的一个分支。目前我国矿山存在种类多，分布广，影响大，潜在灾害隐患突出等特点，并且存在

11、上升的趋势，给人民生命财产安全带来很大的威胁。矿山开采引起的主要地质灾害类型包括：冒顶片帮、深部岩爆、采空区垮塌和地表塌陷、井下突水、崩塌滑坡、地下水破坏、矿震等。2.1 滑坡、崩塌、泥石流灾害在采山开采过程中，地下岩石的应力发生改变，以前的岩石应力均衡被破坏，以及矿石废渣的乱堆乱放，易造成边坡的不稳固，在外力诱发下，极易产生滑坡、崩塌及泥石流灾害。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

12、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。崩塌、滑坡是露天矿山最常见的工程地质灾害。它也是发生频度最高、对露天矿山安全影响最大的灾害。崩塌、滑坡主要分为几个方面：为采空区山体滑坡，主要是由于超量开采而引起；为露天

13、采矿场边坡失稳；为排土场、堆渣场边坡失稳，或者尾矿坝垮塌。崩塌、滑坡的产生与特定的自然环境、工程地质条件等密切相关，对于矿山而言，主要是由于采矿活动的影响。1996年5月31日和6月3日，云南省元阳老金山金矿群采区接连发生两次滑坡，造成近400人死亡，直接经济损失1.4亿元。2009年5月在重庆地质灾害大排查活动中，重庆永川煤矿矸石山被列为地质灾害隐患点，必须限期予以排除，该矸石山高约430 m，通过降低矸石山高度，削坡减荷，同时在矸石山周围建立3个大型砖厂，对矸石山予以消耗，最终隐患得以排除。湖南柿竹园多金属矿的尾矿库倒塌，形成矿渣碎石流，使沿途3乡2镇的94个村民小组受灾，冲毁房屋39栋，

14、计17 810 m2；淹没房屋27栋，计8100 m2；冲垮3座桥梁。矿区内49人死亡，矿区直接经济损失达 l300万元。2.1.3 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。2.1.4 采矿诱发地震我国许多矿山出现采矿所诱发的地震，这已成为矿山主要环境问题之一。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。2.2 土地荒漠化土地的荒漠化和沙漠化的形成是一个漫长的过程，区内地下水的过度开采造成水资源的减少，河流的干涸，植被的消失是其产生的主要原因。但矿山的不

15、合理开采也是一个不容忽视的问题。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，破坏了周围的生态环境，最终使矿区土地石化和沙化。2.2.1 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 其它2.3.1 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。井下

16、突水主要由含水层引起，在违规操作或者非正常开采条件下，遇到积水巷道或采空区、溶洞、地下暗河等含水体，容易引起隔离岩层失稳，从而引起灾害。尤其是在水体下采矿，应经过专门论证以及采取专门的防治措施。另外，矿坑突水往往水文地质条件复杂，存在软弱破碎带及断裂构造，造成顶、底板的稳定性差。矿坑突水往往具有突发性强、规模大、造成的破坏大、恢复生产难度大等特点。据统计，近30年来，我国煤矿突水，淹没全矿井58次，部分淹井64次，造成经济损失达27亿元。由于突水的威胁，我国煤炭矿床约有150亿t储量不能开发利用。2.3.2 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

17、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。2.3.3 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。 2.3.4 地热随

18、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。2.3.5冒顶片帮冒顶灾害事故最为普遍，包括岩层脱落、块体冒落、不良地层塌落，以及由于采矿和地质结构引起的各种垮塌。特别是矿岩稳定性差的难采矿体及软弱夹层，易发生较大规模的垮落，引起采场和巷道冒顶事故。冒顶片帮常常无明显前兆特征，具突发性，发生频度高，难以防范，是矿山生产安全的主要危害 。2.3.6地下水位下降 无论是露天开采矿山或是地下开采矿山，都需不同程度地疏干排水。疏干排水容易引起地下水位下降，形成大的疏排漏

19、斗，引起地下、地表水系破坏，地表蓄水能力下降，农田干枯，水井干涸。地下水位下降带来的危害将很难恢复，对于岩溶充水矿床，高强度的矿山疏干排水容易引起岩溶塌陷，给附近居民生产生活带来很大的影响。以广西泗顶矿区为例，由于历史上大范围的疏干排水，造成整个矿区塌陷1000多处，20世纪90年代就达600多处，规模大者直径可达3050 m，深度可达10 m；规模较小者直径多在23 m，深度多在23 m。导致附近房屋建筑等被毁，邻近农田毁坏，水井干涸，最后造成整个泗顶镇不得不整体搬迁。 3 矿山地质灾害发生的原因矿山地质灾害发生的原因，可归纳为两种，一种是客观上的原因，一种是主观上的原因。3.1 客观原因目

