矿山地质灾害类型及防治措施

矿山地质灾害类型及防治措施矿山地质灾害类型及防治措施 1 1、概述、概述 由于矿产开采过程势必改变原有稳定的矿藏条件， 改变了当地的 地质环境， 而由于人为的采矿活动改变了地质环境所引起或诱发的灾 害被称为矿山地质灾害。矿山地质灾害的发生会对生态环境、 自然资 源和经济社会造成不可估量的危害和破坏。 我国的矿产开采具有相当 长的历史， 在相当长的时间内， 我国矿产开采技术和设备都比较落后， 这种条件下的矿产开采导致矿山地质环境不断恶化， 矿山地质灾害事 故频发。危及生命的矿难和环境灾害时有发生， 近年来还有逐渐上升 的趋势。 因此，根据我国矿山地质灾害发生及发展规律、特点，将矿山地 质灾害进行详细分类，并根据其各自特点提出防治灾害的措施， 是一 1 项十分必要的工作。 2 2、矿山地质灾害类型、矿山地质灾害类型 就目前的科学技术发展状况而言， 采矿活动的范围仍多数被限定 在地球表面和岩石圈层内部。 在矿脉开采之前，矿区地质环境是处于 稳定平衡状态。而采矿过程，是从地壳内部的土壤、岩石圈层挖出大 量的土石方，对地质环境进行了巨大的破坏，使其处于非稳定状态。 我们可以看出， 不论钻井开采、 掘坑开采、 注液开采， 还是露天开采， 都改变了原有的地质环境， 这种不平衡性的出现导致了地壳物质的不 稳固，进而容易引发灾难性地质改变。 矿山地质灾害类型很多，若单从灾害发生的速率加以区别， 可分 为突变型矿山地质灾害，如矿坑突水、瓦斯爆炸、岩爆等，另一种就 是缓发型矿山地质灾害，如采空区的地面沉降，水体污染等。然而， 在我们最常用的地质灾害分类， 常常是以地质灾害的时空分布和成因 2 关系来分类。这种分类方法有利于对地质灾害的成因进行深入探究， 才能根据各种地质灾害类型制定相宜的防治措施。 人为地质作用过程 中不合理或者不科学改变地质环境， 进而诱发的地质灾害基本涵盖了 除火山喷发之外的所有地质灾害类型， 本文将就其特点简要分类阐述。 2.12.1 岩土圈层形变灾害岩土圈层形变灾害 这部分矿山地质灾害是由于采矿活动改变了矿区的地质环境， 导 致地区地下和地表岩土圈层形变，进而引发的灾难性后果。 2.1.12.1.1 诱发性地震诱发性地震 由于采矿活动致使岩土圈层结构性失衡， 这种失衡状态反映在岩 土圈层内部就是地震与断层错位。 短时间的断层剧烈错位容易产生诱 发性地震。由于人为地质改变而诱发的浅源性地震，深度小，危害和 破坏力却十分巨大。小震级的地震，就可能致使井下和地表岩土圈层 3 的剧烈改变，从而对建筑物、地表结构造成危害。 2.1.22.1.2 断层错位断层错位 断层错位也是圈层结构性失衡的一种表现， 不过由于断层错位具 有缓发性，能量在缓慢积聚，短时间内不易被测量和察觉。但是，可 以预见，随着开采活动的不断进行，矿脉被采空后，断层积聚能量会 在短时间释放，终究会造成巨大的危害， 这种灾害对矿山及周边地质 环境的破坏力也十分巨大。 4 2.1.32.1.3 地面圈层形变地面圈层形变 地下岩土圈层的形变，往往导致地表岩土圈层下陷、沉降、开裂 等，进而引发危害性巨大的矿山地质灾害。例如，矿山地面和采空区 塌陷、矿区地面沉降，地面开裂。一般的矿区地面塌陷主要发生在井 巷开采的矿山地区。矿脉埋藏较浅，矿区地面平缓，地面塌陷与沉降 的现象较为常见。而矿脉埋藏深、距地表较远的开采区，如果不能及 时回填矿渣，就有可能发生大面积塌陷，地面塌陷、沉降和开裂不仅 可破坏水土、建筑物，还可能毁坏道路、水库等公共资源与建筑，造 成更大的危害。 