20、前由于科学技术发展程度，采矿活动仅是在地球表面和岩石圈范围内进行的。以后科技发展了到月球和其它星球采矿就另当别论了。采矿前的地球表面和岩石圈是平衡的。采矿过程，从地壳内部挖出了极为巨大量的矿石和岩石。诚然，不论采矿的手段是钻采、坑采，还是露天开采，还是液采，实际上都是肢解地壳的机体，都是从地壳“机体”中挖“肉”，“肉”挖出后，留下千疮百孔的空洞。这就使本来呈自然平衡的地壳，出现了新的不平衡和不谐调, 导致了地壳物质的不稳固性。这是诱发矿山地质灾害的本质原因。采矿特别是地下采矿必须要排净矿坑下积水和处理地层漏水，这又造成地下水的不平衡，进而导致地层的不平衡性和不稳定性。在采矿过程中，如果不按科学

21、手段进行，滥采乱挖，必然会导致矿坑突水，冒顶，偏帮，瓦斯爆炸等灾害的发生.矿业活动不仅是采矿过程，而且也包括选矿和冶炼加工。采矿，尤其是选矿和冶炼不可避免的要用水和火来处理。因此，矿业过程，必然产生三废，即废气、废水和废渣。三废的排放和堆积，对周围环境，对周围农田、森林、草地、湿地，对地表水和地下水，对人类的健康都造成极大的危害，从而也加剧了地壳的不稳定性。 3.2 主观原因相当长时期以来，地方和民营小煤矿等如雨后春笋般发展，它们与国营大矿山争夺资源或单独或寄生于国营大矿山之上，每个小矿山在大矿山上挖一个洞，宛如一个个疮疤，极易发生瓦斯泄露和透水等事故。近年来，矿山腐败现象滋生，有的国营矿山也

22、变相地转为私人承包，不注意安全生产。他们只求增产，不顾矿工死活，欺上瞒下，谋取暴利，中饱私囊。这是矿山地质灾害频繁发生的一个不可忽视的原因。4 矿山地质灾害的防治措施与对策矿产资源的开发与开采，总伴随着地质环境的破坏与改造，而矿山不合理的开采，必将造成水土流失、土地占压和毁损、次生地质灾害、矿山废水和重金属污染，从而对当地的经济发展和人类、自身造成危害。而无论是发达国家还是发展中国家，生态环境的恢复治理已作为生态建设和环境保护的重要内容。矿区生态环境脆弱，承载能力低。遭受严重干扰和破坏后，很难在短时间内恢复，建议对矿山地质环境的治理采取如下措施和对策：矿山的开采、挖掘是直接在岩土圈进行的，伴随

23、着我国矿山开采强度的增大，其所造成的环境破坏也越来越严重。目前对地质灾害主要贯彻“以防为主，防治结合，重在预防”的方针。目前主要从非技术方面和技术方面对地质灾害进行防治。在非技术方面主要有加强立法、加强环境保护和污染治理。在矿山开采规划和报批的同时，需提交环境影响报告、地质灾害评估报告、安全评价报告等，严禁超量开采、乱采滥挖，并按上述报告提供的建议措施进行地质灾害防治。目前很多省份实行了矿山环境恢复治理措施的编制以及矿山地质环境恢复保证金制度，为矿山的地质环境恢复提供了资金保障和技术支持，大大减少了矿山地质灾害的发生，下面主要从技术方面提出地质灾害防治措施。4.1 矿山地质灾害的防治措施根据不

24、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。4.1.1 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

25、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。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。 4.1.2 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。 4.2地质灾害预测预报上述提到，井下地质灾害主要包括冒顶片帮、深

26、部岩爆、井下突涌水等。井下地质灾害预测预报主要是运用一些探测仪器将矿坑前方和侧壁的地质情况反映出来，为地质灾害的防治提供参考。这些预报方法目前在隧道开挖地质灾害预警预报中运用广泛。4.2.1 TSP方法TSP203超前地质预报系统是由瑞士安伯格测量技术公司专门为地下工程超前地质预报研制开发的目前世界上物探方面最为先进的地质预报设备。 TSP203采用回声测量原理，地震波在指定的震源点(通常在隧道的左边墙或右边墙，约24个炮点布成1条直线)用小药量激发产生。TSP适用范围广、预报距离长、对隧道施工干扰小、预报精度高，既可用于极软岩层，也可用于极硬岩层的地质超前预报。预测距离一般为掌子面前方300

27、500 m，有效预报距离为掌子面前方100150 m。TSP203超前地质预报系统不仅可以预报掌子面前方的断层破碎带、软岩、岩溶陷落柱等不良地质体的性质、位置和规模，预报涌水时大于l m3h以上富含水地质体和老窑、老崆等采空区的位置和规模，预报煤系地层的边界和其中的煤层、富水砂岩的成分，还可以预报各种不良地质体发生塌方、突泥、突水等施工地质灾害概率。4.2.2直流电法直流电法属全空间电法勘探，它以岩石电性差异为基础，在全空间条件下建场。在地下隧道中进行电法测量工作，地下电流通过布置在隧道内的供电电极在隧道周围岩层中建立起全空间稳定电场，该稳定电场特征取决于岩石的电性特征及其赋存状态，测量该电场

28、的变化规律，使用全空间电场处理和解释，就可找到隧道周围岩石中引起电场变化的水文、地质构造等规律，从而解释判断围岩的含水、导水地质构造，包括断层、溶洞、陷落柱、岩溶裂隙等。4.2.3其他探测法其他探测法主要有地质素描法、地质雷达法、红外探测法、超前水平钻孔等方法，目前各探测方法各有优缺点，一般选择长短结合的探测方法，先用预报距离长的探测方法进行探测，后用探测距离短的方法进行验证，并提前做好地质灾害防护措施。4.3控制爆破矿山开采往往要借助火药对矿体进行破碎，目前矿山控制爆破方法主要为光面爆破。控制爆破主要包括以下内容：破碎程度，破坏范围，坍塌方向，控制爆破的危害。光面爆破可以减少对围岩扰动，减少

29、爆震裂隙，危石较少，能基本保持围岩的稳定性，避免坍塌、冒顶、掉块等地质灾害现象，同时有利于坑道的有效支护。4.4环境岩土工程治理技术环境岩土工程治理技术主要是运用岩土工程的概念进行环境保护的技术，主要侧重于一些具体的地质灾害的防治措施。目前岩爆主要针对岩爆的发生机理方面进行防治，对岩爆可能发生部位的地应力进行判定，分析岩爆发生的可能性及岩爆的发生等级，在治理方面主要防止应力集中，目前很多矿山企业引入有限元方法分析采场的应力分布，从而对应力集中的部位采取释放措施。对于采空区塌陷目前主要是减少沉降的高度，对地表沉陷区内的建筑物、设施、人员等进行搬迁，减少对人类生命财产安全的威胁。目前主要有充填法：

30、边采边充填、集中充填，压力注浆等。很多矿山利用尾矿对塌陷区进行充填，从而增加尾矿库的容量，效果很好。若在采空塌陷区或者岩溶塌陷区修筑建筑物则需要对塌陷的稳定程度和建筑地基的稳定性进行分析，尽量不要在塌陷未达到稳定的塌陷区内修筑建筑物，若在复垦过程中需要修建房屋等设施，王琪、徐志宏等认为在岩土工程勘察过程中不应对勘察阶段进行简化，原则上应分阶段进行勘查，尤其对于矿山这种比较复杂的场地。对于井下突水灾害，除了上述运用物理探测方法外，主要有注浆封堵、外围帷幕注浆截流等措施，目前预测方法主要有统计学方法、突变论方法和现场试验等。对于崩塌、滑坡，主要有控制超采滥挖现象，对出现的危岩及时清除，做好排水工作，减轻地表水、地下水对滑坡的诱导作用。肖宏跃等运用高密度电阻率法和工程地震法对排石场内部存在的空洞或裂缝及它们的产状、大小、位置进行了探测，并进行相互验证，取得了良好的效果。在矿山地灾评估过程中尤其注意尾矿坝的稳定性问题，在坝体加固前先对坝体进行岩土工程勘察，通过稳定分析、渗流分析，确定坝体的稳定条件，明确加固方法，范围和要求，在进行必要的现场试验后确定加固设计。4.5矿山地质灾害的防治对策4.5.1 系统开展地质环境调查与研究加强区内