5 2.1.42.1.4 斜坡岩土体运动斜坡岩土体运动 这一类灾害是由于采矿区地质边坡或地表断层边缘结构不稳造 成的灾害，如崩塌、滑坡、泥石流等。例如采矿边坡失稳，常常会造 成边坡岩土滑坡，岩崩等灾难，泥土边坡在雨后形成流动性土体，形 成灾害性泥石流等。 这些地质灾害发生的主要原因是不合理造成的采 剥失调、边坡角度过陡等形成不稳定结构。 此一类型矿山地质灾害多 发生在露天开采或掘坑开采矿山。 这种灾害常常瞬时发生， 但造成结 果危害性更大，如矿山山崩，往往使矿产毁于一旦，造成人员大量伤 亡，危害极大，是此类灾害的典型例子。 6 2.1.52.1.5 矿坑工程灾害矿坑工程灾害 不合理的矿山开采手段与落手的开采方式， 常会造成矿山地下工 程灾害事故的发生，如洞井塌方、冒顶、偏帮、鼓底、岩爆等。这些 灾害均是因为矿井、矿坑内的岩土圈层发生地壳应力变化， 而导致岩 层、土层应力突然释放，导致大量岩石、碎屑，并向坑井内突进，给 矿井开采带来危害，危急矿工安全并造成财产损失。例如坑内岩爆就 是因矿坑周边和顶底板围岩， 在受到巨大的岩石圈层应力作用状况下， 一旦因采掘面不能维持平衡，即有可能产生岩石圈层应力突然释放， 导致岩石破裂迸裂，并向坑内大量喷射、爆散，从而给矿山带来毁灭 性灾难。 2.22.2 地下水位异变灾害地下水位异变灾害 矿山开采过程中， 深层开采有时会破坏地下水自由浅水层或层压 含水层的结构稳定性，进而引起地下水位和矿山地质环境的改变， 造 成灾害性后果。 7 2.2.12.2.1 矿坑突水涌水矿坑突水涌水 矿坑、矿井突水、涌水是最常见的矿山灾害之一。由于地下水位 的短时间迅速改变， 致使矿坑突然进水。 这种矿山地质灾害突发性强、 规模大，导致后果也十分严重。 采矿过程中常因对矿坑涌水量的排空速度估计不足， 采掘过程中 穿透隔水断层，或者骤遇蓄水溶洞、暗河，导致地下水大量涌人，造 成坑井被水淹没，造成人员伤亡或其他严重灾难性后果。 这种灾害在 盗采严重矿山频发，多数因为开采技术低下，私挖乱采的盗采现象存 在，坑内涌砂是矿坑突水的伴生灾害， 当矿坑采掘过程中遭遇富含泥 沙的蓄水层或溶洞，突破隔水层后，泥沙和岩屑随水一起涌入矿坑， 造成涌浆灾害。另外一些透水断层和潜水层也常会因为断层错位， 夹 杂沉积物下漏涌人坑内，其结果是使矿坑被泥浆阻塞， 设备和开采人 员被泥沙掩埋，致使矿山遭受灾难性后果。 8 2.2.32.2.3 地下水漏失地下水漏失 由于矿山开采，破坏了地下水埋藏条件， 造成地下水的水源补给 跟不上消耗的速度。比如矿山开采造成地下河流的改道， 过分开采破 坏潜水层，这些地质环境的改变，造成地下水位超常下降，从引发地 下水源枯竭灾害， 进而引发河水漏失、 泉水干涸， 造成局域性干旱区。 9 2.32.3 矿体内因引起的灾害矿体内因引起的灾害 这类矿山地质灾害常常是因为矿山地质环境改变后， 一些偶发因 素造成的突变性的灾难性后果。 2.3.12.3.1 瓦斯爆炸瓦斯爆炸 瓦斯爆炸灾害最常见于大小煤矿， 由于矿坑通风条件不良， 使瓦 斯在封闭空间内积聚到一定程度， 偶然因素引发爆炸。这种灾害常常 造成矿山开采人员群死群伤， 矿井被剧烈的爆炸损毁，造成巨大的人 员与财产损失。 10 2.3.22.3.2 煤层自燃煤层自燃 由于煤层开采，是一部分开采矿面暴露在空气中， 部分煤矿石因 氧化放热导致温度逐渐升高， 热量集聚后温度升高速度骤然加快， 温 度升高到煤的着火点时，便会引起燃烧。煤层自燃现象在古今中外时 有发生，我国每年因为煤层自燃破坏煤炭资源多达2 亿吨，经济损失 巨大。 1